DE102012215445A1

DE102012215445A1 - Rahmen für einen Thermoelektrischen Generatur (TEG)

Info

Publication number: DE102012215445A1
Application number: DE201210215445
Authority: DE
Inventors: Boris MAZAR; Carsten Spengler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-09-01
Also published as: DE102012215445B4

Abstract

Rahmen für einen Thermoelektrischen Generator (TEG), der von zumindest zwei weitgehend parallel und beabstandet zueinander, in zumindest einer Ebene angeordneten, von einem Kühlmittel durchströmbaren thermoelektrischen Röhren gebildet ist, die von einem Heißgas umströmbar sind, wobei der Rahmen an beiden Enden der Röhren angeordnet ist und wobei der Rahmen ein Schwenklager aufweist und wobei sich ein Kühlmittelkanal zur Kühlung der Röhren durch das Schwenklager in eine erste Seite des Rahmens, weiter durch die Röhren in eine zweite Seite des Rahmens und von der zweiten Seite des Rahmens wieder in das Schwenklager erstreckt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rahmens für einen Thermoelektrischen Generator ist eine einfachere Abdichtung in einem Heißgas führenden Rohr möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rahmen für einen Thermoelektrischen Generator mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2012 206 983.6 aus. Aus dieser Patentanmeldung ist ein Heißgas führendes Rohr, in dem ein Thermoelektrischer Generator (TEG) angeordnet ist, bekannt. Der Thermoelektrische Generator wird von zumindest zwei weitgehend parallel und beabstandet zueinander, in zumindest einer Ebene angeordneten, von einem Kühlmittel durchströmbaren thermoelektrischen Röhren gebildet. Durch die Anordnung des Thermoelektrischen Generators im Heißgas führenden Rohr ist dieser von dem Heißgas durchströmbar, wobei der Thermoelektrische Generator weitgehend quer zur Strömungsrichtung des Heißgases in einem Schwenklager verschwenkbar in dem Rohr angeordnet ist.
Auch wenn dieser Stand der Technik keine Nachteile aufweist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optimale Kühlmittelführung durch die thermoelektrischen Röhren sowie eine bestmögliche elektrische Anbindung des Thermoelektrischen Generators an ein Energienetz darzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das wassergekühlte Schwenklager leichter den hohen Temperaturbelastungen Stand halten und gleichzeitig werden die thermoelektrischen Röhren sehr gleichmäßig mit Kühlmittel beaufschlagt und temperiert. Ein Überhitzen einzelner thermoelektrischer Röhren wird sicher vermieden. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise eine einfache Abdichtung zwischen dem Thermoelektrischen Generator und dem Heißgas führenden Rohr ermöglicht. Weiter weist das Gesamtbauteil (Rahmen mit Thermoelektrischen Generator) eine sehr geringe Komplexität bei geringstem Platzbedarf und Gewicht auf bei gleichzeitig hervorragender und stabiler Anbindung des Thermoelektrischen Generators an ein Energienetz.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ermöglicht Thermoelektrische Generatoren, die mit thermoelektrischen Röhren in mehreren Ebenen aufgebaut sind.
Die Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 3 und 4 ermöglicht eine ideale elektrische Anbindung des Thermoelektrischen Generators an ein Energienetz.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen in drei Bildern näher erläutert.
1 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermoelektrischen Generators.
2 zeigt eine Seitenansicht von rechts für ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Thermoelektrischen Generator.
3 zeigt eine Seitenansicht von links des erfindungsgemäßen Thermoelektrischen Generators aus 2.
Im Folgenden gelten für gleiche Bauelemente in den 1 bis 3 die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Thermoelektrischen Generators (TEG) mit einem zweiteiligen Rahmen 1. In einem Heißgas führenden Rohr 7 ist der Thermoelektrische, Generator (TEG) über ein in diesem Ausführungsbeispiel zweistückiges Schwenklager 4 schwenkbar angeordnet. Der Thermoelektrische Generator besteht im Wesentlichen aus dem Rahmen 1, mit einer ersten Seite 1a und einer zweiten Seite 1b, zwischen denen zumindest zwei weitgehend parallel und beabstandet zueinander in zumindest einer Ebene angeordnete, von einem Kühlmittel durchströmbare thermoelektrische Röhren 2, 2' angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Thermoelektrische Generator acht thermoelektrische Röhren 2, 2' auf. In anderen Ausführungsbeispielen können es auch mehr oder weniger als acht thermoelektrische Röhren 2, 2' sein.
Die thermoelektrischen Röhren 2, 2' sind von dem Heißgas 3, dessen Strömungsrichtung in dem Heißgas führenden Rohr 7 durch einen Pfeil schematisch dargestellt ist, umströmbar. Bei zu hohen Heißgastemperaturen kann der Thermoelektrische Generator über das Schwenklager 4 aus dem Heißgasstrom heraus geschwenkt werden.
Je eine Seite des zweistückige Rahmen 1a, 1b ist an ein Ende der Röhren 2, 2' angeordnet und weist das Schwenklager 4 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schwenklager 4 ebenfalls zweistückig ausgebildet, d. h. es ist jeweils ein Teilschwenklager auf jeder Seite des Rahmens 1a, 1b angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann sich das Schwenklager 4 auch einstückig durch das gesamte Heißgas führende Rohr 7 erstrecken.
Erfindungsgemäß erstreckt sich ein Kühlmittelkanal 5 zur Kühlung der thermoelektrischen Röhren 2, 2' durch das Schwenklager 4 in die erste Seite des Rahmens 1a, weiter durch die Röhren 2, 2' in die zweite Seite des Rahmens 1b und von der zweiten Seite des Rahmens 1b wieder in das Schwenklager 4. Eine Strömungsrichtung des Kühlmittels ist in den 1 bis 3 schematisch durch Pfeile dargestellt.
Um eine ordnungsgemäße Funktion des Thermoelektrischen Generators darzustellen sind die thermoelektrischen Röhren 2, 2' auf der ersten und der zweiten Seite des Rahmens 1a, 1b jeweils elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung 6 ist gemäß dem Stand der Technik ausgeführt. Weiter ist die elektrische Kontaktierung 6 selbst gegenüber dem Rahmen 1 und dem Schwenklager 4 elektrisch isoliert, um einen Kurzschluss zu verhindern.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das wassergekühlte Schwenklager 4 leichter den hohen Temperaturbelastungen Stand halten und die thermoelektrischen Röhren 2, 2' werden sehr gleichmäßig mit Kühlmittel beaufschlagt und temperiert. Ein Überhitzen einzelner thermoelektrischer Röhren 2, 2' wird sicher vermieden. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise eine einfache gasdichte Abdichtung zwischen dem Thermoelektrischen Generator und dem Heißgas führenden Rohr 7 ermöglicht. Weiter weist das Gesamtbauteil (Rahmen 1 mit Thermoelektrischen Generator) eine sehr geringe Komplexität bei geringstem Platzbedarf und Gewicht auf bei gleichzeitig hervorragender und stabiler Anbindung des Thermoelektrischen Generators an ein Energienetz.
2 zeigt schematisch eine Seitenansicht von links für ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermoelektrischen Generators.
3 zeigt schematisch eine Seitenansicht von rechts für das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel.
In diesem, in den 1 und 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die thermoelektrischen Röhren 2, 2' in zwei Ebenen übereinander angeordnet. Der Kühlmittelkanal 5 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel durch das Schwenklager 4 in die erste Seite des Rahmens 1a, weiter durch eine erste Ebene der thermoelektrischen Röhren 2, 2' in die zweite Seite des Rahmens 1b (3) und in der zweiten Seite des Rahmens 1b in eine zweite Ebene der thermoelektrischen Röhren 2, 2', von dort, aus durch die thermoelektrischen Röhren 2, 2' in der zweiten Ebene zurück in die erste Seite des Rahmens 1a und wieder in das Schwenklager 4.
Zusammenfassung der Erfindung:
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Rahmens 1 sieht vor, das für die thermoelektrischen Röhren 2, 2' notwendige Kühlmittel durch das Schwenklager 4 zentral zuzuführen, über den hohl ausgeführten Trägerrahmen (erste Seite des Rahmens 1a) in die einzelnen thermoelektrischen Röhren 2, 2' zu verteilen und auf der Gegenseite das Kühlmittel aus den thermoelektrischen Röhren 2, 2' in dem hohlen Trägerrahmen (zweite Seite des Rahmens 1b) zu sammeln und zentral über das gegenüberliegende Schwenklager 4 abzuführen. Ebenso können die elektrischen Leiter über eine Kontaktstelle im Schwenklager 4 abgegriffen werden, die elektrische Verschaltung der einzelnen thermoelektrischen Röhren 2, 2' erfolgt wiederum über eine Leiterplatte, die auf dem Rahmen 1 montiert ist. Die Leiterplatte sollte elektrisch vom Trägerrahmen isoliert sein und die einzelnen thermoelektrischen Röhren 2, 2' elektrisch miteinander verschalten.
Eine alternative Ausgestaltung, beispielsweise in Form des zweiten Ausführungsbeispieles, kann sowohl die Kühlmittel- als auch die elektrischen Abgriffe auf einer Seite des Drehlagers 4 vorsehen, insbesondere bei einer doppelreihigen Anordnung der thermoelektrischen Röhren 2, 2' im Rahmen 1.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen
1a: erste Seite des Rahmens
1b: zweite Seite des Rahmens
2, 2': thermoelektrische Röhre
3: Heißgas
4: Schwenklager
5: Kühlmittelkanal
6: elektrische Kontaktierung
7: Heißgas führendes Rohr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012206983 [0002]

Claims

Rahmen (1) für einen Thermoelektrischen Generator (TEG), der von zumindest zwei weitgehend parallel und beabstandet zueinander, in zumindest einer Ebene angeordneten, von einem Kühlmittel durchströmbaren thermoelektrischen Röhren (2, 2') gebildet ist, die von einem Heißgas (3) umströmbar sind, wobei der Rahmen (1) an beiden Enden der Röhren (2, 2') angeordnet ist und wobei der Rahmen (1) ein Schwenklager (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Kühlmittelkanal (5) zur Kühlung der Röhren (2, 2') durch das Schwenklager (4) in eine erste Seite des Rahmens (1a), weiter durch die Röhren (2, 2') in eine zweite Seite des Rahmens (1b) und von der zweiten Seite des Rahmens (1b) wieder in das Schwenklager (4) erstreckt.
Rahmen für einen Thermoelektrischer Generator nach Patentanspruch 1, wobei die Röhren in zumindest zwei Ebenen übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlmittelkanal (5) durch das Schwenklager (4) in die erste Seite des Rahmens (1a), weiter durch die Röhren (2, 2') in einer ersten Ebene in die zweite Seite des Rahmens (1b) und von der zweiten Seite des Rahmens (1b) durch die Röhren (2, 2') in einer zweiten Ebene wieder in die erste Seite des Rahmens (1a) und wieder in das Schwenklager (4) erstreckt.
Rahmen für einen Thermoelektrischer Generator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Röhren (2, 2') auf der ersten und der zweiten Seite des Rahmens (1a, 1b) jeweils eine elektrische Kontaktierung (6) vorgesehen ist.
Rahmen für einen Thermoelektrischer Generator nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung (6) gegenüber dem Rahmen (1) und dem Schwenklager (4) elektrisch isoliert ist.