DE102019203396A1

DE102019203396A1 - Device for heat exchange

Info

Publication number: DE102019203396A1
Application number: DE102019203396.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schmidt; Henrick Brandes; Torsten Bober; Friedrich Kneule; Oliver Tschismar; Witold Pieper; Tim Maier; Holger Wuest; Farida Krueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmetausch (1) die Folgendes umfasst: Zumindest zwei Förder-Kopplungselemente (2a, 2b) und ein Fördermittel (6), das ein elastokalorisches Material aufweist und das über die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente (2a, 2b) verläuft. Die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente (2a, 2b) treiben das Fördermittel (6) an. Innerhalb eines Abschnitts (6a) zwischen den zumindest zwei Förder-Kopplungselementen ist (2a, 2b) eine Vorspannung des Fördermittels (6) durch die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente (2a, 2b) aufrechterhalten und innerhalb eines weiteren Abschnitts (6b) ist das Fördermittel (6) entspannt. Zudem ist zumindest ein Antriebs-Kopplungselement (3) vorgesehen, welches mit den zumindest zwei Förder-Kopplungselementen (2a, 2b) gekoppelt ist und die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente (2a, 2b) antreibt.The invention relates to a device for heat exchange (1) which comprises: at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and a conveyor (6) which has an elastocaloric material and which is connected via the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) runs. The at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) drive the conveyor (6). Within a section (6a) between the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) a pretensioning of the conveyor (6) is maintained by the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and the conveyor is located within a further section (6b) (6) relaxed. In addition, at least one drive coupling element (3) is provided which is coupled to the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and drives the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmetausch unter Ausnutzung des elastokalorischen Effekts. Zudem betrifft die Erfindung ein System zum Wärmetausch mit mehreren solcher Vorrichtungen zum Wärmetausch.The invention relates to a device for heat exchange utilizing the elastocaloric effect. The invention also relates to a system for heat exchange with a plurality of such devices for heat exchange.

Stand der TechnikState of the art

Der elastokalorische Effekt beschreibt eine adiabatische Temperaturänderung eines Materials, wenn das Material mit einer mechanischen Kraft beaufschlagt wird und sich beispielsweise verformt. Durch die mechanische Kraft bzw. die Verformung wird eine Umwandlung der Kristallstruktur, auch Phase genannt, in dem Material verursacht. Die Phasenumwandlung führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Materials. Wird die dabei freigesetzte Wärme abgeführt, erniedrigt sich die Temperatur und die Entropie nimmt ab. Wird dann die mechanische Kraft entfernt, wird wiederum eine umgekehrte Phasenumwandlung (Rückumwandlung) verursacht, die zu einer Absenkung der Temperatur des Materials führt. Wird dem Material dann wieder Wärme zugeführt nimmt die Entropie wieder zu.The elastocaloric effect describes an adiabatic change in temperature of a material when the material is subjected to a mechanical force and, for example, deforms. The mechanical force or the deformation causes a transformation of the crystal structure, also called phase, in the material. The phase change leads to an increase in the temperature of the material. If the heat released in the process is dissipated, the temperature is lowered and the entropy decreases. If the mechanical force is then removed, a reverse phase transformation (reverse transformation) is again caused, which leads to a lowering of the temperature of the material. If the material is then supplied with heat again, the entropy increases again.

Nach der annähernd adiabaten Phasenumwandlung liegt die Temperatur über der Ausgangstemperatur. Die dabei entstandene Wärme kann beispielsweise an die Umgebung abgeführt werden und das Material nimmt dann Umgebungstemperatur an. Wird nun die Phasenrückumwandlung initiiert, indem die mechanische Kraft auf null reduziert wird, stellt sich eine niedrigere Temperatur als die Ausgangstemperatur ein. Es können Temperaturdifferenzen zwischen maximaler Temperatur nach der Phasenumwandlung und minimaler Temperatur nach der Rückumwandlung (bei zuvor abgegebener Wärme) von z.B. bis zu 40°C erreicht werden.After the almost adiabatic phase transition, the temperature is above the initial temperature. The resulting heat can be dissipated to the environment, for example, and the material then takes on ambient temperature. If the phase inversion is now initiated by reducing the mechanical force to zero, the temperature is lower than the initial temperature. There can be temperature differences between the maximum temperature after the phase transition and the minimum temperature after the reconversion (with previously released heat) of e.g. up to 40 ° C can be reached.

Materialien, an denen sich der elastokalorische Effekt nachweisen lässt, werden als elastokalorische Materialien bezeichnet. Solche elastokalorischen Materialien sind beispielsweise Formgedächtnislegierungen, die Superelastizität besitzen. Superelastische Legierungen zeichnen aus, dass diese auch nach starker Verformung von selbst wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Superelastische Formgedächtnislegierungen weisen zwei unterschiedliche Phasen (Kristallstrukturen) auf: Austenit ist die bei Raumtemperatur stabile Phase und Martensit ist bei niedrigeren Temperaturen stabil. Eine mechanische Verformung verursacht eine Phasenumwandlung von Austenit zu Martensit, die einen adiabatischen Temperaturanstieg zur Folge hat. Die erhöhte Temperatur kann nun in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben werden, was zu einer Abnahme der Entropie führt. Wird das elastokalorische Material wieder entlastet, erfolgt eine Rückumwandlung von Martensit zu Austenit und damit einhergehend eine adiabatische Temperaturabsenkung.Materials on which the elastocaloric effect can be demonstrated are called elastocaloric materials. Such elastocaloric materials are, for example, shape memory alloys that have superelasticity. Super elastic alloys are characterized by the fact that they automatically return to their original shape even after severe deformation. Superelastic shape memory alloys have two different phases (crystal structures): Austenite is the stable phase at room temperature and martensite is stable at lower temperatures. Mechanical deformation causes a phase change from austenite to martensite, which results in an adiabatic temperature increase. The increased temperature can now be released into the environment in the form of heat, which leads to a decrease in entropy. If the elastocaloric material is relieved again, a reconversion from martensite to austenite takes place and, as a result, an adiabatic temperature decrease.

Aus der US 2012/0273158 A1 ist eine Vorrichtung zum Wärmetausch bekannt, bei der vier Zahnräder vorgesehen sind, um die herum ein Antriebsband läuft, auf dem ein elastokalorisches Material angeordnet ist. Die vier Zahnräder dienen dazu, das Band in verschiedenen Abschnitten unterschiedlich stark zu dehnen, wodurch das elastokalorische Material ebenfalls gedehnt wird. Zwischen zwei der Zahnräder wird das Band stark gedehnt, indem zu Beginn eines der beiden Zahnräder zuerst angetrieben wird und das andere Zahnrad festgehalten wird, bis die gewünschte Dehnung erreicht ist, und dann das andere Zahnrad angetrieben wird. Zwischen den beiden anderen Zahnrädern wird das Band wieder entlastet. Die Zahnräder werden separat voneinander gemäß Ihrer Funktion angetrieben, um die gewünschte Dehnung aufrecht zu erhalten.From the US 2012/0273158 A1 a device for heat exchange is known in which four gears are provided around which a drive belt runs, on which an elastocaloric material is arranged. The four gears are used to stretch the tape to different degrees in different sections, whereby the elastocaloric material is also stretched. The belt between two of the gears is strongly stretched by first driving one of the two gears and holding the other gear until the desired stretch is achieved, and then the other gear is driven. The belt is relieved again between the other two gears. The gears are driven separately from each other according to their function in order to maintain the desired stretch.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Vorrichtung zum Wärmetausch vorgeschlagen, die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente und ein Fördermittel aufweist, das über die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente verläuft. Vorzugsweise bildet das Fördermittel einen geschlossenen Kreislauf. Das Fördermittel weist elastokalorisches Material auf, wobei eine oder mehrere der folgenden Anordnungen möglich sind:

- Das elastokalorische Material ist auf dem Fördermittel angeordnet;
- das elastokalorische Material ist an dem Fördermittel angeordnet;
- das elastokalorische Material ist in dem Fördermittel angeordnet;
- das Fördermittel besteht zumindest teilweise aus dem elastokalorischen Material.

A device for heat exchange is proposed which has at least two conveyor coupling elements and a conveyor means which runs over the at least two conveyor coupling elements. The conveying means preferably forms a closed circuit. The conveying means comprises elastocaloric material, one or more of the following arrangements being possible:

- The elastocaloric material is placed on the conveyor;
- The elastocaloric material is arranged on the conveyor;
- the elastocaloric material is arranged in the conveyor;
- The conveyor consists at least partially of the elastocaloric material.

Die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente, über die das Fördermittel verläuft, sind eingerichtet, das Fördermittel anzutreiben. Um das Fördermittel anzutreiben, sind die Kopplungselemente mit dem Fördermittel mechanisch gekoppelt, insbesondere derart, dass sich das Fördermittel nur bewegt, wenn sich die Kopplungselemente bewegen. Eine solche Art von Kopplung wird weiter unten beschrieben.The at least two conveyor coupling elements over which the conveyor runs are set up to drive the conveyor. In order to drive the conveyor, the coupling elements are mechanically coupled to the conveyor, in particular in such a way that the conveyor only moves when the coupling elements are moving. Such a type of coupling is described below.

Das Fördermittel wird im Vorhinein in einem Abschnitt vorgespannt und der Abschnitt des Fördermittels wird unter Vorspannung mit den zumindest zwei Förder-Kopplungselementen mechanisch gekoppelt. Innerhalb des Abschnitts zwischen den zumindest zwei Förder-Kopplungselementen wird die Vorspannung des Fördermittels durch die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente aufrechterhalten. Durch die Vorspannung des Fördermittels ist das elastokalorische Material ebenfalls gespannt und damit erwärmt. Der Abschnitt ist vorzugsweise thermisch leitend mit einer Wärmesenke verbunden. Innerhalb eines weiteren Abschnitts ist das Fördermittel entspannt. Dieser weitere Abschnitt kann ebenfalls zwischen den obengenannten zumindest zwei Koppelelementen liegen, insbesondere wenn das Fördermittel einen geschlossenen Kreislauf bildet. In diesem weiteren Abschnitt wird das Fördermittel im Vorhinein nicht oder nur in geringerem Maße vorgespannt. Das elastokalorische Material ist entsprechend ebenfalls nicht gespannt und kühlt folglich ab. Dieser weitere Abschnitt ist vorzugsweise thermisch leitend mit einer Wärmequelle verbunden.The conveying means is pretensioned in advance in a section and the section of the conveying means is mechanically coupled to the at least two conveying coupling elements under pretensioning. Within the section between the at least two conveyor coupling elements, the pretensioning of the conveyor means is established by the at least two conveyor coupling elements maintain. The elastocaloric material is also tensioned and thus heated by the pre-tensioning of the conveyor. The section is preferably connected to a heat sink in a thermally conductive manner. The conveyor is relaxed within a further section. This further section can also lie between the above-mentioned at least two coupling elements, in particular if the conveying means forms a closed circuit. In this further section, the conveyor is not or only to a lesser extent prestressed in advance. The elastocaloric material is accordingly also not tensioned and consequently cools down. This further section is preferably connected to a heat source in a thermally conductive manner.

Bei der Vorrichtung zum Wärmetausch ist zumindest ein Antriebs-Kopplungselement als weiteres Kopplungselement vorgesehen, welches mit den zumindest zwei oben genannten Kopplungselementen mechanisch gekoppelt ist und die zumindest zwei Kopplungselement antreibt. Hierbei ist das zumindest eine Kopplungselement mit einem Antrieb verbunden. Das Antriebs-Kopplungselement treibt die zumindest zwei Förder-Kopplungselemente zur gleichen Zeit in gleicher Weise an. Dadurch können die unterschiedlichen Bereiche mit verschiedener Spannung aufrechterhalten werden. Der Antrieb über nur ein Antriebs-Kopplungselement vereinfacht die Ansteuerung, da die Vorspannung nicht während des Betriebs in die Vorrichtung eingebracht werden muss.In the device for heat exchange, at least one drive coupling element is provided as a further coupling element, which is mechanically coupled to the at least two above-mentioned coupling elements and drives the at least two coupling elements. Here, the at least one coupling element is connected to a drive. The drive coupling element drives the at least two conveyor coupling elements at the same time in the same way. This allows the different areas to be maintained at different levels of tension. The drive via only one drive coupling element simplifies the control, since the preload does not have to be introduced into the device during operation.

Gemäß einem Aspekt kann das Fördermittel ein Band sein. Ein Band ist bei geeignetem Material, wie z. B. Kunststoff oder Textil, flexibel und leicht dehnbar und das elastokalorische Material kann in einfacher Weise auf das Band aufgebracht werden. Zudem sind Kopplungselemente für Bänder an sich bekannt. Als Band kann auch ein Blech, insbesondere ein gewelltes Blech (Wellblech) angesehen werden.In one aspect, the conveyor can be a belt. A tape is in a suitable material, such as. B. plastic or textile, flexible and easily stretchable and the elastocaloric material can be applied to the tape in a simple manner. In addition, coupling elements for bands are known per se. A sheet metal, in particular a corrugated sheet metal (corrugated sheet), can also be regarded as a band.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Fördermittel eine Kette sein. Eine Kette ist aus mehreren Kettengliedern aufgebaut, durch welche die Kette flexibel ist. Wird ein geeignetes Material verwendet, können die Kettenglieder zudem dehnbar sein. Auf diese Kettenglieder kann dann das elastokalorische Material aufgebracht werden. Zudem sind Kopplungselemente für Ketten an sich bekannt, z. B. Zahnräder, wie nachfolgend beschrieben.According to a further aspect, the conveyor can be a chain. A chain is made up of several chain links, which make the chain flexible. If a suitable material is used, the chain links can also be stretchable. The elastocaloric material can then be applied to these chain links. In addition, coupling elements for chains are known per se, for. B. gears as described below.

Vorteilhafterweise sind die Kopplungselemente Zahnräder mit einer Vielzahl von Zähnen, wobei zur Kopplung untereinander die Zähne eines Zahnrads formschlüssig in Zähne des anderen Zahnrads eingreifen. Es wird demnach ein Zahnradmechanismus gebildet. Zur Kopplung mit dem Fördermittel greifen die Zähne des Zahnrads in Vertiefungen der Öffnungen im Fördermittel ein. Zahnräder können simultan mit dem Fördermittel und einem anderen Zahnrad oder mehreren anderen Zahnrädern koppeln. Die Förder-Koppelelemente werden in diesem Fall als Förder-Zahnräder bezeichnet. Das Antriebs-Koppelelement ist ein zentrales Antriebs-Zahnrad, das mit den zumindest zwei Förder-Zahnrädern mechanisch gekoppelt ist und den Zahnradmechanismus antreibt. Folglich werden die zumindest zwei Förder-Zahnräder zur gleichen Zeit, in gleicher Weise, in gleicher Richtung und, wenn die zumindest zwei Förder-Zahnräder gleich ausbildet sind, auch mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben. Dadurch werden die unterschiedlichen Abschnitte mit verschiedenen Spannungen aufrechterhalten. Optional können ein oder mehrere weitere Zahnräder in dem Zahnradmechanismus vorgesehen sein, die zur Kopplung zwischen dem zentralen Antriebs-Zahnrad und den zumindest zwei Zahnrändern dienen.The coupling elements are advantageously gearwheels with a multiplicity of teeth, the teeth of one gearwheel engaging positively in teeth of the other gearwheel for coupling with one another. A gear mechanism is thus formed. For coupling with the conveyor, the teeth of the gear mesh with recesses in the openings in the conveyor. Gears can simultaneously couple with the conveyor and another gear or several other gears. The conveyor coupling elements are referred to as conveyor gears in this case. The drive coupling element is a central drive gear that is mechanically coupled to the at least two conveyor gear wheels and drives the gear mechanism. Consequently, the at least two conveyor gears are driven at the same time, in the same way, in the same direction and, if the at least two conveyor gears are of the same design, also at the same speed. This will keep the different sections at different tensions. Optionally, one or more further gears can be provided in the gear mechanism, which serve for coupling between the central drive gear and the at least two tooth edges.

Als Alternative zu dem zentralen Antriebs-Zahnrad kann als Antriebs-Koppelelement auch eine steife Kette oder ein anderes steifes Koppelelement vorgesehen sein, welches schwer zu verformen ist.As an alternative to the central drive gearwheel, a stiff chain or another stiff coupling element which is difficult to deform can also be provided as the drive coupling element.

Ist das Fördermittel ein Band, so kann es vorteilhafterweise an der Seite, an der es mit dem Zahnrad koppelt, Lamellen aufweisen, in deren Zwischenräume die Zähne der Zahnräder eingreifen können. Für den Fall, dass das Fördermittel ein Wellblech ist, greifen die Zähne der Zahnräder in die wellenförmige Struktur ein.If the conveying means is a belt, it can advantageously have lamellae on the side on which it couples with the gearwheel, in the spaces between which the teeth of the gearwheels can engage. In the event that the conveyor is a corrugated sheet, the teeth of the gears mesh with the wave-shaped structure.

Ist das Fördermittel eine Kette, so greifen die Zähne der Zahnräder in die Öffnungen der Kettenglieder ein. In diesem Fall wird die Kette vorteilhafterweise so auf den zumindest zwei Förder-Zahnrädern geführt, dass simultan ein Kettenglied im Abschnitt zwischen den zumindest zwei Förder-Zahnrädern gespannt wird, während ein anderes Kettenglied im weiteren Abschnitt entspannt wird. Mit anderen Worten, wird an einem Zahnrad zumindest ein Zahn in ein dort befindliches Kettenglied eingeführt, sodass es gespannt wird, und zur gleichen Zeit am anderen Zahnrad alle Zähne aus dem dort befindlichen Kettenglied entfernt, sodass es entspannt wird. Dadurch kann die mechanische Energie bei der Entspannung zurückgewonnen werden, sodass insgesamt weniger mechanische Energie in die Vorrichtung zum Wärmetausch eingebracht werden muss, wodurch die Gesamteffizienz steigt.If the conveyor is a chain, the teeth of the toothed wheels mesh with the openings in the chain links. In this case, the chain is advantageously guided on the at least two conveying gearwheels in such a way that one chain link is simultaneously tensioned in the section between the at least two conveying gearwheels, while another chain link is relaxed in the further section. In other words, at least one tooth on a gear is inserted into a chain link located there, so that it is tensioned, and at the same time all teeth on the other gear are removed from the chain link located there, so that it is relaxed. As a result, the mechanical energy can be recovered during the relaxation, so that overall less mechanical energy has to be introduced into the device for heat exchange, as a result of which the overall efficiency increases.

Bei dem obengenannten Zahnradmechanismus kann das zentrale Antriebs-Zahnrad eine andere Größe als die zumindest zwei Förder-Zahnräder aufweisen. Durch die Kopplung des zentralen Antriebs-Zahnrads mit den zumindest zwei Förder-Zahnrädern wird eine Übersetzung zwischen den Zahnrädern erreicht. Dadurch wird eine gewünschte Drehzahl oder ein gewünschtes Drehmoment an den zumindest zwei Zahnrändern ermöglicht. Ebenso ist es möglich eine Untersetzung zwischen den Zahnrädern zu erreichen.In the aforementioned gear mechanism, the central drive gear may have a different size than the at least two conveying gears. By coupling the central drive gear with the at least two conveyor gearwheels, a translation between the gearwheels is achieved. This enables a desired speed or a desired torque at the at least two tooth edges. It is the same possible to achieve a reduction between the gears.

Bei dem Zahnradmechanismus können mehrere unterschiedlich große Zahnräder vorgesehen sein, mit denen unterschiedliche Übersetzungen erreicht werden können. Mit Hilfe eines Schaltelements kann ein Wechseln der Kopplung zu den unterschiedlichen Zahnrädern realisiert werden. Durch die Kopplung des zentralen Antriebs-Zahnrads über unterschiedliche Zahnräder mit den zumindest zwei Förder-Zahnrädern und mit Hilfe des Schaltelements wird ein schaltbares Getriebe gebildet mit verschiedenen Übersetzungen und/oder Untersetzungen zwischen den Zahnrädern gebildet.
Zudem kann vorgesehen sein, die Drehrichtung der zwei Förder-Zahnräder zu wechseln. Mit Hilfe eines Schaltelements kann ein Wechseln der Kopplung zu unterschiedlich drehenden Zahnrädern realisiert werden. Durch die Kopplung des zentralen Antriebs-Zahnrads über unterschiedliche Zahnräder mit den zumindest zwei Förder-Zahnrädern und mit Hilfe des Schaltelements wird ein Wechsel der Drehrichtungen der Förder-Zahnräder realisiert. Dies kann auch über das Getriebe realisiert werden, wobei dasselbe Schaltelement verwendet werde kann.In the gear mechanism, several differently sized gears can be provided with which different translations can be achieved. With the help of a switching element, the coupling to the different gears can be changed. By coupling the central drive gearwheel via different gearwheels with the at least two conveyor gearwheels and with the aid of the switching element, a switchable transmission is formed with different ratios and / or reductions between the gears.
In addition, it can be provided to change the direction of rotation of the two conveyor gears. With the aid of a switching element, the coupling to differently rotating gears can be changed. By coupling the central drive gear via different gear wheels with the at least two conveyor gear wheels and with the aid of the switching element, a change in the directions of rotation of the conveyor gear wheels is implemented. This can also be achieved via the transmission, whereby the same shift element can be used.

Gemäß einem Aspekt kann ferner zumindest ein Führungs-Zahnrad vorgesehen sein, das nicht direkt am Antrieb der Förder-Zahnräder beteiligt ist. Dennoch greift das zumindest eine Führungs-Zahnrad in zumindest eines der obengenannten Zahnräder und/oder in ein weiteres Führungs-Zahnrad ein und bewegt sich mit diesem mit. Hierbei greifen die Zähne des Führungs-Zahnrads formschlüssig in die Zähne des anderen Zahnrads ein, sodass eine dichte Verbindung entsteht und kein Fluidstrom zwischen den beiden Zahnrädern durch strömen kann. Das zumindest eine Führungs-Zahnrad ist vorgesehen, einen Fluidstrom von einem anderen Fluidstrom getrennt zu leiten. Durch die Anordnung des zumindest einen Führungs-Zahnrads und gegebenenfalls der anderen Zahnräder ist es möglich Kanäle für die Fluidströme zu bilden und die Fluidströme innerhalb der Kanäle zu leiten. Insbesondere kann ein warmer Fluidstrom, der sich durch die Vorrichtung zum Wärmetausch erwärmt hat, durch einen Kanal zu einer Wärmesenke geleitet werden und ein kalter Fluidstrom, der sich durch die Vorrichtung zur Wärmetausch abgekühlt hat, durch einen anderen Kanal zu einer Wärmequelle geleitet werden, wobei die beiden Kanäle durch das zumindest eine Führungs-Zahnrad und gegebenenfalls der anderen Zahnräder getrennt sind.According to one aspect, at least one guide gearwheel can also be provided which is not directly involved in driving the conveyor gearwheels. Nevertheless, the at least one guide gear meshes with at least one of the above-mentioned gears and / or a further guide gear and moves with it. Here, the teeth of the guide gear mesh with the teeth of the other gear so that a tight connection is created and no fluid flow can flow through between the two gear wheels. The at least one guide gear is provided to guide one fluid flow separately from another fluid flow. The arrangement of the at least one guide gear and possibly the other gear wheels makes it possible to form channels for the fluid flows and to guide the fluid flows within the channels. In particular, a warm fluid flow that has been heated by the device for heat exchange can be conducted through a channel to a heat sink and a cold fluid flow that has been cooled by the device for heat exchange can be conducted through another channel to a heat source, wherein the two channels are separated by the at least one guide gear and possibly the other gear wheels.

Zudem wird ein System zum Wärmetausch vorgeschlagen, das eine Mehrzahl der obengenannten Vorrichtungen zum Wärmetausch aufweist. Die Vorrichtungen zum Wärmetausch sind dabei in mehreren Ebenen kaskadenartig hintereinander angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Vorrichtungen zum Wärmetausch allesamt gleich aufgebaut und gleich ausgerichtet. Die Vorrichtungen zum Wärmetausch sind so angeordnet, dass sich ein Fluidstrom in allen Vorrichtungen zum Wärmetausch entlang der Abschnitte zwischen den zumindest zwei Koppelelementen bewegen kann, in denen das Fördermittel und somit das elastokalorische Material gespannt wird, und dass sich ein weiterer Fluidstrom in allen Vorrichtungen zum Wärmetausch entlang der anderen Abschnitte bewegen kann, in denen das Fördermittel und somit das elastokalorische Material entspannt wird. Durch die Kaskadenanordnung kann eine höhere thermische Leistung erreicht werden, da die Fluidströme nacheinander mehrere Abschnitte des Fördermittels mit gedehntem bzw. entspanntem elastokalorischem Material durchströmt. Weiterhin ermöglicht die Mehrzahl der Vorrichtungen zum Wärmetausch die Verwendung von unterschiedlichen elastokalorischen Materialien und Vorspannungen in den einzelnen Vorrichtungen zum Wärmetausch. Die elastokalorischen Materialien und die Vorspannungen können abhängig von ihrem optimalen Temperaturbereich gewählt werden in den hintereinander angeordneten Vorrichtungen zum Wärmetausch eingesetzt werden.In addition, a system for heat exchange is proposed which has a plurality of the above-mentioned devices for heat exchange. The devices for heat exchange are arranged in a cascade-like manner one behind the other on several levels. Advantageously, the devices for heat exchange are all constructed identically and oriented identically. The devices for heat exchange are arranged so that a fluid flow can move in all devices for heat exchange along the sections between the at least two coupling elements in which the conveyor and thus the elastocaloric material is tensioned, and that a further fluid flow in all devices for Heat exchange can move along the other sections in which the conveyor and thus the elastocaloric material is relaxed. A higher thermal output can be achieved through the cascade arrangement, since the fluid flows successively flow through several sections of the conveying means with stretched or relaxed elastocaloric material. Furthermore, the majority of devices for heat exchange enable the use of different elastocaloric materials and pre-stresses in the individual devices for heat exchange. The elastocaloric materials and the biases can be selected depending on their optimal temperature range and used in the heat exchange devices arranged one behind the other.

Zur Leitung der Fluidströme können insbesondere die vorstehend genannten Führungs-Zahnräder verwendet werden.In particular, the aforementioned guide gears can be used to guide the fluid flows.

Bevorzugt werden mehrere Antriebs-Kopplungselemente der Mehrzahl von Vorrichtungen zum Wärmetausch über denselben Antrieb angetrieben. Damit kann in einfacher Weise realisiert werden, dass die Ansteuerung dieser Vorrichtungen zum Wärmetausch in gleicher Weise erfolgt. Besonders bevorzugt werden alle Antriebs-Kopplungselemente über denselben Antrieb angetrieben.A plurality of drive coupling elements of the plurality of devices for heat exchange are preferably driven via the same drive. It can thus be realized in a simple manner that these devices for heat exchange are controlled in the same way. All drive coupling elements are particularly preferably driven via the same drive.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Wärmetausch gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 a, b zeigen schematische Darstellungen von Vorrichtungen zum Wärmetausch gemäß zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung und von Luftströmen durch die Vorrichtungen zum Wärmetausch.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Wärmetausch gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer Kaskadenanordnung.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below.

1 shows a schematic representation of a device for heat exchange according to an embodiment of the invention.
2 a, b show schematic representations of devices for heat exchange according to two exemplary embodiments of the invention and of air flows through the devices for heat exchange.
3 shows a schematic representation of a system for heat exchange according to an embodiment of the invention in a cascade arrangement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Wärmetausch 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung zum Wärmetausch 1 weist einen Zahnradmechanismus auf, der in dieser Ausführungsform aus zwei Förder-Zahnrädern 2a, 2b, einem zentralen Antriebs-Zahnrad 3 und einem zusätzlichen Antriebs-Zahnrad 4 besteht. In weiteren Ausführungsformen können weitere oder andere Zahnräder oder andere Formen von Kopplungselementen vorgesehen sein. Das zentrale Antriebs-Zahnrad 4 ist auf einer Antriebswelle 5 befestigt, die mit einem nicht gezeigten Antrieb, z. B. einem Motor, verbunden ist und das zentrale Antriebs-Zahnrad 3 antreibt. Das zentrale Antriebs-Zahnrad 4 überträgt seine Drehbewegung auf ein erstes Förder-Zahnrad 2a und über das zusätzliche Antriebs-Zahnrad 4 auf ein zweites Förder-Zahnrad 2b, sodass sich diese in die gleiche Drehrichtung drehen. In dem hier gezeigten Beispiel drehen sich die beiden Förder-Zahnräder 2a, 2b gegen den Uhrzeigersinn. 1 shows a schematic representation of a device for heat exchange 1 according to an embodiment of the invention. The device for heat exchange 1 has a gear mechanism, which in this embodiment consists of two conveyor gears 2a , 2 B , a central drive gear 3 and an additional drive gear 4th consists. In further embodiments, further or different gears or other forms of coupling elements can be provided. The central drive gear 4th is on a drive shaft 5 attached, which with a drive, not shown, for. B. a motor, and the central drive gear 3 drives. The central drive gear 4th transmits its rotary motion to a first conveyor gear 2a and about the additional drive gear 4th on a second conveyor gear 2 B so that they turn in the same direction of rotation. In the example shown here, the two conveyor gears rotate 2a , 2 B counter clockwise.

In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen weist das Antriebs-Zahnrad 3 einen größeren Durchmesser als die zwei Förder-Zahnrädern 2a, 2b auf, sodass eine Übersetzung der Drehbewegung erfolgt. In noch weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen ist das Antriebs-Zahnrad 3 über ein schaltbares Getriebe mit den zwei Förder-Zahnrädern 2a, 2b verbunden, wobei ein Schaltelement vorgesehen ist, mittels dem zwischen verschiedenen Übersetzung und/oder Untersetzungen gewechselt werden kann. Durch diese Arten der Kopplung kann die Drehzahl oder das Drehmoment der Förder-Zahnrädern 2a, 2b angepasst werden. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Drehrichtung Förder-Zahnrädern 2a, 2b gewechselt werden kann. Dadurch tauschen die zwei Förder-Zahnrädern 2a, 2b in der weiteren Beschreibung ihre Funktion. Hierfür kann ebenfalls ein Schaltelement, insbesondere das obengenannte Schaltelement vorgesehen sein. In further, not shown embodiments, the drive gear 3 a larger diameter than the two conveyor gears 2a , 2 B so that the rotary movement is translated. In still further embodiments not shown, the drive gear is 3 via a switchable gearbox with the two conveyor gears 2a , 2 B connected, wherein a switching element is provided, by means of which can be changed between different translation and / or reduction. These types of coupling can be used to control the speed or torque of the conveyor gears 2a , 2 B be adjusted. It can also be provided that the direction of rotation is conveyor gears 2a , 2 B can be changed. As a result, the two conveyor gears swap 2a , 2 B their function in the further description. A switching element, in particular the aforementioned switching element, can also be provided for this purpose.

Des Weiteren ist ein Fördermittel 6 vorgesehen, das über die Förder-Zahnräder 2a, 2b geführt wird und einen geschlossenen Kreislauf bildet. Das Fördermittel 6 ist dehnbar und auf dem Fördermittel 6 ist elastokalorisches Material aufgebracht, welches sich bei Dehnung des Fördermittels 6 mit dehnt und bei Entspannung des Fördermittels entspannt. In der nachfolgenden Beschreibung ist das Fördermittel 6 eine Kette, die aus mehreren Kettengliedern aufgebaut ist (nicht gezeigt). Die Förder-Zahnräder 2a, 2b greifen mit ihren Zähnen 20a, 20b in Öffnungen der Kettenglieder ein, um diese anzutreiben. In weiteren Ausführungsbeispielen ist das Fördermittel 6 ein Band, welches Einbuchtungen aufweist, in welche die Zahnräder eingreifen, wobei die Einbuchtungen z. B. zwischen Lamellen ausgebildet sind. Auch kann das Fördermittel 6 ein wellenförmiges Blech sein.Furthermore, there is a grant 6th provided that over the conveyor gears 2a , 2 B is performed and forms a closed circuit. The funding 6th is stretchable and on the conveyor 6th elastocaloric material is applied, which changes when the conveyor is stretched 6th with stretches and relaxed with relaxation of the conveyor. In the description below is the funding 6th a chain made up of several chain links (not shown). The conveyor gears 2a , 2 B grip with their teeth 20a , 20b into openings in the chain links to drive them. In further exemplary embodiments, the funding is 6th a band which has indentations in which the gears engage, the indentations z. B. are formed between slats. Also can the funding 6th be a wavy sheet metal.

Die Kette 6 werden bei der Montage in einem ersten Abschnitt 6a zwischen den Förder-Zahnrädern 2a, 2b vorgespannt und die Kettenglieder an den Enden des ersten Abschnitts 6a werden mit den beiden Förder-Zahnrädern 2a, 2b gekoppelt, indem jedes Förder-Zahnräder 2a, 2b am jeweiligen Ende mit den Zähnen 20a, 20b in die Öffnungen der Kettenglieder eingreift. Dadurch wird die Vorspannung der Kette 6 im ersten Abschnitt 6a aufrechterhalten. Durch die Vorspannung der Kette 6 ist das elastokalorische Material im ersten Abschnitt 6a ebenfalls gespannt und damit erwärmt. Auch wenn sich die Förder-Zahnräder 2a, 2b drehen und sich Kette 6 bewegt, greifen nachfolgende Zähne 20a, 20b weiterhin in die Öffnungen der Kettenglieder ein und die Vorspannung der Kette 6 bleibt auch im Betrieb aufrechterhalten. Im zweiten Abschnitt 6b, der den Rest der Kette 6 bildet, ist die Kette 6 entspannt. Folglich ist das elastokalorische Material im zweiten Abschnitt 6b ebenfalls nicht gespannt und kühlt folglich ab. Die Kette 6 und die Größe der Kettenglieder werden passend zum Abstand der Förder-Zahnräder 2a, 2b gewählt und die Kette 6 derart geführt, dass bei der Drehung der Förder-Zahnräder 2a, 2b am zweiten Förder-Zahnrad 2b ein Kettenglied, das sich in den ersten Abschnitt 6a bewegt, gespannt wird, indem ein Zahn 20b des zweiten Förder-Zahnrad 2b in dieses Kettenglied eingreift und simultan am ersten Förder-Zahnrad 2a ein weiteres Kettenglied, das aus dem ersten Abschnitt 6a kommt, entspannt wird, indem alle Zähne 20a des ersten Förder-Zahnrads 2a aus diesen Kettenglied entfernt werden.The chain 6th are assembled in a first section 6a between the conveyor gears 2a , 2 B pretensioned and the chain links at the ends of the first section 6a are with the two conveyor gears 2a , 2 B coupled by each conveyor gears 2a , 2 B at each end with the teeth 20a , 20b engages in the openings of the chain links. This will pre-tension the chain 6th in the first part 6a maintain. By pretensioning the chain 6th is the elastocaloric material in the first section 6a also tense and thus warmed up. Even if the conveyor gears 2a , 2 B twist and turn chain 6th moves, subsequent teeth grip 20a , 20b continues into the openings of the chain links and the pretensioning of the chain 6th is also maintained during operation. In the second section 6b holding the rest of the chain 6th forms is the chain 6th relaxed. Thus the elastocaloric material is in the second section 6b also not tensioned and consequently cools down. The chain 6th and the size of the chain links will match the spacing of the conveyor sprockets 2a , 2 B chosen and the chain 6th guided in such a way that when the conveyor gears rotate 2a , 2 B on the second conveyor gear 2 B a chain link that is in the first section 6a moved, tensioned by a tooth 20b of the second conveyor gear 2 B engages in this chain link and simultaneously on the first conveyor gear 2a Another chain link from the first section 6a comes, being relaxed by all teeth 20a of the first conveyor gear 2a be removed from this chain link.

In den weiteren, unten beschriebenen Ausführungsbeispielen sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Für deren Beschreibung wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Alternative Ausführungsformen, die in der vorstehenden Beschreibung für das erste Ausführungsbeispiel genannt werden, können auch auf die weiteren Ausführungsbeispiele übertragen werden.In the further exemplary embodiments described below, the same components are provided with the same reference symbols. For their description, reference is made to the description above. Alternative embodiments, which are mentioned in the above description for the first embodiment, can also be transferred to the further embodiments.

In 2a wird eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Wärmetausch 11 in Zusammenhang mit Luftströmen L1, L2, welche die Vorrichtung zum Wärmetausch 11 durchströmen, gezeigt. Die Luftströme L1, L2 werden durch die Zahnräder 2a, 2b, 3, 4 des Zahnradmechanismus voneinander getrennt geführt. Die Zähne der Zahnräder 2a, 2b, 3, 4 greifen formschlüssig ineinander, sodass zwischen den Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 keine Zwischenräume entstehen und eine Dichtung erreicht wird. Durch die von den Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 erreichte Dichtung wird der erste Luftstrom L1, der über den ersten Abschnitt 6a strömt, von dem zweiten Luftstrom L2, der über den zweiten Abschnitt 6b strömt getrennt. Der erste Luftstrom L1 nimmt Wärme aus dem im ersten Abschnitt 6a gespannten elastokalorischen Material auf und führt die Wärme zu einer nicht gezeigten Wärmesenke, wo sie abgegeben wird. Der zweite Luftstrom L2 gibt Wärme an das im zweiten Abschnitt 6b entspannte elastokalorische Material ab, kühlt dadurch ab und nimmt dann Wärme aus einer nicht gezeigten Wärmequelle auf. Durch die von den Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 erreichte Dichtung wird ein ungewollter Wärmeaustausch der beiden Luftströme L1, L2 in der Vorrichtung zum Wärmetausch 11 verhindert.In 2a is a schematic representation of a further embodiment of the device for heat exchange 11 in connection with air currents L1 , L2 which the device for heat exchange 11 flow through, shown. The air currents L1 , L2 are through the gears 2a , 2 B , 3 , 4th the gear mechanism performed separately from each other. The teeth of the gears 2a , 2 B , 3 , 4th interlock positively so that between the gears 2a , 2 B , 3 , 4th no gaps are created and a seal is achieved. By the from the gears 2a , 2 B , 3 , 4th achieved seal becomes the first air stream L1 that is about the first section 6a flows from the second air flow L2 that is about the second section 6b flows separately. The first stream of air L1 takes heat from the in the first section 6a stretched elastocaloric material and leads the heat to a heat sink, not shown, where it is delivered. The second air stream L2 gives warmth to that in the second section 6b relaxed elastocaloric material, cools down and then absorbs heat from a heat source, not shown. By the from the gears 2a , 2 B , 3 , 4th achieved seal is an unwanted heat exchange between the two air flows L1 , L2 in the device for heat exchange 11 prevented.

In 2b wird eine schematische Darstellung noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Wärmetausch 21 in Zusammenhang mit Luftströmen L3, L4, welche die Vorrichtung zum Wärmetausch 21 durchströmen, gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind weitere Führungs-Zahnräder 7a, 7b, 7c vorgesehen, welche in Verbindung mit den bereits genannten Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 die Luftströme L3, L4 führen. Die Führungs-Zahnräder 7a, 7b, 7c sind so ausgebildet, dass sie mit einem der Förder-Zahnräder, 2a, 2b oder mit einem der Antriebszahnräder 3, 4 koppeln. Zur Kopplung weisen die Führungs-Zahnräder 7a, 7b, 7c gleichermaßen Zähne auf, die formschlüssig in die Zähne der anderen Zahnräder 2a, 2b, 3, 4 eingreifen und mit diesen eine Dichtung bilden. Durch die Führungs-Zahnräder 7a, 7b, 7c zusammen mit den anderen Zahnräder 2a, 2b, 3, 4 können die Luftströme L3, L4 voneinander und jeweils von der Umwelt getrennt geführt werden. Ein erstes Führungs-Zahnrad 7a ist im ersten Abschnitt 6a am ersten Förder-Zahnrad 2a angeordnet und ein zweites Führungs-Zahnrad 7b ist im ersten Abschnitt am zweiten Förder-Zahnrad 2b angeordnet. Die beiden Führungs-Zahnräder 7a, 7b dichten den dritten Luftstrom an den Seiten von der Umwelt ab, sodass dieser über den ersten Abschnitt strömt. In Analogie zum ersten Luftstrom L1 in 2a nimmt der dritte Luftstrom L3 Wärme aus dem im ersten Abschnitt 6a gespannten elastokalorischen Material auf und führt die Wärme zu einer nicht gezeigten Wärmesenke, wo sie abgegeben wird. Ein drittes Führungs-Zahnrad 7c ist im zweiten Abschnitt 6b am zentralen Antriebs-Zahnrad 3 angeordnet. Das erste Führungs-Zahnrad 7a, das zentrale Antriebs-Zahnrad 3 und das erste Förder-Zahnrad 2a dichten den vierten Luftstrom L4 von der Umwelt ab, sodass dieser über den zweiten Abschnitt 6b strömt. In Analogie zum zweiten Luftstrom L2 in 2a gibt der vierte Luftstrom L4 Wärme an das im zweiten Abschnitt 6b entspannte elastokalorische Material ab, kühlt dadurch ab und nimmt dann Wärme aus einer nicht gezeigten Wärmequelle auf. Zusätzlich können die Führungs-Zahnräder 7a, 7b, 7c auch mit einem oder mehreren hier nicht dargestellten weiteren Führungs-Zahnrädern koppeln und weitere Führungs-Zahnrädern können mit den Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 koppeln. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die weiteren Führungs-Zahnräder zusammen mit den Zahnrädern 2a, 2b, 3, 4 Kanäle bilden, welche die Luftströme L3, L4 umschließen und in denen die Luftströme L3, L4 geführt werden.In 2 B FIG. 10 is a schematic representation of yet another exemplary embodiment of the device for heat exchange 21st in connection with air currents L3 , L4 which the device for heat exchange 21st flow through, shown. In this embodiment there are further guide gears 7a , 7b , 7c provided, which in conjunction with the aforementioned gears 2a , 2 B , 3 , 4th the air currents L3 , L4 to lead. The guide gears 7a , 7b , 7c are designed so that they work with one of the conveyor gears, 2a , 2 B or with one of the drive gears 3 , 4th couple. The guide gears are used for coupling 7a , 7b , 7c equally teeth that fit into the teeth of the other gears 2a , 2 B , 3 , 4th intervene and form a seal with them. Through the guide gears 7a , 7b , 7c along with the other gears 2a , 2 B , 3 , 4th can the air currents L3 , L4 are managed separately from each other and from the environment. A first guide gear 7a is in the first section 6a on the first conveyor gear 2a arranged and a second guide gear 7b is in the first section on the second conveyor gear 2 B arranged. The two guide gears 7a , 7b seal off the third air flow on the sides from the environment so that it flows over the first section. In analogy to the first air stream L1 in 2a takes the third air stream L3 Heat from the first section 6a tensioned elastocaloric material and leads the heat to a heat sink, not shown, where it is given off. A third guide gear 7c is in the second section 6b on the central drive gear 3 arranged. The first guide gear 7a , the central drive gear 3 and the first conveyor gear 2a seal the fourth airflow L4 from the environment, so that this over the second section 6b flows. In analogy to the second air stream L2 in 2a gives the fourth air stream L4 Warmth to that in the second section 6b relaxed elastocaloric material, cools down and then absorbs heat from a heat source, not shown. In addition, the guide gears 7a , 7b , 7c also couple with one or more additional guide gears, not shown here, and additional guide gears can be connected to the gears 2a , 2 B , 3 , 4th couple. In an embodiment not shown, the further guide gears together with the gears 2a , 2 B , 3 , 4th Channels form which the air flows L3 , L4 enclose and in which the air currents L3 , L4 be guided.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Wärmetausch, das drei der obengenannten Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 aufweist. Die Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 sind wie in 2a gezeigt aufgebaut, in drei verschiedenen Ebenen hintereinander angeordnet und in gleicher Weise zueinander ausgerichtet. Alle drei Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 weisen jeweils ein Antriebs-Zahnrad 3 auf und die drei Antriebs-Zahnräder 3 werden über dieselbe Antriebswelle 5 angetrieben. Somit bewegen sich die Fördermittel der drei Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 in gleicher Weise. Ein fünfter Luftstrom L5 strömt in gleicher Weise wie der erste Luftstrom L1 aus 2a über alle ersten Abschnitte der drei Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 und ein sechster Luftstrom L6 strömt in gleicher Weise wie der zweite Luftstrom L2 aus 2a über alle zweiten Abschnitte der drei Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51. Die Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 wirken kaskadenartig auf die Luftströme L5, L6 ein. Das heißt, der fünfte Luftstrom L5 passiert die hinterste Vorrichtungen zum Wärmetausch 51, wird dort auf eine erste Temperatur erwärmt, bewegt sich zur mittleren Vorrichtung zum Wärmetausch 41, wird dort weiter auf eine zweite, höhere Temperatur erwärmt, bewegt sich zur vordersten Vorrichtung zum Wärmetausch 31, wird dort noch weiter auf eine dritte, noch höhere Temperatur erwärmt und strömt schließlich zur nicht dargestellten Wärmesenke. Andererseits passiert der sechste Luftstrom L6 die vorderste Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, wird dort auf eine vierte Temperatur abgekühlt, bewegt sich zur mittleren Vorrichtung zum Wärmetausch 41, wird dort weiter auf eine fünfte, niedrigere Temperatur abgekühlt, bewegt sich zur hintersten Vorrichtung zum Wärmetausch 31, wird dort noch weiter auf eine sechste, noch niedrigere Temperatur abgekühlt und strömt schließlich zur nicht dargestellten Wärmequelle. Die elastokalorischen Materialien und die Vorspannung können für die verschiedenen Vorrichtungen zum Wärmetausch 31, 41, 51 unterschiedlich gewählt werden und zwar derart, dass sie auf den Temperaturbereich optimiert gewählt werden. 3 shows a schematic representation of a system for heat exchange, the three of the above-mentioned devices for heat exchange 31 , 41 , 51 having. The devices for heat exchange 31 , 41 , 51 are like in 2a shown constructed, arranged one behind the other in three different levels and aligned with one another in the same way. All three devices for heat exchange 31 , 41 , 51 each have a drive gear 3 up and the three drive gears 3 are via the same drive shaft 5 driven. Thus, the conveying means of the three heat exchange devices move 31 , 41 , 51 in the same way. A fifth stream of air L5 flows in the same way as the first air flow L1 out 2a over all first sections of the three heat exchange devices 31 , 41 , 51 and a sixth air stream L6 flows in the same way as the second air flow L2 out 2a over all second sections of the three heat exchange devices 31 , 41 , 51 . The devices for heat exchange 31 , 41 , 51 act like a cascade on the air currents L5 , L6 a. That is, the fifth air stream L5 passes the rearmost devices for heat exchange 51 , is there heated to a first temperature, moves to the central device for heat exchange 41 , is further heated there to a second, higher temperature, moves to the foremost device for heat exchange 31 , is further heated there to a third, even higher temperature and finally flows to the heat sink, not shown. On the other hand, the sixth air stream happens L6 the foremost devices for heat exchange 31 , there is cooled to a fourth temperature, moves to the central device for heat exchange 41 , there is further cooled down to a fifth, lower temperature, moves to the rearmost device for heat exchange 31 , there is further cooled to a sixth, even lower temperature and finally flows to the heat source, not shown. The elastocaloric materials and the prestress can be used for the various heat exchange devices 31 , 41 , 51 be chosen differently in such a way that they are chosen optimized for the temperature range.

In diesem Ausführungsbeispiel soll das System zum Wärmetransport vorwiegend dazu verwendet werden, die Wärmequelle abzukühlen. Demzufolge wird das elastokalorische Material der vordersten Vorrichtung zum Wärmetausch 31 so gewählt, dass es auf den Temperaturbereich der vierten Temperatur optimiert ist und dort den größten elastokalorischen Effekt aufweist. Das elastokalorische Material der mittleren Vorrichtung zum Wärmetausch 41 wirkt auf den bereits abgekühlten sechsten Luftstrom L6 ein und wird daher so gewählt, dass es auf den Temperaturbereich der fünften Temperatur optimiert ist und dort den größten elastokalorischen Effekt aufweist. Das elastokalorische Material der hinteren Vorrichtung zum Wärmetausch 51 wirkt auf den bereits noch weiter abgekühlten sechsten Luftstrom L6 ein und wird daher so gewählt, dass es auf den Temperaturbereich der sechsten Temperatur optimiert ist und dort den größten elastokalorischen Effekt aufweist. Soll das System zum Wärmetransport vorwiegend dazu verwendet werden, die Wärmesenke aufzuwärmen, können die elastokalorischen Materialien in analoger Weise auf die erste Temperatur, die zweite Temperatur und die dritte Temperatur (in dieser Reihenfolge) optimiert werden.In this exemplary embodiment, the system for heat transport is to be used primarily to cool the heat source. As a result, the elastocaloric material becomes the foremost device for heat exchange 31 chosen so that it is optimized for the temperature range of the fourth temperature and has the greatest elastocaloric effect there. The elastocaloric material of the middle device for heat exchange 41 acts on the already cooled sixth air stream L6 and is therefore selected so that it is optimized for the temperature range of the fifth temperature and has the greatest elastocaloric effect there. The elastocaloric material of the posterior Device for heat exchange 51 acts on the sixth air stream, which has already cooled down further L6 and is therefore chosen so that it is optimized for the temperature range of the sixth temperature and has the greatest elastocaloric effect there. If the system for heat transport is to be used primarily to warm up the heat sink, the elastocaloric materials can be optimized in an analogous manner for the first temperature, the second temperature and the third temperature (in this order).

Bei allen Ausführungsformen kann der Antrieb anstelle des zentralen Antriebs-Rads und dem zusätzlichen Antriebsrad über ein anderes Koppelelement wie z. B. eine steife Kette zwischen den Förder-Zahnrädern erfolgen.In all embodiments, the drive can be used instead of the central drive wheel and the additional drive wheel via another coupling element such. B. a stiff chain between the conveyor gears.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2012/0273158 A1 [0005]

Claims

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51), comprising: - at least two conveyor coupling elements (2a, 2b); and - A conveyor (6) which has an elastocaloric material and which runs over the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b), the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) driving the conveyor (6), wherein within of a section (6a) between the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) a pretensioning of the conveyor (6) is maintained by the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and within a further section (6b) the conveyor (6 ) is relaxed, characterized by at least one drive coupling element (3) which is coupled to the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and which drives the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b).

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to Claim 1 , characterized in that the conveyor (6) is a belt.

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to Claim 1 , characterized in that the conveyor (6) is a chain.

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the coupling elements (2a, 2b, 3, 4) are gears, the at least one drive coupling element (3) being a central drive gear which is coupled to the at least two conveyor gears (2a, 2b) is.

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to Claim 4 , characterized in that the conveying means (6) is a chain and the chain is guided on the at least two conveying gears (2a, 2b) in such a way that a chain link in the section (6a) between the at least two conveying gears (2a , 2b) is tensioned while another chain link is relaxed in the further section (6b).

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the coupling of the central drive gear (3) with the at least two conveyor gears (2a, 2b) forms a translation between the tooth edges (2a, 2b, 3).

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the coupling of the central drive gear (3) with the at least two conveyor gears (2a, 2b) forms a switchable gear with different gear ratios between the tooth edges (2a, 2b, 3).

Device for heat exchange (1, 11, 21, 31, 41, 51) according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the coupling of the central drive gear (3) with the at least two conveyor gears (2a, 2b) enables a change in the directions of rotation of the at least two conveyor gears (2a, 2b).

Device for heat exchange according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that at least one guide gear (7a, 7b, 7c) is provided and engages in at least one other gear (2a, 2b, 3, 4) so as to allow a fluid flow (L1, L3, L5) from a to conduct other fluid flow (L2, L4, L6) separately.

System for heat exchange comprising a plurality of devices for heat exchange (31, 41, 51) according to one of the Claims 1 to 9 having, the devices for heat exchange (31, 41, 51) being arranged in several levels in a cascade one behind the other, so that a fluid flow (L5) can move along the sections (6a) between the at least two conveyor coupling elements (2a, 2b) and a further fluid flow (L6) can move along the other sections (6b).

System for heat exchange according to Claim 10 , characterized in that several drive coupling elements (3) of the plurality of devices for heat exchange (31, 41, 51) are driven via the same drive.