DE19622470A1 - Verfahren zur Umwandlung der bei mobilen schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts - Google Patents
Verfahren zur Umwandlung der bei mobilen schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des piezoelektrischen EffektsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung der bei
"mobilen" schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden
Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des
piezoelektrischen Effekts.
Die Nutzung des direkten piezoelektrischen Effekts zur Energie
umwandlung ist bekannt.
In der WO 85/01324 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung der
Meereswellenenergie in elektrische Energie beschrieben, die
piezoelektrische Folien dazu nutzt. Dabei handelt es sich um
einen Folienteppich, der durch die Wellenbewegung direkt
beaufschlagt wird und sich verformt. Diese Verformungen haben
mechanische Spannungen zur Folge, die ihrerseits in den
piezoelektrischen Elementen elektrische Ladungen freisetzen.
In DE 35 30 425 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
gleichzeitigen mechanischen Impulserregung von Piezoelement-Generatoren
zur mit hohem Wirkungsgrad durchführbarer Erzeugung
verwertbarer elektrischer Signale von jeweils erwünschter Größe
und Leistung vorgeschlagen. Als Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens ist eine mehrere Tauchkolben aufweisende Einrichtung
für die gleichzeitige mechanische Impulserregung von
Piezoelement-Generatoren zur Erzeugung elektrischer Signale vorgesehen, die
eine Baueinheit mit einer für das Anlegen eines Anfangdruckes
mittels eines hydraulischen oder eines pneumatischen Antriebes
dienenden Kammer mit einer in dieser angeordneten, mit den
Tauchkolben verbundenen Scheidewand bildet.
Nach DE 32 10 438 ist elektromechanischer Wandler auf Piezobasis
beschrieben, der auf wenigstens einer seiner Flachseite zur
Kraftübertragung mit einem Elastomer versehen ist. Seine Aufgabe
besteht darin, die bekannten Signalgeber zu verbessern,
insbesondere soll durch die Gestaltung der Vorrichtung zur
Übertragung der Belastung auf den Piezokörper der Piezoeffekt
durch die seitliche Dehnung in Richtung der Flachseiten des
Piezokörpers verstärkt werden. In einer besonderen Ausführungs
form ist an beiden Flachseiten der Piezokörper einander gegen
über ein Elastomer angeordnet.
Weitere Verfahren zur Nutzung piezoelektrischer Elemente auf dem
Gebiet der Meereswellenenergienutzung sind in DE 43 39 306 und DE
43 39 307 beschrieben worden. Hierbei werden in großräumigen
Objekten, beispielsweise in Senkkästen oder in deformierbare
Rohrbündel, piezoelektrische Kristallfolien angeordnet, die
infolge von Meereswellenenergie durch Druckschwankungen
Verformungen ausgesetzt sind und mittels des piezoelektrischen
Effekts Strom erzeugen.
Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß die Anordnung
der piezoelektrischen Kristallfolien an großflächige und
aufwendige Konstruktionen gebunden sind. Hier will die Erfindung
Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ansonsten als
negativ gesehenen mechanischen Schwingungen bei "mobilen"
Konstruktionen, wie Schiffspropeller, Achsschenkel von
Fahrzeugen, Tragflügelholme von Flugzeugen, Zylinderköpfe von
Verbrennungsmotoren, stark frequentierte Eisenbahn- und
Straßenbrücken u. a. auf unkomplizierte Weise mittels des
piezoelektrischen Effekts in nutzbare elektrische Energie
umzuwandeln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an
geeigneten Stellen unter- und/oder oberhalb der Oberfläche bzw.
innerhalb entsprechender Bauteile piezoelektrische Elemente in
Form von Folien oder Keramiken angeordnet werden, die durch
wechselnde Drücke bzw. Verformungen belastet werden und somit
eine verwertbare elektrische Energie erzeugen.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
dargelegt. Danach werden piezoelektrische Folien in die Flügel
von Schiffspropellern eingegossen, um die aus der Inhomogenität
des Nachstromfeldes resultierenden Durchschwankungen in
elektrische Energie umzuwandeln.
Weiter ist es möglich, piezoelektrische Folien auf dem
Schiffsboden im Vorschiff oder im Schiffsbrunnen anzuordnen, um
die Druckschwankungen, resultierend aus Slamming und Propeller
drehung in elektrische Energie umzuwandeln.
Möglich ist auch, piezoelektrische Folien in Form von
Dichtungsringen zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinder von
Verbrennungsmotoren anzuordnen, um die aus der Verbrennung
resultierenden Druckschwankungen in elektrische Energie
umzuwandeln.
Es ist auch möglich, piezoelektrische Elemente unter den
Maschinenfundamenten von Schiffshaupt- und -hilfsmaschinen
anzuordnen, um die Schwingungen während des Betriebes des Motors
in verwertbare elektrische Energie umzuwandeln.
Es ist weiter möglich, piezoelektrische Elemente in der
Mantelfläche und/oder auf der Innenseite der Bereifung von
Straßenfahrzeugen anzuordnen, um die aus der Rotation
resultierende wechselnde Druckbelastung in verwertbare
elektrische Energie umzuwandeln.
Die Anordnung von piezoelektrischen Folien auf die Tragflügel
holme von Flugzeugen ermöglicht, die bei Start, Flug und Landung
entstehenden Verformungsschwankungen in elektrische Energie
umwandeln.
Die Anordnung von piezoelektrischen Folien an geeigneten Stellen
auf stark frequentierten Eisenbahn- und Straßenbrücken
ermöglicht, die aus dem Verkehr resultierenden Verformungs
schwankungen in verwertbare elektrische Energie umzuwandeln.
Die Anordnung von piezoelektrischen Folien in den Achsschenkeln
von Straßenfahrzeugen ermöglicht weiter, die Schwingungen
während der Fahrt in verwertbare elektrische Energie umzu
wandeln.
Der Vorteil der Erfindung liegt in der Senkung des Rohstoffver
brauchs für die Energieerzeugung und von zusätzlichem Aufwand
für den Bau bzw. die Herstellung von Trägerobjekten, da Elektro-Energie
aus laufenden Prozessen zurückgewonnen wird.
Die Erfindung wird anhand von ausgewählten Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schiffspropeller,
Fig. 2 das Heck eines Schiffes,
Fig. 3 den Bug eines Schiffes.
Nach Fig. 1 ist unter der Oberfläche des Schiffspropellers 1 eine
piezoelektrische Folie 2 derart angeordnet, daß deren
entstehenden elektrische Ladungen auf hier nicht näher
beschriebene Weise über die Propellernabe 3 abgeführt werden.
Nach Fig. 2 sind am Heck eines Schiffes insbesondere im Bereich
des Propellerbrunnens 4 piezoelektrische Elemente 2 angeordnet,
um die aus der Propellerdrehung resultierenden
Druckschwankungen in elektrische Energie umzuwandeln.
Nach Fig. 3 sind im Bugbereich eines Schiffes auf dem Innenboden
5 piezoelektrische Elemente 2 angeordnet, um die vorzeichenwech
selnden Druckbeaufschlagungen in verwertbare elektrische Signale
umzuwandeln.
Claims (7)
1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung
der Schwingungsenergie "mobiler" Konstruktionen mittels des
piezoelektrischen Effekts, dadurch gekennzeichnet, daß auf
einer Oberfläche und/oder innerhalb belasteter Bauteile von
Maschinen, Motoren, Fahrzeugen, Brücken u.ä. Einrichtungen
piezoelektrische Elemente in Form dünner Folien und/oder
Keramiken angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Folien (2) in die Flügel von Schiffspropellern
(1) eingegossen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Folien (2) im Schiffsbrunnen (4) angeordnet
sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Elemente (2) auf dem Schiffsboden (5) im
Vorschiff angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Elemente (2) in Form von Dichtungsringen
zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinder von Verbrennungs
motoren angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Folien (2) unter den Maschinenfundamenten von
Schiffshaupt- und -hilfsmaschinen angeordnet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
piezoelektrische Elemente (2) in der Mantelfläche und/oder auf
der Innenseite der Bereifung von Straßenfahrzeugen angeordnet
sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996122470 DE19622470A1 (de) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Verfahren zur Umwandlung der bei mobilen schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1996122470 DE19622470A1 (de) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Verfahren zur Umwandlung der bei mobilen schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19622470A1 true DE19622470A1 (de) | 1997-12-11 |
Family
ID=7796153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996122470 Withdrawn DE19622470A1 (de) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Verfahren zur Umwandlung der bei mobilen schwingungsbelasteten Konstruktionen auftretenden Vibrationen in elektrische Energie unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19622470A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10140629A1 (de) * | 2001-08-17 | 2003-03-06 | Borst Gmbh | Verfahren zur Gewinnung von Elektroenergie aus der Umwelt |
| WO2012175922A3 (en) * | 2011-06-21 | 2013-05-23 | Ritchie Ian A | Piezoelectric membrane |
| WO2013095183A1 (ru) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Goydin Nikolay Timofeevich | Система генерирования электрической энергии и способ с использованием указанной системы |
-
1996
- 1996-06-05 DE DE1996122470 patent/DE19622470A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10140629B4 (de) * | 2001-08-17 | 2007-03-01 | Borst Gmbh | Verfahren zur Gewinnung von Elektroenergie aus der Umwelt sowie ein Gebäude |
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| RU2507672C2 (ru) * | 2011-12-21 | 2014-02-20 | Николай Тимофеевич Гойдин | Система генерирования электрической энергии и способ с использованием указанной системы |
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