WO2019201869A1 - Thermal engine with an endless belt, endless belt, and method for producing an endless belt, and fibre for producing an endless belt - Google Patents

Thermal engine with an endless belt, endless belt, and method for producing an endless belt, and fibre for producing an endless belt Download PDF

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WO2019201869A1
WO2019201869A1 PCT/EP2019/059696 EP2019059696W WO2019201869A1 WO 2019201869 A1 WO2019201869 A1 WO 2019201869A1 EP 2019059696 W EP2019059696 W EP 2019059696W WO 2019201869 A1 WO2019201869 A1 WO 2019201869A1
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endless belt
layer
layers
plastic
heat engine
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PCT/EP2019/059696
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Martin Huber
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Martin Huber
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the invention relates to an endless belt, a method for producing an endless belt and a heat engine and a fiber having the features of the preambles of the independent claims.
  • a heat engine with a corrugated endless belt is known, which is guided around two pulleys.
  • the endless belt consists of a bimetallic corrugated transversely to the longitudinal direction. Each belt is assigned media for cooling and heating.
  • the two shafts of the pulleys are mounted in the end of an elongated housing.
  • the housing has two channels isolated from each other, in which run the stretch and the Glastrum. In the deflection, in front of the pulleys, the channel openings are largely sealed by elastic curtains. Due to the channel of the expansion stratum, exhaust steam, hot air or hot water are routed counter to the direction of movement, a cooling medium, preferably cold air, flows through the channel of the draft channel.
  • the two shafts of the pulleys are coupled by a gear. This ensures that the endless belt is always pulled by the stretch rope over the driven pulley to the pulling strand.
  • Other embodiments with an auxiliary drive for the second deflection roller or a forced guidance of the expansion strand are also possible.
  • the shaft of the driven pulley is further coupled to a transmission gear via which the rotational movement to z.
  • B. a water pump, drive or fan is transmitted.
  • a coupling with a generator is also possible.
  • the first variants have the advantage that the heat energy is converted directly into mechanically effective energy.
  • the device can be used particularly in warm countries on a mobile irrigation system as a drive or as a pump drive for a well using the heat of the sun.
  • the endless belt has chambers with inwardly opening folds of the endless belt.
  • the chambers have an elastic wall and are at a temperature increase strongly expanding gas or a liquid filled.
  • the wall is preferably elastic only on one side, in the longitudinal direction of the endless belt, so that the stretching can take place only in one plane.
  • These double-layer components have a first and a second layer, wherein the two layers are interconnected.
  • the two layers have a different thermal expansion coefficient.
  • the coefficient of thermal expansion indicates how the length of a substance changes approximately linearly at a certain temperature change.
  • Both layers are made of a plastic. Because the layers have a different coefficient of thermal expansion, the double-layer component is reversibly deformable under the influence of heat, as is known, for example, from bimetallic workpieces.
  • the double-layer components show a bimetallic effect.
  • EP 0 369 080 A1 discloses an endless belt in the form of a plastic sheet of a self-curling material.
  • the plastic sheet consists of two layers, which have different expansion properties. In the ground state, the sheet is rolled up.
  • the double-layer material consists of a sheet of polyethylene laminated on aluminum foil, which in turn has been applied to a stretched polyethylene film. A first layer of plastic material is heated and stretched while this pre-stretched layer is applied to an unstretched layer.
  • This double-layer components and the manufacturing method described therewith have the disadvantage that the scope of such a double-layer component is essentially limited to the shading.
  • the thickness of such films is especially in the micrometer range.
  • the double-layer component generates at one Heat change only a small force, although sufficient for rolling, but no further use of this bimetallic effect allows.
  • double-layer components for shading are known, for example, from DE 196 29 237 C2.
  • a double-layer component for the temperature-dependent shading of components, in particular of solar collectors, of windows or the like is known.
  • a uniaxially stretched plastic film and an unstretched film and an insulating layer are used.
  • the uniaxially stretched plastic film has a coefficient of linear expansion in the stretching direction, which differs as much as possible from the coefficient of linear expansion of the other film in the stretching direction.
  • a uniaxially stretched polymer film is used as the inner film in combination with aluminum foil.
  • US 2011/0942174 A1 discloses a composite of a flexible polymer composition and a carbon nanotube film structure.
  • a voltage is applied to the carbon nanotube film structure, the polymer mass is heated, whereby the thermal expansion of the double-layer component is reversibly deformable due to the different thermal expansion coefficients.
  • the thickness of the component is 0.7 mm.
  • This double-layer component can not be used in a heat engine. The heat engine does not work when the double S chichtbaumaschinemaschinemaschine must be heated externally by a power supply.
  • a plastic double layer component is known.
  • the two layers are formed by polyethylene and polyvinyl chloride.
  • the thickness varies between 1 and 10 mils, ie between 0.0254 mm and 0.254 mm.
  • a double-layer component with a layer of polypropylene and titanium dioxide is known.
  • a white layer is formed.
  • This layer has been made in the form of a 20 cm square with a thickness of 0.4 mm.
  • the other layer has 99% polypropylene and 1% "carbon black" with which the layer has been dyed black. The two strips were then glued together. Goal in the production This component is to achieve the highest possible change in the rate of thermal expansion coefficient.
  • the layers are made by melting pellets and casting a plate. Paragraph 16 discloses that one of the layers may be admixed with a fibrous filler. However, the fibers are not unidirectionally aligned, but merely strengthen the composite.
  • a heat engine in the form of a wheel is known in each case.
  • the wheel has a plurality of spokes, which are formed by double-layer components in the form of bimetallic strips.
  • a shutter in the form of a transparent sheet and a plurality of arranged on one side of the web slats is known.
  • the angle between the surface and the web and the lamellar plane can be changed.
  • the slats are flexible and made of a thermoplastic material, the slats are composed of several layers. The layers have different thermal expansion coefficients. When exposed to heat from sunlight, the lamellae change their shape.
  • the slats are made of polyvinyl chloride (PVC).
  • a heat-sensitive venetian blind made of a closed-cell flexible foam plate is known, wherein the plate is divided by cuts in slats.
  • the lamellae thus formed are laminated on some surfaces with a flexible sheet of a material with the lowest possible coefficient of thermal expansion.
  • the flexible foam sheet may be foamed polyethylene.
  • the laminated fabric consists of sheet steel.
  • the heat engine is designed to generate mechanical energy and has an adjustable in temperature changes in length endless belt which is guided around at least two pulleys.
  • a shaft of a driven pulley is connected to a device for energy absorption, wherein the endless belt has at least a first and a second belt strand, wherein the first belt strand can be heated directly or by appropriate means and / or the second belt strand is coolable, wherein the endless belt for length change spatially deformed and having at least two layers of material of different thermal expansion, wherein a plurality of corrugation areas are formed for length change with temperature change at the endless belt.
  • the first layer comprises a first plastic and the second layer comprises a second plastic or carbon fibers.
  • the endless belt is reversibly deformable under the influence of heat.
  • the great advantage of the new heat engine is that it can be mounted directly on a roof, without the need for water pipes and pumps as in the known heat engine.
  • the engine is more compact and efficient and much easier to produce in large quantities.
  • the heat engine drives in particular an asynchronous generator.
  • a transmission in particular a CVT transmission (Continuous Variable Transmission).
  • the transmission is arranged between the driven pulley and the asynchronous generator in the power flow.
  • An inverter such as photovoltaic can be dispensed with. Making alternating current from a rotary motion is much easier than from a DC voltage.
  • a frequency converter can be used together with an electrical generator.
  • the tensile strand is passed through a warm medium and the strain of strain through a cool medium.
  • a portion of a first belt runner may be cooled and another portion of the same belt runner may be heated. If there are two bands, then four zones, one warm and one cold, can be used on each band.
  • At least one strand is passed through a solar collector.
  • a solar collector can be used a tubular solar collector.
  • the solar collector is formed by a box, which is covered with a particular rectangular disc. This design is particularly favorable.
  • the two rollers are not mechanically coupled except through the endless belt.
  • at least one roller cooperates with a ratchet so that the roller can only rotate in one direction. It is conceivable that both roles or more roles are defined in the direction of rotation by respective associated ratchets. It is conceivable that the rollers are coupled in addition to the endless belt by a coupling, possibly even with translation.
  • the endless belt has corrugated regions which can be sinusoidally or asymmetrically shaped. As a result of heating and cooling, the corrugated areas contract or become stretched so that a change in length occurs. It is conceivable that the endless belt does not have a double-layer structure with two layers with different coefficients of thermal expansion over the entire length but only at selected corrugation areas, so that the bimetal effect occurs only at these areas. For example, the endless belt can only two layers with different at the inwardly facing well regions or only at the outwardly facing well regions
  • the design for example, the curvature of the inwardly facing well regions of the design, eg. The curvature of the outwardly facing well regions deviates.
  • the endless belt is preferably sinusoidal. This has the advantage that for easy production a corrugated sheet is usable, which is also sinusoidal. This has advantages in the production, but an arrangement with only wave crests without troughs is better, but more expensive to produce. Respectively. Both have their advantages and disadvantages.
  • the big advantage is that one of the layers does not have to be interrupted to prevent the effects in the endless belt between wave trough and wave mountain leveling out.
  • the endless belt by welding together of initially individual sections. Each section is simply bent. The sections are arranged side by side in a zigzag manner for welding, so that one section forms a wave crest and the adjacent section forms a wave trough. The sections are thus rotated by 180 ° to the adjacent section. Subsequently, the sections are each welded together at the joint.
  • the thickness of the foil which is used to produce at least one of the layers is preferably either 0.25 mm, 0.5 or 1 mm so that the entire double-layer component is 0.5 mm to 1.5 mm, for example 1 mm or 1, 5 mm thick.
  • the film may be formed as a polyamide film (PA film) or in particular as a polybutylene terephthalate Fobe (PBT Fobe).
  • PA film polyamide film
  • PBT Fobe polybutylene terephthalate Fobe
  • the thickness of the carbon fiber layer can also be varied. The thicker film is better because you can apply more power per surface and the bending effect is still strong enough.
  • the endless belt can be used in a heat engine, wherein the thickness of the endless belt is preferably at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm.
  • the thickness is preferably not less than 0.5 mm and not more than 5 cm, in particular not more than 1 cm, preferably not more than 5 mm.
  • the thinner the endless belt the greater the deflection, but the lower the forces exerted.
  • the endless belt according to the invention can be built in particular in a very cost-effective manner, heat engines, the endless belt can generate sufficiently large forces.
  • the width of the endless belt has no effect on the size of the deflection, but on the power that can apply the endless belt.
  • the wider the endless belt the greater the force.
  • the width of the endless belt is between 1 cm and 1000 cm, in particular between 50 cm and 200 cm. A larger width may be necessary if a larger thermal engine is to be designed.
  • the heat engine is dimensioned such that the endless belt has a width of lm.
  • the length of the endless belt also influences the deflection.
  • the longer the endless belt the greater the deflection and the greater the forces that can be applied by the endless belt.
  • the length of the endless belt is preferably between 20 cm and 1000 cm. In a particularly preferred embodiment, the length can be between 100 cm and 200 cm.
  • the endless belt preferably has a width between 0.1 m and 2 m, in particular of 1 m and a length of 2 to 5 m. The longer the endless belt, the more bipolymers work together and the faster the heat engine rotates.
  • the endless band is much longer than it is wide.
  • the width is significantly greater than the thickness.
  • the exact ratios of length to width to thickness are a matter of interpretation of the application.
  • the use of an endless belt with two layers of plastic has the advantage that the temperature range in which the endless belt can work is particularly useful.
  • the usable temperature range may be in particular between -20 ° C and + 110 ° C.
  • the maximum temperature for continuous use is below the melting temperature of the corresponding plastic, namely about 15 degrees below the Vicat softening temperature.
  • the endless belt is preferably formed as Bipolymerstsammlung, which works like a bimetallic strip.
  • Examples of materials from which the layers can be made are, for example, polyethylene, in particular HDPE.
  • Polyethylene is one of the most widely produced plastics in the world and therefore the initial cost is low.
  • One ton of HDPE costs about € 1,600.00. Therefore, the cost of producing a strip is extremely low.
  • a solar cell with the size of one square meter costs about 200,00 €. The solar cell has an efficiency of more than 10 percent. Although a corresponding heat engine with the endless bands has a lower efficiency than a solar cell, but at a fraction of the cost. The costs are significantly lower than those of a solar cell.
  • HDPE has a melting temperature of 130 degrees and a Vicat softening temperature of 105 degrees.
  • One layer may consist of stretched and tempered HDPE and the other layer of stretched HDPE.
  • the thermal conductivity of HDPE is 0.4 watts per Kelvin times meters. Becomes For example, a Bipolymerst Shape with a thickness of 1 mm and a width of 1 cm, a length of 10 cm and thus viewed from an area of 10 cm 2 , so there is a heat conductivity of 0.4 watts per Kelvin. So assuming a working temperature difference of approximately 20 Kelvin, there is a heat conduction per strip of 8 watts or 8 joules per second.
  • the heat capacity of HDPE is 1.9 joules per gram x Kelvin.
  • the polyethylene used has a high density of more than 0.955 g / cm 3 and / or a low degree of branching less than 1.3 branch per 1000 C atoms. This has the advantage that a particularly pronounced deviation of the thermal expansion coefficients in the layers can be achieved.
  • the density of HDPE is more preferably 0.963 grams per cm 3 or more.
  • the polyethylene has 1 branch per 1000 C atoms.
  • Rigidex HD5502S from Ineos may preferably be used as the HDPE. This HDPE has a density of 0.955 grams per cm 3 with a degree of branching of 1.3 branch per 1000 carbon atom.
  • Rigidex HD6007S can be used by Ineos, the / cm has a density of 0.962 g of 3 and a degree of branching of less than 0.5 branches per 1000 carbon atoms.
  • the endless belt has a high thermal conductivity for the heat engine to have a high number of revolutions, since the cooling and heating of the endless belt is directly related to the number of revolutions.
  • the layers of two strips of high density polyethylene are produced with very different coefficients of expansion.
  • the two strips are then joined together to form a corresponding endless belt.
  • the special properties of HDPE are particularly useful.
  • HDPE can have both positive and negative thermal expansion coefficients and is therefore particularly well suited.
  • the HDPE must be stretched.
  • an isotropic sample is first prepared. This can be done by extruding well above the melting temperature or by melting pellets in a mold. The melting point of the HDPE is approximately 130 degrees.
  • the polyethylene can be extruded or pressed in the form of shoulder bars, which are subsequently drawn.
  • the stretching can be done with a draw factor of 8. That is, the length of the shoulder bars or the extruded strand increases by eight times.
  • the diameter decreases to about 1/3 during drawing.
  • the density also decreases sharply to values of, for example, 0.8 grams per cm 3 .
  • the samples can be treated for ten minutes at 5600 bar in a high pressure autoclave.
  • the subsequently achieved coefficient of linear expansion is independent of the pressure treatment, but the modulus of elasticity would be additionally increased.
  • the E-modulus increases both by stretching and by the pressure treatment.
  • a higher modulus of elasticity is desirable for use as a bimetallic replacement material because the mechanical stresses can be relatively high and a high modulus of elasticity compensates for this.
  • the strips thus obtained should have a coefficient of linear expansion of about -24 x 10 6 per Kelvin, ie a negative coefficient of linear expansion and thus contract when heated. This process is reversible in the temperature range of -20 degrees to +40 degrees. The coefficient of linear expansion is negative for stretched samples and becomes even more negative as the temperature increases. In order to obtain a strip with a particularly high coefficient of linear expansion, the strip must be tempered to just below the melting temperature. As a result, a linear expansion coefficient of + 160 x 10 _ 6 per Kelvin can be achieved. If a stretched HDPE layer is annealed to just below the melting temperature, the maximum coefficient of thermal expansion results. So polyethylene can vary depending on the treatment have different thermal expansion coefficients, although chemically they are still the same substance.
  • the two strips are combined together to form an endless belt.
  • the two strips can be glued.
  • the strips can either be glued over the entire surface of the contact surface or glued only at the ends of the contacts.
  • the bonding can be done with molten plastic.
  • Alternative joining methods of the strips are riveting, welding and rolling.
  • the joining of the two HDPE strips is simplified by the fact that both parts are made of polyethylene.
  • Plastic materials may be EVA (ethylene / vinyl acetate copolymer) having a linear coefficient of linear expansion of 25 x 10 4 / K to 200 x 10 6 1 / K.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • linear polyurethane with a linear expansion coefficient of 210 x IO 6 1 / K can be used.
  • polyamide 6 with a linear expansion coefficient of 95 x IO 6 1 / K or high density polyethylene with a linear expansion coefficient of 260 x 10 6 1 / K use.
  • nylon or polyamide with a linear expansion coefficient of 16 ⁇ 10 6 1 / K.
  • the one layer of carbon fibers and the other layer of polyamide or nylon This also makes it possible to produce a strong bimetal effect at a low cost.
  • the working temperature can be significantly higher here.
  • the working temperature can be a maximum of 200 degrees.
  • the carbon fibers can be used in particular in the form of carbon fiber rovings for producing the endless belt. The intense black of the carbon fibers is beneficial in direct sunlight on the endless belt.
  • a preferred embodiment comprises a layer of polyamide 6 or 12. This layer is bonded to a layer of unidirectional carbon fiber rovings.
  • at least one of the layers has graphene as an additive.
  • the endless belts change shape faster when exposed to heat. The performance of the heat engine is increased.
  • the graphene fraction can in particular be between 0.1% by mass and 80% by mass, in particular 1% by mass and 60% by mass, of the layer.
  • a layer of polyamide, in particular polyamide 12, with an additional graphene component together with a layer with unidirectional carbon fiber rovings can form a corresponding endless belt.
  • a layer of polybutylene terephthalate Preferably, a layer of polybutylene terephthalate.
  • Polybutylene terephthalate is even better than polyamide suitable because it is even more stable and more temperature resistant. The life of the endless belts is thereby increased. At higher temperatures and by the higher modulus of elasticity, the performance with polybutylene terephthalate is higher in the heat engine in addition to the increased efficiency due to the higher temperature difference.
  • the other layer may be formed by unidirectional carbon fiber rovings.
  • the layer of polybutylene terephthalate may further comprise a proportion of graphene to increase the thermal conductivity. The graphene content ranges between 0.1% by mass to 80% by mass, in particular 1% by mass and 60% by mass.
  • GNPs Graphene Nano Platelets
  • These GNPs then have about 7-8 layers, but can also have more or less, until it is by definition graphite. GNPs are cheap and still have a very strong effect on the plastic without large quantities. The thermal conductivity is increased so much that the reduced length expansion is compensated.
  • at least one of the layers is produced by extrusion, wherein the layers are joined together in a further step. It is conceivable that both layers are produced by extrusion. First, a rope-shaped blank having two layers is made, the ends of which are finally joined to form the endless belt. Further, the ends of the strand-like blank are glued together to form an endless belt.
  • a layer is formed by carbon fiber rovings.
  • the other layer can be applied by means of an extruder to this carbon fiber layer.
  • the applied plastic layer and / or the carbon fiber layer are then preferably heated, after which the plastic layer and the carbon fiber layer are compacted.
  • the densification and heating can be accomplished by pulling the two layers together through a taper in a heatable block. It can be a heatable metal block, for example.
  • An aluminum block with a taper can be used. The taper may be wedge-shaped.
  • the endless belt can be made in a plastic press.
  • the required plastic film can either be made of granules in the press itself or it can be used finished film.
  • the film should be used in the direction of extrusion with the direction of the unidirectional carbon fibers.
  • the endless belt can be tempered in an oven. For this, the oven is heated above the melting point (eg 200 ° C) and the endless belt placed in the oven until it has laid completely flat. The plastic becomes very soft and the orientation is lifted. Subsequently, the plastic is taken out of the oven and cooled at room temperature very quickly, this gives the plastic a preferred direction and the bipolar effect is significantly increased. The bend is increased and the strength is also significantly increased.
  • the layers are glued together and / or connected by the molten plastic.
  • the front ends are enclosed with plastic, so that the front ends of the carbon fibers are well connected to the plastic layer.
  • the two layers are joined together under pressure and heat. It is preferable that the corrugation regions are formed in the same step. However, the production of the corrugated areas can also take place in a subsequent step.
  • the strand having the two layers may be passed through two intermeshing heated rollers, the rollers having a contour to create the corrugation regions.
  • the rollers may have a sinusoidal outer contour which produces sinusoidal wave regions on the endless belt.
  • the rollers are heated by means of heating elements. As they pass through the gap between the rollers, the layers are pressed together and joined together. It is conceivable that a roller has an interruption element for interrupting the structure.
  • the element may be arranged in the apex region of the inward-facing or outward-facing corrugation regions, the interruption element weakening or severing one of the layers at this point.
  • the interruption element can sever or weaken the plastic layer. This ensures that when heating or cooling the endless belt changes in length and the effects of the outwardly and inwardly facing wave areas does not cancel.
  • the band can also be heated by electricity as carbon fiber conducts electricity in such a way that it can image a very good heating wire. This is used eg in car seats for seat heating. In certain applications it may be useful to trigger the bipolar effect by current. Likewise, it may be useful to give the plastic a special shape, so that a snap effect similar to a Formgedumblenismaterial arises. The plastic is under tension to a certain point during heating and the blocked expansion until the voltage then discharges. The same course then occurs on cooling. A comparison would be here bimetallic switches such as kettles whose clicking sound you can even hear.
  • the object is further achieved by a fiber according to claim 28.
  • the fiber is particularly suitable for producing an endless belt.
  • the fiber has a first layer and a second layer, the two layers having different coefficients of thermal expansion, the first layer having a first plastic and the second layer having a second plastic or carbon fibers.
  • the materials and material combinations for the layers mentioned with respect to the endless belt and listed in the description or the claims can be used correspondingly for the fiber.
  • This fiber may also be referred to as bipolymer yarn. From the fiber, a woven or knitted fabric can be made. In addition to the use in an endless belt, there are other application examples.
  • the fiber curls when exposed to heat and can be reversibly deformed.
  • the fiber can be used to make a fabric.
  • functional clothing (everything that one wears on the body) is produced with the fiber.
  • the clothing can have conventional fibers and fibers according to the invention.
  • the shape of clothing changes under the influence of heat and cold.
  • the clothes can adapt to the outside temperature by making the fabric more dense and thus better insulated or widened to dissipate more heat from the body.
  • the clothing could also have functions when putting on, for the perfect hold or emphasis of certain body regions.
  • the fiber can also be used in adhesives.
  • An adhesive strip with the fiber can be prepared so that when the strip is heated, the fiber contracts, thereby deforming the adhesive strip and thereby peel off the adhesive strip. In practical use, adhesive strips could be removed easily and without residue using a hair dryer.
  • the layers can thus be formed in a fiber.
  • the fiber may be woven or knitted into an endless belt.
  • the endless belt may further be woven or knitted from spun fibers, the fibers having two layers with different thermal expansion coefficients.
  • the layers of the fibers may be formed from plastic and / or from carbon fibers as already described herein.
  • a very thin bipolymer fiber is produced, such as a thread, which can then even be whirled, whereby the thread contracts sharply when heated.
  • the threads can be woven into an endless belt and then used in the heat engine as an endless belt.
  • FIG. 2 in a schematic, perspective view of a
  • FIG. 3 in a schematic, perspective view of a
  • FIG. 4 in a schematic representation of another system for
  • Fig. 5 is a schematic representation of an arrangement for
  • Fig. 6 is a schematic representation of another system for
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a machine for producing corrugated areas in an endless belt
  • Fig. 8 is a schematic representation of an endless belt with a
  • Fig. 9 in a schematic representation of a plant for producing a two-layer plastic fiber.
  • the endless belt 1 has two layers 2, 3.
  • the layers 2, 3 are connected to each other over their entire surface.
  • both layers 2, 3 are made of polyethylene.
  • the one layer preferably has a positive thermal expansion coefficient and the other layer has in particular a negative or lower coefficient of thermal expansion. Both layers 2, 3 thus consist of a plastic.
  • the endless belt 1 can also be referred to as a bipolymer strip.
  • the layer 2 may be made of stretched polyethylene and the other layer 3 may be made of stretched and tempered polyethylene. In particular HDPE is used as polyethylene.
  • the total layer thickness of the endless belt 1, i. the sum of the thicknesses of the layers 2, 3 is in particular 0.1 mm or more than 0.1 mm, preferably 0.5 mm or more than 0.5 mm, the thickness of the endless belt (1) being 5 cm or less than 5 cm is.
  • the heat engine 4 is used to generate mechanical energy with a temperature changes in the length changeable endless belt 1, which is guided by at least two deflection means 5, 6.
  • a deflection 5, 6 serve here crosses or stars.
  • a gear can be used.
  • rollers can be made of shape memory foam, which adapts perfectly to the shape of the band and thus ensures optimum grip.
  • Another advantage of the foam is the high coefficient of friction. The roles can be designed differently, since the bipolymers are heated on one roll and thus flat and on the other roll cold and compressed. A different size can also help define a preferred direction as a replacement / supplement to the ratchets.
  • a shaft (not shown in detail) is coupled to one of the deflection means 5, 6 and connected to a device for energy absorption. There may also be more than two deflection means 5, 6.
  • the endless belt 1 has at least a first and a second belt strand, wherein the first belt strand can be heated directly or by appropriate means and / or the second belt strand can be cooled.
  • the one bandtrum is led through a warm zone 9, wherein the warm zone can be formed by a solar collector.
  • the other Bandtrum is passed through a cold zone 10, wherein the cooling can be done by ambient air.
  • the endless belt 1 has, in particular, corrugated areas which are constructed or shaped asymmetrically by the material and / or by the design.
  • the endless belt 1 is deformed by a change in length and is made of at least two layers 2, 3 of material of different thermal expansion.
  • the first layer 2 comprises a first plastic and the second layer 3 comprises a second plastic or carbon fibers, wherein the endless belt 1 is reversibly deformable under the influence of heat.
  • the heat engine 4 is characterized in that the endless belt 6 is very inexpensive to produce and can additionally work in a temperature range from -20 degrees Celsius to 110 degrees Celsius, with a heat difference between the warm zone 9 and the cold zone 10, for example, 20 degrees Celsius is sufficient to drive the heat engine 4.
  • the heat engine drives in particular an asynchronous generator.
  • FIG. 3 shows a preferred representation of a method for producing the corresponding layers 2, 3.
  • a plastic extruder 14 which pushes a molten plastic through a nozzle 15.
  • the nozzle 15 has a rectangular cut-out for the production of the corresponding strips.
  • the strand 16 coming out of the nozzle is now first guided past a fan 17 and finally wound onto a roller 18.
  • the winding speed of the roller 18 is preferably higher as the feed rate of the strand 16 through the nozzle 15, so that the strand 16 is stretched during winding.
  • the strand 16 can be stretched 8 times.
  • the wound strand material is now used to produce a corresponding layer 2, 3.
  • Another strand material also produced in this manner is now additionally annealed in order to obtain a very different thermal expansion coefficient to the material of the other layer.
  • These two strand materials are now cut accordingly in pieces of material of the strip length of the endless belt and connected to each other over the entire surface.
  • This can be done by bonding with molten polyethylene.
  • molten plastic is used to bond the layers.
  • gentle bonding is to be used, whereby the temperature of the layers is not increased in such a way that the effect of tempering is influenced.
  • a molten polyethylene wire may be used.
  • a carbon fiber layer 20 is first unwound from a roll 19 with carbon fiber rovings.
  • a plastic layer 23 is then applied to the carbon fiber layer 20 through a nozzle 22.
  • the two layers are pulled through a taper to heat and densify the two layers.
  • the taper is preferably formed in a heatable metal block.
  • a heatable aluminum block with a taper 24 is used.
  • the plastic layer 23 and the carbon fiber layer 20 are heated as they pass through the taper and pressed together and thus compacted.
  • the plastic layer 23 is thus printed on the carbon fiber layer 20.
  • the result is a strand 25 of an endless belt.
  • the strand 25 can initially wound on another roll 26. Thereafter, the strand 25 unwound again and the individual endless belt can be cut from the strand (not shown). Thereafter, in a further method step, the front ends are enclosed with plastic, so that the front ends of the carbon fibers with the plastic layer 23 are well connected.
  • rollers 7, 8 are used, on which corrugated iron is clamped, so that the waves mesh like gears.
  • the rollers 7, 8 are rotatably mounted on suspensions 27, 28. It is conceivable that both or only one roller 7, 8 is driven.
  • the rollers 7, 8 are then arranged one above the other so that between the rollers 7, 8 of the blank 31 in the form of a loose double-layer component (the layers 2, 3 are in particular not yet connected) is formed.
  • One or both rollers 7, 8 are heated by means of heating elements 29, so that the carbon fiber with the polyamide under the pressure between the rollers 7, 8 in the working zone 30 connects to each other.
  • the interruption can be formed either in the troughs or on the wave crests by interruption elements 30 eg. Iron bars on the roller 8 and a device for cutting, for example. A sharp triangle, which then interrupts the polyamide layer.
  • a strand 32 with corrugated areas from which the endless belt 1 can be made After passing through the working zone 33 is formed from the blank 31, a strand 32 with corrugated areas from which the endless belt 1 can be made. The strand 32 is cut and the ends are joined together.
  • Fig. 6 shows another system for producing an endless belt.
  • An upper plastic 34 and a lower plastic 35 are preferably provided on rollers (not shown) and pressed together by means of a press 36.
  • the press 36 has a pneumatic cylinder 37, wherein the pneumatic cylinder 37 moves a pressing plate 38.
  • the press 36 also has another press plate 39 as a counterpart. Between the press plates 38,
  • the lower pressure plate 39 is in this case over a
  • carbon fiber and the PBT or even polyamide can be pressed together under heat and pressure with the press. This results in the two-ply endless belt 25.
  • Fig. 7 shows a machine with which the endless belt its waveform is impressed by a heated blade or sword 41 presses kinks 42 in the endless belt.
  • the sword works between two tubes 43, 44 or cylinders that form the peaks of the endless belt 25.
  • the sword 41 is heated by means of at least one heating element 45 and moved by means of a pneumatic cylinder 46 transversely to the longitudinal extent of the endless belt 25.
  • the sword 41 is shaped so that it fits perfectly on the rollers of the heat engine 1.
  • the plastic is heated to such an extent (over the Schmelztempertaur) that it is melted by the sword 41st
  • Fig. 8 shows another embodiment of an endless belt 47, wherein first a PBT film 48 has been bent in a folding bench to get the waveform. Thereafter, carbon fibers 49 previously impregnated with epoxy resin have been applied. The carbon fibers 49 are cut to less than the width of the wave crests, so that in the kinks (wave troughs) no carbon fibers 49 are arranged.
  • FIG. 9 shows a plant or production machine for two-layer plastic fibers 50.
  • a carbon fiber 51 is first unwound from a roll 19.
  • a plastic extruder 21 By means of a plastic extruder 21, a plastic layer 23 is then applied to the carbon fiber 51 through a nozzle 22.
  • the carbon fiber 51 is pulled by a taper for heating and densifying the two layers.
  • the taper is preferably formed in a heatable metal block.
  • a heatable aluminum block with a taper 24 is used.
  • the plastic layer 23 and the carbon fiber are heated as they pass through the taper and pressed together and thus compacted.
  • the fiber 50 comes out of the nozzle 22 that at the lower part of the fiber 50 of the plastic 23 is scraped off at the nozzle.
  • the plastic 23 remains on the fiber 50. Because the fiber 50 itself is twisted, the finished fiber 50 is wrapped in a spiral with plastic 23, which enhances the bipolar effect. The plastic layer 23 is thus printed on the carbon fiber layer 20. The result is a strand 25 of a plastic fiber 50. The strand 25 can first be wound onto another roller 26. This fiber 50 may also be referred to as a bipolymer yarn.
  • the fiber 50 to make functional clothing (everything you wear on your body). Clothes could adapt to the outside temperature by making the fabric more dense and thus better insulating or expanding to dissipate more heat from the body. The clothing could also have functions when putting on, for the perfect hold or emphasis of certain body regions.
  • prostheses or a plaster with such a fiber 50 would be conceivable, which adapt perfectly to the body temperature.
  • Other medical devices are also conceivable for use with bipolymer materials, such as a stent of bipolymer material or a fabric of fibers with corresponding layers. In all applications in medicine in the
  • Shape memory materials are used, these can be replaced by Bipolymermaterialien.
  • the fiber 50 can also be used in adhesives.
  • the fiber may be ordered or disordered in the adhesive. Upon exposure to heat, the fiber 50 curls and deforms the adhesive, resulting in the release of the adhesive from the substrate.
  • an adhesive strip is prepared so that when the adhesive strip is heated, the fiber curls or shrinks and thereby peel off the adhesive strip. In practical use, adhesive strips could be removed easily and without residue using a hair dryer.
  • Shape memory metals in wafer production The wafers (silicon for Production of processors) must be fixed very precisely and very strongly during production but later also be solved again. This happens because the shape memory metals are heated and thereby replace the adhesive.
  • the fiber 50 can be a cheap substitute for
  • Shape memory materials are used. Among other things, for fixing or detachment by heat and to perform functions.

Abstract

The invention relates to a thermal engine for generating mechanical energy with an endless belt (1), the length of which can be varied in the case of temperature changes, which endless belt (1) is guided around at least two deflection means (5, 6), wherein a shaft is coupled to one of the deflection means (5, 6) and is connected to a device for energy use, wherein the endless belt (1) has at least one first and one second belt run, wherein at least part of a belt run can be heated directly or by way of corresponding devices and/or part of said belt run or of another belt run can be cooled, wherein the endless belt (1) deforms spatially for the change in length, and has at least two layers (2, 3) of material with a different thermal expansion. The thermal engine (4) is improved by virtue of the fact that the first layer (2) comprises a first plastic, and the second layer (3) comprises a second plastic or carbon fibres, wherein the endless belt (1) is deformable reversibly under the influence of heat.

Description

„Wärmemotor mit einem Endlosband, Endlosband und Verfahren zur Herstellung eines Endlosbands sowie Faser zur Herstellung eines  "Heat engine with an endless belt, endless belt and process for producing an endless belt and fiber for making a
Endlosbandes“  Endless belt "
Die Erfindung betrifft ein Endlosband, ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosbands und einen Wärmemotor sowie eine Faser mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to an endless belt, a method for producing an endless belt and a heat engine and a fiber having the features of the preambles of the independent claims.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2008 023 200 Al ist ein Wärmemotor mit einem gewellten Endlosband bekannt, das um zwei Umlenkrollen geführt ist. Das Endlosband besteht aus einem quer zur Längsrichtung gewelltem Bimetall. Je einem Bandtrum sind Medien zur Kühlung und Erwärmung zugeordnet. Die beiden Wellen der Umlenkrollen sind im Endbereich eines länglichen Gehäuses gelagert. Das Gehäuse besitzt zwei voneinander isolierte Kanäle, in denen das Dehnungstrum und das Zugtrum laufen. Im Umlenkbereich, vor den Umlenkrollen sind die Kanalöffnungen durch elastische Vorhänge weitgehend abgedichtet. Durch den Kanal des Dehnungstrums wird entgegen der Bewegungsrichtung Abdampf, Heißluft oder Warmwasser geführt, durch den Kanal des Zugtrums ein kühlendes Medium, bevorzugt Kaltluft. Die beiden Wellen der Umlenkrollen sind durch ein Getriebe gekoppelt. Damit wird gesichert, dass das Endlosband vom Dehnungstrum immer über die Abtriebsrolle zum Zugtrum gezogen wird. Andere Ausführungsformen mit einem Hilfsantrieb für die zweite Umlenkrolle oder einer Zwangsführung des Dehnungstrums sind auch möglich. Die Welle der Abtriebsrolle ist weiterhin mit einem Übersetzungsgetriebe gekoppelt, über das die Drehbewegung auf z. B. eine Wasserpumpe, Fahrgetriebe oder Lüfter übertragen wird. Eine Kopplung mit einem Generator ist ebenfalls möglich. Die ersten Varianten haben den Vorteil, dass die Wärmeenergie direkt in mechanisch wirksame Energie umgewandelt wird. Die Vorrichtung kann besonders in warmen Ländern auf einer fahrbaren Beregnungsanlage als Fahrantrieb oder als Pumpenantrieb für einen Brunnen unter Nutzung der Sonnenwärme eingesetzt werden. In alternativer Ausgestaltung weist das Endlosband Kammern mit nach innen öffnenden Faltungen des Endlosbandes auf. Die Kammern besitzen eine elastische Wandung und sind mit einem sich bei einer Temperaturerhöhung stark ausdehnenden Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt. Die Wandung ist bevorzugt nur an einer Seite, in Längsrichtung des Endlosbandes elastisch ausgebildet, so dass die Dehnung nur in einer Ebene erfolgen kann. From the generic DE 10 2008 023 200 Al a heat engine with a corrugated endless belt is known, which is guided around two pulleys. The endless belt consists of a bimetallic corrugated transversely to the longitudinal direction. Each belt is assigned media for cooling and heating. The two shafts of the pulleys are mounted in the end of an elongated housing. The housing has two channels isolated from each other, in which run the stretch and the Zugtrum. In the deflection, in front of the pulleys, the channel openings are largely sealed by elastic curtains. Due to the channel of the expansion stratum, exhaust steam, hot air or hot water are routed counter to the direction of movement, a cooling medium, preferably cold air, flows through the channel of the draft channel. The two shafts of the pulleys are coupled by a gear. This ensures that the endless belt is always pulled by the stretch rope over the driven pulley to the pulling strand. Other embodiments with an auxiliary drive for the second deflection roller or a forced guidance of the expansion strand are also possible. The shaft of the driven pulley is further coupled to a transmission gear via which the rotational movement to z. B. a water pump, drive or fan is transmitted. A coupling with a generator is also possible. The first variants have the advantage that the heat energy is converted directly into mechanically effective energy. The device can be used particularly in warm countries on a mobile irrigation system as a drive or as a pump drive for a well using the heat of the sun. In an alternative embodiment, the endless belt has chambers with inwardly opening folds of the endless belt. The chambers have an elastic wall and are at a temperature increase strongly expanding gas or a liquid filled. The wall is preferably elastic only on one side, in the longitudinal direction of the endless belt, so that the stretching can take place only in one plane.
Im Stand der Technik sind ferner unterschiedliche Doppelschichtbauteile bekannt, die zur Verschattung eingesetzt werden. In the prior art also different double-layer components are known, which are used for shading.
Diese Doppelschichtbauteile weisen eine erste und eine zweite Schicht auf, wobei die beiden Schichten miteinander verbunden sind. Die beiden Schichten weisen einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient gibt an, wie sich die Länge eines Stoffes bei einer bestimmten Temperaturänderung näherungsweise linear ändert. Beide Schichten sind aus einem Kunststoff hergestellt. Dadurch, dass die Schichten einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist das Doppelschichtbauteil unter Wärmeeinfluss reversibel verformbar, wie es beispielsweise auch von Bimetall-Werkstücken bekannt ist. Die Doppelschichtbauteile zeigen einen Bimetall-Effekt. These double-layer components have a first and a second layer, wherein the two layers are interconnected. The two layers have a different thermal expansion coefficient. The coefficient of thermal expansion indicates how the length of a substance changes approximately linearly at a certain temperature change. Both layers are made of a plastic. Because the layers have a different coefficient of thermal expansion, the double-layer component is reversibly deformable under the influence of heat, as is known, for example, from bimetallic workpieces. The double-layer components show a bimetallic effect.
Aus der EP 0 369 080 Al ist ein Endlosband in Form eines Kunststoffblatts aus einem selbsteinrollenden Material bekannt. Das Kunststoffblatt besteht aus zwei Schichten, die unterschiedliche Ausdehnungseigenschaften aufweisen. Im Grundzustand ist das Blatt eingerollt. Das Doppelschichtmaterial besteht dabei aus einem Bogen Polyethylen, der auf Aluminiumfolie laminiert ist, die wiederum auf eine gestreckte Polyethylenfolie aufgebracht worden ist. Eine erste Schicht eines Kunststoffmaterials wird dabei erhitzt und gestreckt, wobei diese vorgestreckte Schicht auf einer nicht gestreckten Schicht aufgebracht wird. EP 0 369 080 A1 discloses an endless belt in the form of a plastic sheet of a self-curling material. The plastic sheet consists of two layers, which have different expansion properties. In the ground state, the sheet is rolled up. The double-layer material consists of a sheet of polyethylene laminated on aluminum foil, which in turn has been applied to a stretched polyethylene film. A first layer of plastic material is heated and stretched while this pre-stretched layer is applied to an unstretched layer.
Dieses Doppelschichtbauteile und das damit beschriebene Herstellungsverfahren, haben den Nachteil, dass der Anwendungsbereich eines solchen Doppelschichtbauteils im Wesentlichen auf die Verschattung beschränkt ist. Die Dicke solcher Folien liegt insbesondere im Mikrometerbereich. Das Doppelschichtbauteil erzeugt bei einer Wärmeänderung nur eine geringe Kraft, die zwar zum Einrollen ausreicht, aber keine weitere Nutzung dieses Bimetall- Effektes ermöglicht. This double-layer components and the manufacturing method described therewith, have the disadvantage that the scope of such a double-layer component is essentially limited to the shading. The thickness of such films is especially in the micrometer range. The double-layer component generates at one Heat change only a small force, although sufficient for rolling, but no further use of this bimetallic effect allows.
Weitere Doppelschichtbauteile zur Verschattung sind beispielsweise aus der DE 196 29 237 C2 bekannt. Hierbei ist ein Doppelschichtbauteil zur temperaturabhängigen Verschattung von Bauelementen, insbesondere von Solarkollektoren, von Fenstern oder dergleichen bekannt. Hier wird eine einachsig gereckte Kunststofffolie und eine ungereckte Folie und eine Isolierschicht verwendet. Die einachsig gereckte Kunststofffolie weist in Reckrichtung eine Längenausdehnungskoeffizienten auf, der sich vom Längenausdehnungskoeffizienten der anderen Folie in Reckrichtung möglichst stark unterscheidet. Insbesondere wird eine einachsig gereckte Polymerfolie als innere Folie in Kombination mit Aluminiumfolie verwendet. Further double-layer components for shading are known, for example, from DE 196 29 237 C2. Here, a double-layer component for the temperature-dependent shading of components, in particular of solar collectors, of windows or the like is known. Here, a uniaxially stretched plastic film and an unstretched film and an insulating layer are used. The uniaxially stretched plastic film has a coefficient of linear expansion in the stretching direction, which differs as much as possible from the coefficient of linear expansion of the other film in the stretching direction. In particular, a uniaxially stretched polymer film is used as the inner film in combination with aluminum foil.
Aus der US 2011/0942174 Al ist ein Verbund aus einer flexiblen Polymermasse und einer Kohlentstoffnanoröhren-Filmstruktur bekannt. Wenn eine Spannung an die Kohlentstoffnanoröhren-Filmstruktur angelegt wird, wird die Polymermasse aufgeheizt, wobei durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten das Doppelschichtbauteil unter Wärmeeinfluss reversibel verformbar ist. Die Dicke des Bauteils beträgt dabei 0,7 mm. Dieses Doppelschichtbauteil ist nicht in einem Wärmemotor einsetzbar. Der Wärmemotor funktioniert nicht, wenn die Doppel Schichtbauteile extern durch eine Stromzufuhr geheizt werden müssen. US 2011/0942174 A1 discloses a composite of a flexible polymer composition and a carbon nanotube film structure. When a voltage is applied to the carbon nanotube film structure, the polymer mass is heated, whereby the thermal expansion of the double-layer component is reversibly deformable due to the different thermal expansion coefficients. The thickness of the component is 0.7 mm. This double-layer component can not be used in a heat engine. The heat engine does not work when the double S chichtbauteile must be heated externally by a power supply.
Aus der US 2002/019189 Al ist ein Kunststoffdoppelschichtbauteil bekannt. Die beiden Schichten sind durch Polyethylen und Polyvinylchlorid gebildet. Die Dicke variiert zwischen 1 und 10 Mils, also zwischen 0,0254 mm und 0,254 mm. From US 2002/019189 Al a plastic double layer component is known. The two layers are formed by polyethylene and polyvinyl chloride. The thickness varies between 1 and 10 mils, ie between 0.0254 mm and 0.254 mm.
Aus der JP 2001/341223 A ist ein Doppelschichtbauteil mit einer Schicht aus Polypropylen und Titandioxid bekannt. Hierdurch ist eine weiße Schicht gebildet. Diese Schicht ist in Form eines 20 cm großen Quadrats mit einer Dicke von 0,4 mm hergestellt worden. Die andere Schicht weist 99 % Polyproylen und 1 %„Carbonblack“ auf, mit dem die Schicht schwarz eingefärbt worden ist. Die beiden Streifen sind danach zusammengeklebt worden. Ziel bei der Herstellung dieses Bauteils ist, eine möglichst hohe Änderung der Rate des Wärmedehnungskoeffizienten zu erreichen. Die Schichten werden dadurch hergestellt, dass Pellets geschmolzen werden und eine Platte gegossen wird. In Absatz 16 ist offenbart, dass einer der Schichten ein faserartiges Füllmaterial beigemischt werden kann. Hierbei sind jedoch die Fasern nicht unidirektional ausgerichtet, sondern festigen lediglich den Verbund. From JP 2001/341223 A, a double-layer component with a layer of polypropylene and titanium dioxide is known. As a result, a white layer is formed. This layer has been made in the form of a 20 cm square with a thickness of 0.4 mm. The other layer has 99% polypropylene and 1% "carbon black" with which the layer has been dyed black. The two strips were then glued together. Goal in the production This component is to achieve the highest possible change in the rate of thermal expansion coefficient. The layers are made by melting pellets and casting a plate. Paragraph 16 discloses that one of the layers may be admixed with a fibrous filler. However, the fibers are not unidirectionally aligned, but merely strengthen the composite.
Aus der US 3,430,441 und der FR854 030 ist jeweils ein Wärmemotor in Form eines Rades bekannt. Das Rad weist mehrere Speichen auf, die durch Doppelschichtbauteile in Form von Bimetallstreifen gebildet werden. From US 3,430,441 and FR854 030 a heat engine in the form of a wheel is known in each case. The wheel has a plurality of spokes, which are formed by double-layer components in the form of bimetallic strips.
Aus der DE 26 17 577 ist eine Blende in Form einer durchsichtigen Bahn und mehreren auf einer Seite der Bahn angeordneten Lamellen bekannt. Der Winkel zwischen der Fläche und der Bahn und der Lamellenebene lässt sich verändern. Die Lamellen sind biegsam und bestehen aus einem thermoplastischen Material, wobei die Lamellen aus mehreren Schichten zusammengesetzt sind. Die Schichten weisen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Bei einer Wärmeeinwirkung durch Sonneneinstrahlung ändern die Lamellen ihre Form. Die Lamellen sind aus Polyvinylchlorid (PVC) gefertigt. From DE 26 17 577 a shutter in the form of a transparent sheet and a plurality of arranged on one side of the web slats is known. The angle between the surface and the web and the lamellar plane can be changed. The slats are flexible and made of a thermoplastic material, the slats are composed of several layers. The layers have different thermal expansion coefficients. When exposed to heat from sunlight, the lamellae change their shape. The slats are made of polyvinyl chloride (PVC).
Aus der DE 27 09 207 Al ist eine wärmesensible Jalousette aus einer geschlossenzelligen Weichschaumplatte bekannt, wobei die Platte durch Einschnitte in Lamellen unterteilt ist. Die so gebildeten Lamellen sind auf einigen Oberflächen mit einem biegsamen Flächengebilde aus einem Werkstoff mit möglichst niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten kaschiert. Bei der Weichschaumplatte kann es sich um geschäumtes Polyethylen handeln. Das aufkaschierte Flächengebilde besteht aus Stahlblech. From DE 27 09 207 Al a heat-sensitive venetian blind made of a closed-cell flexible foam plate is known, wherein the plate is divided by cuts in slats. The lamellae thus formed are laminated on some surfaces with a flexible sheet of a material with the lowest possible coefficient of thermal expansion. The flexible foam sheet may be foamed polyethylene. The laminated fabric consists of sheet steel.
Der Erfindung hegt die Aufgabe zu Grunde, dass gattungsbildende Endlosband, das Verfahren und den Wärmemotor zu verbessern und verbesserte Faser zur Herstellung eines Endlosbandes bereitzustellen. Diese der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun durch einen Wärmemotor, ein Endlosband und ein Verfahren sowie eine Faser mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. It is an object of the invention to improve the generic endless belt, method and heat engine, and to provide improved fiber for producing an endless belt. This object of the invention is now achieved by a heat engine, an endless belt and a method and a fiber having the features of the independent claims.
Der Wärmemotor ist zur Erzeugung mechanischer Energie ausgebildet und weist ein bei Temperaturänderungen sich in der Länge veränderbares Endlosband auf, das um mindestens zwei Umlenkrollen geführt ist. Eine Welle einer Abtriebsrolle ist mit einer Vorrichtung zur Energieabnahme verbunden , wobei das Endlosband mindestens ein erstes und ein zweites Bandtrum aufweist, wobei das erste Bandtrum direkt oder durch entsprechende Einrichtungen erwärmbar und/oder das zweite Bandtrum kühlbar ist, wobei sich das Endlosband zur Längenänderung räumlich verformt und mindestens zwei Schichten Material unterschiedlicher Wärmeausdehnung aufweist, wobei eine Vielzahl von Wellbereichen zur Längenänderung bei Temperaturänderung am Endlosband ausgebildet sind. Die erste Schicht weist einen ersten Kunststoff auf und die zweite Schicht weist einen zweiten Kunststoff oder Kohlenstofffasern auf. Das Endlosband ist unter Wärmeeinfluss reversibel verformbar. The heat engine is designed to generate mechanical energy and has an adjustable in temperature changes in length endless belt which is guided around at least two pulleys. A shaft of a driven pulley is connected to a device for energy absorption, wherein the endless belt has at least a first and a second belt strand, wherein the first belt strand can be heated directly or by appropriate means and / or the second belt strand is coolable, wherein the endless belt for length change spatially deformed and having at least two layers of material of different thermal expansion, wherein a plurality of corrugation areas are formed for length change with temperature change at the endless belt. The first layer comprises a first plastic and the second layer comprises a second plastic or carbon fibers. The endless belt is reversibly deformable under the influence of heat.
Der große Vorteil bei dem neuen Wärmemotor ist, dass dieser direkt auf einem Dach angebracht werden kann, ohne dass man wie bei dem bekannten Wärmemotor Wasserleitungen und Pumpen braucht. Der Motor ist kompakter und effizienter und deutlich leichter in großen Mengen produzierbar. The great advantage of the new heat engine is that it can be mounted directly on a roof, without the need for water pipes and pumps as in the known heat engine. The engine is more compact and efficient and much easier to produce in large quantities.
Der Wärmemotor treibt insbesondere einen Asynchrongenerator an. Das Problem der unterschiedlichen Geschwindigkeit bei unterschiedlich starker Sonneneinstrahlung wird vorzugsweise durch ein Getriebe insbesondere eines CVT-Getriebes (Continuous Variable Transmission) gelöst. Das Getriebe ist zwischen der Abtriebsrolle und dem Asynchrongenerator im Kraftfluss angeordnet. Auf einen Wechselrichter wie bei Photovoltaik kann verzichtet werden. Wechselstrom aus einer Drehbewegung zu machen ist deutlich einfacher als aus einer Gleichspannung. Alternativ kann ein Frequenzumrichter zusammen mit einem elektrischen Generator verwendet werden. The heat engine drives in particular an asynchronous generator. The problem of different speeds with different levels of solar radiation is preferably solved by a transmission, in particular a CVT transmission (Continuous Variable Transmission). The transmission is arranged between the driven pulley and the asynchronous generator in the power flow. An inverter such as photovoltaic can be dispensed with. Making alternating current from a rotary motion is much easier than from a DC voltage. Alternatively, a frequency converter can be used together with an electrical generator.
Vorzugsweise wird das Zugtrum durch ein warmes Medium und das Dehnungstrum durch ein kühles Medium geführt. Es ist alternativ denkbar, das Zugtrum durch ein kühles Medium und das Dehnungstrum durch ein warmes Medium zuführen. Es können beide Varianten gebaut werden. Das hängt davon ab, zu welcher Seite die Wellbereiche des Endlosbandes beim Abkühlen oder Erwärmen gekrümmt sind. Preferably, the tensile strand is passed through a warm medium and the strain of strain through a cool medium. Alternatively, it is conceivable to feed the tensile strand through a cool medium and the stretch strand through a warm medium. Both variants can be built. This depends on which side of the corrugated areas of the endless belt are curved during cooling or heating.
Ferner kann in einer Ausgestaltung ein Teil eines ersten Bandtrums gekühlt und ein anderer Teil desselben Bandtrums erwärmt werden. Wenn zwei Bandtrume vorhanden sind, können so vier Zonen, nämlich jeweils eine warme und eine kalte Zone an jedem der beiden Bandtrume verwendet werden. Further, in one embodiment, a portion of a first belt runner may be cooled and another portion of the same belt runner may be heated. If there are two bands, then four zones, one warm and one cold, can be used on each band.
Vorzugsweise wird zumindest ein Trum durch einen Sonnenkollektor geführt. Es kann ein röhrenförmiger Sonnenkollektor verwendet werden. Vorzugsweise ist der Sonnenkollektor durch einen Kasten gebildet, der mit einer insbesondere rechteckigen Scheibe abgedeckt ist. Diese Bauart ist besonders günstig. Preferably, at least one strand is passed through a solar collector. It can be used a tubular solar collector. Preferably, the solar collector is formed by a box, which is covered with a particular rectangular disc. This design is particularly favorable.
Es ist möglich weitere Wärmequellen zum Antrieb des Wärmemotors zu nutzen, bspw. Geothermie oder Abwärme aus der Industrie oder des Restwärme eines Kraftwerks, um Strom zu gewinnen. Hierzu ist es möglich, als Rollen Rohre zu nutzen, oder die Rollen auf Rohren zu lagern, wobei ein warmes Rohr bspw. mittels Geothermie oder Abwärme geheizt wird und damit auch die zugehörige Rolle geheizt wird, wobei das andere Rohr und damit die andere Rolle kalt ist. Auch hierdurch kann das Endlosband in Rotation versetzt werden. It is possible to use other heat sources to drive the heat engine, for example. Geothermal or waste heat from industry or the residual heat of a power plant to generate electricity. For this purpose, it is possible to use tubes as rollers, or to store the rollers on pipes, wherein a hot tube, for example. By geothermal or waste heat is heated and thus the associated role is heated, the other tube and thus the other role cold is. This also allows the endless belt to be set in rotation.
Vorzugsweise sind die beiden Rollen nicht mechanisch außer durch das Endlosband gekoppelt. In bevorzugter Ausgestaltung wirkt mindestens eine Rolle mit einer Ratsche zusammen, damit sich die Rolle nur in eine Richtung drehen kann. Es ist denkbar, dass beide Rollen oder mehrere Rollen in der Drehrichtung durch jeweils zugeordnete Ratschen festgelegt sind. Es ist denkbar, dass die Rollen zusätzlich zum Endlosband durch eine Kopplung, ggf. sogar mit Übersetzung gekoppelt sind. Preferably, the two rollers are not mechanically coupled except through the endless belt. In a preferred embodiment, at least one roller cooperates with a ratchet so that the roller can only rotate in one direction. It is conceivable that both roles or more roles are defined in the direction of rotation by respective associated ratchets. It is conceivable that the rollers are coupled in addition to the endless belt by a coupling, possibly even with translation.
Das Endlosband weist insbesondere Wellbereiche auf, die sinusförmig oder asymmetrisch geformt sein können. Durch die Erwärmung und das Abkühlen ziehen sich die Wellbereiche zusammen oder werden gedehnt, so dass eine Längenänderung auftritt. Es ist denkbar, dass das Endlosband nicht über die gesamte Länge, sondern nur an ausgewählten Wellbereichen eine Doppelschichtstruktur mit zwei Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizieneten aufweist, so dass der Bimetall- Effekt nur an diesen Bereichen auftritt. Beispielsweise kann das Endlosband nur an den nach innen weisenden Wellbereichen oder nur an den nach außen weisenden Wellbereichen zwei Schichten mit unterschiedlichenIn particular, the endless belt has corrugated regions which can be sinusoidally or asymmetrically shaped. As a result of heating and cooling, the corrugated areas contract or become stretched so that a change in length occurs. It is conceivable that the endless belt does not have a double-layer structure with two layers with different coefficients of thermal expansion over the entire length but only at selected corrugation areas, so that the bimetal effect occurs only at these areas. For example, the endless belt can only two layers with different at the inwardly facing well regions or only at the outwardly facing well regions
Wärmeausdehnungskoeffizieneten aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass die Gestaltung, bspw. die Krümmung der nach innen weisenden Wellbereiche von der Gestaltung, bspw. der Krümmung der nach außen weisenden Wellbereiche ab weicht. Have coefficient of thermal expansion. Further, it is conceivable that the design, for example, the curvature of the inwardly facing well regions of the design, eg. The curvature of the outwardly facing well regions deviates.
Das Endlosband ist vorzugsweise sinusförmig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass zur einfachen Herstellung ein Wellblech nutzbar ist, das ebenfalls sinusförmig ist. Bei der Herstellung hat dies Vorteile, aber eine Anordnung mit nur Wellenbergen ohne Wellentäler ist besser, aber aufwendiger herzustellen. Bzw. beides hat seine Vor und Nachteile. Großer Vorteil ist, dass eine der Schichten nicht unterbrochen werden muss, um zu verhindern, dass sich die Effekte im Endlosband zwischen Wellental und Wellenberg ausgleichen. The endless belt is preferably sinusoidal. This has the advantage that for easy production a corrugated sheet is usable, which is also sinusoidal. This has advantages in the production, but an arrangement with only wave crests without troughs is better, but more expensive to produce. Respectively. Both have their advantages and disadvantages. The big advantage is that one of the layers does not have to be interrupted to prevent the effects in the endless belt between wave trough and wave mountain leveling out.
Es ist möglich, das Endlosband durch aneinander schweißen von zunächst einzelnen Abschnitten herzustellen. Jeder Abschnitt ist dabei einfach gebogen. Die Abschnitte werden zum Verschweißen zickzackförmig nebeneinander angeordnet, so dass ein Abschnitt ein Wellenberg und der benachbarte Abschnitt ein Wellental bildet. Die Abschnitte sind somit um 180 ° gedreht zum benachbarten Abschnitt angeordnet. Anschließend werden die Abschnitte jeweils am Stoß miteinander verschweißt. Die Dicke der Folie, die zur Herstellung zumindest einer der Schichten genutzt wird, hegt vorzugsweise entweder bei 0,25 mm, 0,5 oder 1 mm damit ist das ganze Doppelschichtbauteil 0,5mm bis 1,5 mm bspw. 1mm bzw. 1,5 mm dick. Die Folie kann als Polyamid-Folie (PA-Folie) oder insbesondere als Polybutylenterephthalat-Fobe(PBT-Fobe) ausgebildet sein. Die Dicke der Kohlenstofffaserschicht kann aber auch variiert werden. Die dickere Folie ist besser, da man so mehr Kraft pro Fläche aufbringen kann und der Biegeeffekt ist trotzdem stark genug. It is possible to produce the endless belt by welding together of initially individual sections. Each section is simply bent. The sections are arranged side by side in a zigzag manner for welding, so that one section forms a wave crest and the adjacent section forms a wave trough. The sections are thus rotated by 180 ° to the adjacent section. Subsequently, the sections are each welded together at the joint. The thickness of the foil which is used to produce at least one of the layers is preferably either 0.25 mm, 0.5 or 1 mm so that the entire double-layer component is 0.5 mm to 1.5 mm, for example 1 mm or 1, 5 mm thick. The film may be formed as a polyamide film (PA film) or in particular as a polybutylene terephthalate Fobe (PBT Fobe). The thickness of the carbon fiber layer can also be varied. The thicker film is better because you can apply more power per surface and the bending effect is still strong enough.
Das Endlosband ist in einem Wärmemotor einsetzbar, wobei die Dicke des Endlosbands vorzugsweise mindestens 0,1 mm vorzugsweise 0,5 mm beträgt. Die Dicke liegt vorzugsweise nicht unter 0,5 mm und nicht über 5 cm, insbesondere nicht über 1 cm, vorzugsweise nicht über 5 mm. Je dünner das Endlosband ist, desto größer ist die Auslenkung, aber so geringer sind auch die ausgeübten Kräfte. Mit dem erfindungsgemäßen Endlosband lassen sich insbesondere auf sehr kostengünstige Weise Wärmemotoren aufbauen, wobei das Endlosband hinreichend große Kräfte erzeugen kann. The endless belt can be used in a heat engine, wherein the thickness of the endless belt is preferably at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm. The thickness is preferably not less than 0.5 mm and not more than 5 cm, in particular not more than 1 cm, preferably not more than 5 mm. The thinner the endless belt, the greater the deflection, but the lower the forces exerted. With the endless belt according to the invention can be built in particular in a very cost-effective manner, heat engines, the endless belt can generate sufficiently large forces.
Die Breite des Endlosbands hat keinen Einfluss auf die Größe der Auslenkung, aber auf die Kraft, die das Endlosband aufbringen kann. Je breiter das Endlosband ist, umso größer ist die Kraft. Vorzugsweise liegt die Breite des Endlosbands zwischen 1 cm und 1000 cm insbesondere zwischen 50 cm und 200 cm. Eine größere Breite kann notwendig sein, falls ein größerer Wärmekraftmotor konstruiert werden soll. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der Wärmekraftmotor derart dimensioniert, dass das Endlosband eine Breite von lm aufweist. The width of the endless belt has no effect on the size of the deflection, but on the power that can apply the endless belt. The wider the endless belt, the greater the force. Preferably, the width of the endless belt is between 1 cm and 1000 cm, in particular between 50 cm and 200 cm. A larger width may be necessary if a larger thermal engine is to be designed. In a particularly preferred embodiment, the heat engine is dimensioned such that the endless belt has a width of lm.
Die Länge des Endlosbands beeinflusst ebenfalls die Auslenkung. Je länger das Endlosband ist, umso größer ist die Auslenkung und umso größer sind die Kräfte, die von dem Endlosband aufgebracht werden können. Die Länge des Endlosbands hegt vorzugsweise zwischen 20 cm und 1000 cm. In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann die Länge zwischen 100 cm und 200 cm liegen. Das Endlosband weist vorzugsweise eine Breite zwischen 0,1 m und 2m, insbesondere von 1 m und eine Länge von 2 bis 5 m auf. Je länger das Endlosband ist, umso mehr Bipolymere arbeiten zusammen und umso schneller dreht sich der Wärmemotor. The length of the endless belt also influences the deflection. The longer the endless belt, the greater the deflection and the greater the forces that can be applied by the endless belt. The length of the endless belt is preferably between 20 cm and 1000 cm. In a particularly preferred embodiment, the length can be between 100 cm and 200 cm. The endless belt preferably has a width between 0.1 m and 2 m, in particular of 1 m and a length of 2 to 5 m. The longer the endless belt, the more bipolymers work together and the faster the heat engine rotates.
Das Endlosband ist dabei deutlich länger als breit. Die Breite ist deutlich größer als die Dicke. Die genauen Verhältnisse von Länge zu Breite zu Dicke sind Auslegungssache des Anwendungsfalls. The endless band is much longer than it is wide. The width is significantly greater than the thickness. The exact ratios of length to width to thickness are a matter of interpretation of the application.
Die Verwendung eines Endlosbands mit zwei Schichten aus Kunststoff hat den Vorteil, dass der Temperaturbereich, indem das Endlosband arbeiten kann, besonders gut nutzbar ist. Der nutzbare Temperaturbereich kann insbesondere zwischen -20°C und +110°C betragen. Die maximale Temperatur für den Dauereinsatz hegt unterhalb der Schmelztemperatur des entsprechenden Kunststoffs, nämlich ca. 15 Grad unter der Vicat-Erweichungstemperatur. The use of an endless belt with two layers of plastic has the advantage that the temperature range in which the endless belt can work is particularly useful. The usable temperature range may be in particular between -20 ° C and + 110 ° C. The maximum temperature for continuous use is below the melting temperature of the corresponding plastic, namely about 15 degrees below the Vicat softening temperature.
Das Endlosband ist vorzugsweise als Bipolymerstreifen ausgebildet, welcher wie ein Bimetallstreifen funktioniert. The endless belt is preferably formed as Bipolymerstreifen, which works like a bimetallic strip.
Beispiele für Materialien, aus denen die Schichten hergestellt werden können, sind beispielsweise Polyethylen, insbesondere HDPE. Polyethylen ist einer der am meisten produzierten Kunststoffe der Welt und daher sind die Anschaffungskosten gering. Eine Tonne HDPE kostet ungefähr 1.600,00€. Daher sind die Kosten für die Herstellung eines Streifens äußerst gering. Eine Solarzelle mit der Größe von einem Quadratmeter kostet ungefähr 200,00€. Die Solarzelle hat dabei einen Wirkungsgrad von mehr als 10 Prozent. Zwar weist ein entsprechender Wärmemotor mit den Endlosbanden einen geringeren Wirkungsgrad als eine Solarzelle auf, dies aber zu einem Bruchteil der Kosten. Die Kosten hegen deutlich unter der einer Solarzelle. Examples of materials from which the layers can be made are, for example, polyethylene, in particular HDPE. Polyethylene is one of the most widely produced plastics in the world and therefore the initial cost is low. One ton of HDPE costs about € 1,600.00. Therefore, the cost of producing a strip is extremely low. A solar cell with the size of one square meter costs about 200,00 €. The solar cell has an efficiency of more than 10 percent. Although a corresponding heat engine with the endless bands has a lower efficiency than a solar cell, but at a fraction of the cost. The costs are significantly lower than those of a solar cell.
HDPE weist eine Schmelztemperatur von 130 Grad auf und eine Vicat- Erweichungstemperatur von 105 Grad. Die eine Schicht kann aus gerecktem und getempertem HDPE und die andere Schicht aus gerecktem HDPE bestehen. Die Wärmeleitfähigkeit von HDPE beträgt 0,4 Watt pro Kelvin mal Meter. Wird beispielsweise ein Bipolymerstreifen mit einer Dicke von 1 mm und einer Breite von 1 cm, einer Länge von 10 cm und somit von einer Fläche von 10 cm2 betrachtet, so ergibt sich ein Wärmeleitwert von 0,4 Watt pro Kelvin. Wenn man also eine Arbeitstemperaturdifferenz von annähernd 20 Kelvin annimmt, ergibt sich eine Wärmeleitung pro Streifen von 8 Watt bzw. 8 Joule pro Sekunde. Die Wärmekapazität von HDPE beträgt 1,9 Joule pro Gramm x Kelvin. HDPE has a melting temperature of 130 degrees and a Vicat softening temperature of 105 degrees. One layer may consist of stretched and tempered HDPE and the other layer of stretched HDPE. The thermal conductivity of HDPE is 0.4 watts per Kelvin times meters. Becomes For example, a Bipolymerstreifen with a thickness of 1 mm and a width of 1 cm, a length of 10 cm and thus viewed from an area of 10 cm 2 , so there is a heat conductivity of 0.4 watts per Kelvin. So assuming a working temperature difference of approximately 20 Kelvin, there is a heat conduction per strip of 8 watts or 8 joules per second. The heat capacity of HDPE is 1.9 joules per gram x Kelvin.
Das verwendete Polyethylen weist eine hohe Dichte von mehr als 0,955 g/cm3 und/oder einen geringen Verzweigungsgrad von weniger als 1,3 Verzweigung pro 1000 C-Atome auf. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders starke Abweichung der Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Schichten erzielbar ist. Die Dichte von HDPE beträgt insbesondere 0,963 Gramm pro cm3 oder mehr. Vorzugsweise weist das Polyethylen 1 Verzweigung pro 1000 C-Atome auf. Als HDPE kann beispielsweise vorzugsweise Rigidex HD5502S von Ineos verwendet werden. Dieses HDPE besitzt eine Dichte von 0,955 Gramm pro cm3 bei einem Verzweigungsgrad von 1,3 Verzweigung pro 1000 C-Atom. Alternativ kann Rigidex HD6007S von Ineos verwendet werden, das eine Dichte von 0,962 g/cm3 besitzt und einen Verzweigungsgrad von weniger als 0,5 Verzweigungen pro 1000 C-Atome. The polyethylene used has a high density of more than 0.955 g / cm 3 and / or a low degree of branching less than 1.3 branch per 1000 C atoms. This has the advantage that a particularly pronounced deviation of the thermal expansion coefficients in the layers can be achieved. The density of HDPE is more preferably 0.963 grams per cm 3 or more. Preferably, the polyethylene has 1 branch per 1000 C atoms. For example, Rigidex HD5502S from Ineos may preferably be used as the HDPE. This HDPE has a density of 0.955 grams per cm 3 with a degree of branching of 1.3 branch per 1000 carbon atom. Alternatively Rigidex HD6007S can be used by Ineos, the / cm has a density of 0.962 g of 3 and a degree of branching of less than 0.5 branches per 1000 carbon atoms.
Es ist wünschenswert, dass das Endlosband eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit der Wärmemotor eine hohe Umdrehungszahl aufweist, da das Abkühlen und Aufwärmen des Endlosbandes direkt mit der Umdrehungszahl zusammenhängt. It is desirable that the endless belt has a high thermal conductivity for the heat engine to have a high number of revolutions, since the cooling and heating of the endless belt is directly related to the number of revolutions.
Bevor nun der Wärmemotor näher beschrieben wird, wird zunächst auf die Herstellung der Endlosbande näher eingegangen. Before the heat engine is described in more detail, the production of the endless belt will first be described in detail.
In bevorzugter Ausgestaltung werden die Schichten aus zwei Streifen High Density Polyethylen (HDPE) mit stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt. Die beiden Streifen werden anschließend miteinander verbunden, um ein entsprechendes Endlosband zu bilden. Die besonderen Eigenschaften von HDPE sind dabei besonders nützlich. HDPE kann dabei sowohl positive als auch negative Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und ist somit besonders gut geeignet. Um gewünschten Eigenschaften zu erhalten, muss das HDPE verstreckt werden. Dazu wird zunächst eine isotrope Probe hergestellt. Dies kann durch extrudieren weit oberhalb der Schmelztemperatur geschehen oder durch das Aufschmelzen von Pellets in einer Form. Der Schmelzpunkt des HDPE liegt ungefähr bei 130 Grad. In a preferred embodiment, the layers of two strips of high density polyethylene (HDPE) are produced with very different coefficients of expansion. The two strips are then joined together to form a corresponding endless belt. The special properties of HDPE are particularly useful. HDPE can have both positive and negative thermal expansion coefficients and is therefore particularly well suited. In order to obtain desired properties, the HDPE must be stretched. For this purpose, an isotropic sample is first prepared. This can be done by extruding well above the melting temperature or by melting pellets in a mold. The melting point of the HDPE is approximately 130 degrees.
Zum Verstrecken kann das Polyethylen extrudiert werden oder in Form von Schulterstäben gepresst werden, die anschließend verstreckt werden. Das Verstrecken kann mit einem Verstreckungsfaktor von 8 erfolgen. Das heißt, die Länge der Schulterstäbe bzw. des extrudierten Strangs nimmt um das Achtfache zu. Beim Verstrecken ist auf Einschlüsse sowie Hälse zu achten. Der Durchmesser nimmt auf etwa 1/3 ab während des Verstreckens. Die Dichte nimmt ebenfalls stark ab auf Werte von beispielsweise 0,8 Gramm pro cm3. Um die Dichte zu erhöhen, können die Proben zehn Minuten bei 5600 Bar in einem Hochdruckautoklavem behandelt werden. Der anschließend erzielte Längenausdehnungskoeffizient ist allerdings unabhängig von der Druckbehandlung, der E-Modul würde jedoch zusätzlich gesteigert. Der E- Modul steigt sowohl durch das Verstrecken als auch durch die Druckbehandlung. Ein höherer E-Modul ist für die Anwendung als Bimetall- Ersatzwerkstoff wünschenswert, da die mechanischen Belastungen relativ hoch sein können und ein hoher E-Modul dies ausgleicht. Die so erhaltenen Streifen sollten einen Längenausdehnungskoeffizienten von ca. -24 x 10 6 pro Kelvin haben, also einen negativen Längenausdehnungskoeffizienten und ziehen sich somit zusammen, wenn diese erwärmt werden. Dieser Vorgang ist im Temperaturbereich von -20 Grad bis +40 Grad reversibel. Der Längenausdehnungskoeffizient ist bei verstreckten Proben negativ und wird noch negativer bei steigender Temperatur. Um einen Streifen mit einem besonders hohen Längenausdehnungskoeffizienten zu erhalten, muss der Streifen bis knapp unter die Schmelztemperatur getempert werden. Dadurch kann ein Längenausdehnungskoeffizient von + 160 x 10_ 6 pro Kelvin erreicht werden. Wenn eine verstreckte HDPE-Schicht bis knapp unter die Schmelztemperatur getempert wird, ergibt sich ein Maximum beim Wärmeausdehnungskoeffizienten. Polyethylen kann also je nach Bearbeitung unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, obwohl es sich chemisch immer noch um denselben Stoff handelt. For stretching, the polyethylene can be extruded or pressed in the form of shoulder bars, which are subsequently drawn. The stretching can be done with a draw factor of 8. That is, the length of the shoulder bars or the extruded strand increases by eight times. When stretching, pay attention to inclusions and necks. The diameter decreases to about 1/3 during drawing. The density also decreases sharply to values of, for example, 0.8 grams per cm 3 . To increase the density, the samples can be treated for ten minutes at 5600 bar in a high pressure autoclave. The subsequently achieved coefficient of linear expansion, however, is independent of the pressure treatment, but the modulus of elasticity would be additionally increased. The E-modulus increases both by stretching and by the pressure treatment. A higher modulus of elasticity is desirable for use as a bimetallic replacement material because the mechanical stresses can be relatively high and a high modulus of elasticity compensates for this. The strips thus obtained should have a coefficient of linear expansion of about -24 x 10 6 per Kelvin, ie a negative coefficient of linear expansion and thus contract when heated. This process is reversible in the temperature range of -20 degrees to +40 degrees. The coefficient of linear expansion is negative for stretched samples and becomes even more negative as the temperature increases. In order to obtain a strip with a particularly high coefficient of linear expansion, the strip must be tempered to just below the melting temperature. As a result, a linear expansion coefficient of + 160 x 10 _ 6 per Kelvin can be achieved. If a stretched HDPE layer is annealed to just below the melting temperature, the maximum coefficient of thermal expansion results. So polyethylene can vary depending on the treatment have different thermal expansion coefficients, although chemically they are still the same substance.
Als nächstes werden die beiden Streifen zu einem Endlosband miteinander kombiniert. Dazu können die beiden Streifen verklebt werden. Die Streifen können entweder vollflächig über die Kontaktfläche verklebt werden oder nur an den Enden der Kontakte verklebt werden. Das Verkleben kann mit geschmolzenem Kunststoff erfolgen. Alternative Verbindungsmethoden der Streifen sind Vernieten, Verschweißen und Verwalzen. Das Verbinden der beiden HDPE-Streifen ist dadurch vereinfacht, dass beide Teile aus Polyethylen bestehen. Next, the two strips are combined together to form an endless belt. For this purpose, the two strips can be glued. The strips can either be glued over the entire surface of the contact surface or glued only at the ends of the contacts. The bonding can be done with molten plastic. Alternative joining methods of the strips are riveting, welding and rolling. The joining of the two HDPE strips is simplified by the fact that both parts are made of polyethylene.
Alternative Kunststoffmaterialien können EVA (Ethylen / Vinylacetat- Copolymer) sein, dass ein linearen Längenausdehnungskoeffizienten von 25 x IO 4 1/K bis 200 x IO 6 1/K aufweist. Alternativ kann lineares Polyurethan mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 210 x IO 6 1/K verwendet werden. Denkbar ist auch Polyamid 6 mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 95 x IO 6 1/K oder Polyethylen hoher Dichte mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 260 x 106 1/K einzusetzen. Ferner ist es denkbar, Nylon bzw. Polyamid einzusetzen mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 16 x IO 6 1/K. Alternative plastic materials may be EVA (ethylene / vinyl acetate copolymer) having a linear coefficient of linear expansion of 25 x 10 4 / K to 200 x 10 6 1 / K. Alternatively, linear polyurethane with a linear expansion coefficient of 210 x IO 6 1 / K can be used. It is also conceivable polyamide 6 with a linear expansion coefficient of 95 x IO 6 1 / K or high density polyethylene with a linear expansion coefficient of 260 x 10 6 1 / K use. Furthermore, it is conceivable to use nylon or polyamide with a linear expansion coefficient of 16 × 10 6 1 / K.
In einer Ausgestaltung besteht die eine Schicht aus Kohlenstofffasern und die andere Schicht aus Polyamid bzw. Nylon. Auch hierdurch lässt sich ein starker Bimetall- Effekt zu günstigen Kosten erzeugen. Die Arbeitstemperatur kann hier deutlich höher liegen. Beispielsweise kann die Arbeitstemperatur maximal 200 °Grad betragen. Die Kohlenstofffasern können insbesondere in Form von Kohlefaserrovings zur Herstellung der Endlosbande verwendet werden. Das intensive schwarz der Kohlenstofffasern ist von Vorteil bei direkter Sonneneinstrahlung auf das Endlosband. In one embodiment, the one layer of carbon fibers and the other layer of polyamide or nylon. This also makes it possible to produce a strong bimetal effect at a low cost. The working temperature can be significantly higher here. For example, the working temperature can be a maximum of 200 degrees. The carbon fibers can be used in particular in the form of carbon fiber rovings for producing the endless belt. The intense black of the carbon fibers is beneficial in direct sunlight on the endless belt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung weist eine Schicht Polyamid 6 oder 12 auf. Diese Schicht ist mit einer Schicht mit unidirektionalen Kohlenstofffaser-Rovings verbunden. Um die Wärmeleitfähigkeit des Endlosbands zu steigern, weist vorzugsweise mindestens eine der Schichten Graphen als Zusatz auf. Die Endlosbänder ändern schneller bei einer Wärmeeinwirkung die Form. Die Leistung des Wärmemotors ist gesteigert. Der Graphenanteil kann dabei insbesondere zwischen 0,1 Mass-% bis 80 Mass-%, insbesondere 1 Mass.-% und 60 Mass.-%, der Schicht hegen. Es kann insbesondere eine Schicht aus Polyamid, insbesondere Polyamid 12, mit einem zusätzlichen Graphenanteil zusammen mit einer Schicht mit unidirektionalen Kohlenstofffaser-Rovings ein entsprechendes Endlosband bilden. A preferred embodiment comprises a layer of polyamide 6 or 12. This layer is bonded to a layer of unidirectional carbon fiber rovings. In order to increase the thermal conductivity of the endless belt, preferably at least one of the layers has graphene as an additive. The endless belts change shape faster when exposed to heat. The performance of the heat engine is increased. The graphene fraction can in particular be between 0.1% by mass and 80% by mass, in particular 1% by mass and 60% by mass, of the layer. In particular, a layer of polyamide, in particular polyamide 12, with an additional graphene component together with a layer with unidirectional carbon fiber rovings can form a corresponding endless belt.
Ferner ist es denkbar, zwei Schichten aus Polyamid mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten einzusetzen. Furthermore, it is conceivable to use two layers of polyamide with different thermal expansion coefficients.
In einer Ausgestaltung weist eine Schicht Polybutylenterephthalat auf. Vorzugsweise besteht eine Schicht aus Polybutylenterephthalat. Polybutylenterephthalat ist noch besser als Polyamid geeignet, da es noch stabiler und noch temperaturbeständiger ist. Die Lebensdauer der Endlosbänder ist dadurch erhöht. Bei höheren Temperaturen und durch den höheren E-Modul ist die Leistung mit Polybutylenterephthalat höher in der Wärmekraftmaschine zusätzlich zum gesteigerten Wirkungsgrad durch die höhere Temperaturdifferenz. Die andere Schicht kann durch unidirektionale Kohlenstofffaser-Rovings gebildet sein. Die Schicht mit Polybutylenterephthalat kann ferner zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit einen Anteil Graphen aufweisen. Der Graphenanteil hegt dabei zwischen einschließlich 0,1 Mass-% bis 80 Mass-%, insbesondere 1 Mass.-% und 60 Mass.-%. In one embodiment, a layer of polybutylene terephthalate. Preferably, a layer of polybutylene terephthalate. Polybutylene terephthalate is even better than polyamide suitable because it is even more stable and more temperature resistant. The life of the endless belts is thereby increased. At higher temperatures and by the higher modulus of elasticity, the performance with polybutylene terephthalate is higher in the heat engine in addition to the increased efficiency due to the higher temperature difference. The other layer may be formed by unidirectional carbon fiber rovings. The layer of polybutylene terephthalate may further comprise a proportion of graphene to increase the thermal conductivity. The graphene content ranges between 0.1% by mass to 80% by mass, in particular 1% by mass and 60% by mass.
Vorzugsweise wird kein einlagiges Graphen verwendet, sondern Graphene Nano Platelets (GNPs). Diese GNPs haben dann ca. 7-8 Lagen, können aber auch mehr oder weniger haben, solange bis es definitionsgemäß Graphit ist. GNPs sind günstig und haben trotzdem einen sehr starken Effekt auf den Kunststoff ohne große Füllmengen. Die Wärmeleitfähigkeit wird so stark erhöht, dass die verringerte Längenausdehnung kompensiert wird. Um ein entsprechendes Endlosband herzustellen wird mindestens eine der Schichten durch Extrudieren hergestellt, wobei die Schichten in einem weiteren Schritt miteinander verbunden werden. Es ist denkbar, dass beide Schichten durch Extrudieren hergestellt werden. Es wird zunächst ein strangförmiger Rohling mit zwei Schichten hergestellt, dessen Enden schließlich verbunden werden, um das Endlosband zu bilden. Ferner werden die Enden des strangförmigen Rohlings miteinander verklebt um ein Endlosband zu bilden. Preferably, no single-layer graphene is used, but Graphene Nano Platelets (GNPs). These GNPs then have about 7-8 layers, but can also have more or less, until it is by definition graphite. GNPs are cheap and still have a very strong effect on the plastic without large quantities. The thermal conductivity is increased so much that the reduced length expansion is compensated. In order to produce a corresponding endless belt, at least one of the layers is produced by extrusion, wherein the layers are joined together in a further step. It is conceivable that both layers are produced by extrusion. First, a rope-shaped blank having two layers is made, the ends of which are finally joined to form the endless belt. Further, the ends of the strand-like blank are glued together to form an endless belt.
In einer Ausgestaltung wird eine Schicht durch Kohlefaserrovings gebildet. Die andere Schicht kann mittels eines Extruders auf diese Kohlefaserschicht aufgebracht werden. Die aufgebrachte Kunststoffschicht und/oder die Kohlefaserschicht werden danach vorzugsweise erhitzt, wobei danach die Kunststoffschicht und die Kohlefaserschicht verdichtet werden. Die Verdichtung und das Erhitzen können dadurch erfolgen, dass die beiden Schichten zusammen durch eine Verjüngung in einem heizbaren Block gezogen werden. Es kann ein heizbarer Metallblock, bspw. ein Aluminiumblock mit einer Verjüngung verwendet werden. Die Verjüngung kann keilförmig ausgebildet sein. In one embodiment, a layer is formed by carbon fiber rovings. The other layer can be applied by means of an extruder to this carbon fiber layer. The applied plastic layer and / or the carbon fiber layer are then preferably heated, after which the plastic layer and the carbon fiber layer are compacted. The densification and heating can be accomplished by pulling the two layers together through a taper in a heatable block. It can be a heatable metal block, for example. An aluminum block with a taper can be used. The taper may be wedge-shaped.
Alternativ kann das Endlosband in einer Kunststoffpresse hergestellt werden. Dabei kann die nötige Kunststofffolie entweder aus Granulat in der Presse selber hergestellt werden oder es kann fertige Folie verwendet werden. Die Folie sollte in Extrusionsrichtung mit der Richtung der unidirektionalen Kohlenstofffasern verwendet werden. Nach dem Verpressen kann das Endlosband in einem Ofen getempert werden. Dazu wird der Ofen über den Schmelzpunkt aufgeheizt (z.B. 200 °C) und das Endlosband so lange in den Ofen gelegt, bis es sich komplett flach gelegt hat. Der Kunststoff wird dabei sehr weich und die Orientierung wird aufgehoben. Anschließend wird der Kunststoff aus dem Ofen herausgenommen und kühlt bei Raumtemperatur sehr schnell ab, dadurch bekommt der Kunststoff eine Vorzugsrichtung und der Bipolymereffekt wird deutlich vergrößert. Die Biegung ist erhöht und die Kraft ist ebenfalls deutlich erhöht. Die Schichten werden dabei miteinander verklebt und/oder durch den geschmolzenen Kunststoff verbunden. Alternatively, the endless belt can be made in a plastic press. The required plastic film can either be made of granules in the press itself or it can be used finished film. The film should be used in the direction of extrusion with the direction of the unidirectional carbon fibers. After pressing, the endless belt can be tempered in an oven. For this, the oven is heated above the melting point (eg 200 ° C) and the endless belt placed in the oven until it has laid completely flat. The plastic becomes very soft and the orientation is lifted. Subsequently, the plastic is taken out of the oven and cooled at room temperature very quickly, this gives the plastic a preferred direction and the bipolar effect is significantly increased. The bend is increased and the strength is also significantly increased. The layers are glued together and / or connected by the molten plastic.
Danach können in einem weiteren Verfahrensschritt die stirnseitigen Enden mit Kunststoff umschlossen werden, damit auch die stirnseitigen Enden der Kohlefasern mit der Kunststoffschicht gut verbunden sind. Thereafter, in a further method step, the front ends are enclosed with plastic, so that the front ends of the carbon fibers are well connected to the plastic layer.
Die beiden Schichten werden unter Druck und Hitzeeinwirkung zusammengefügt. Es ist bevorzugt, dass in dem gleichen Schritt die Wellbereiche ausgebildet werden. Die Herstellung der Wellbereiche kann jedoch auch in einem nachgeordneten Schritt erfolgen. Der Strang mit den zwei Schichten kann durch zwei ineinandergreifende erhitzte Rollen geführt werden, wobei die Rollen eine Kontur aufweisen, um die Wellbereiche zu erzeugen. Die Rollen können eine sinusförmige Außenkontur aufweisen, die sinusförmige Wellbereiche am Endlosband erzeugen. Die Rollen werden dabei mittels Heizelementen geheizt. Beim Durchlaufen des Zwischenraums zwischen den Rollen werden die Schichten zusammengepresst und zusammengefügt. Es ist denkbar, dass eine Rolle ein Unterbrechungselement zur Unterbrechung der Struktur aufweist. Das Element kann insbesondere im Scheitelbereich der nach innen oder nach außen weisenden Wellbereiche angeordnet sein, wobei das Unterbrechungselement an dieser Stelle jeweils eine der Schichten schwächt oder durchtrennt. Insbesondere kann das Unterbrechungselement die Kunststoffschicht durchtrennen oder schwächen. Hierdurch ist sichergestellt, dass beim Erwärmen oder Abkühlen das Endlosband sich in der Länge ändert und die Effekte der nach außen und nach innen weisenden Wellbereiche sich nicht aufhebt. The two layers are joined together under pressure and heat. It is preferable that the corrugation regions are formed in the same step. However, the production of the corrugated areas can also take place in a subsequent step. The strand having the two layers may be passed through two intermeshing heated rollers, the rollers having a contour to create the corrugation regions. The rollers may have a sinusoidal outer contour which produces sinusoidal wave regions on the endless belt. The rollers are heated by means of heating elements. As they pass through the gap between the rollers, the layers are pressed together and joined together. It is conceivable that a roller has an interruption element for interrupting the structure. In particular, the element may be arranged in the apex region of the inward-facing or outward-facing corrugation regions, the interruption element weakening or severing one of the layers at this point. In particular, the interruption element can sever or weaken the plastic layer. This ensures that when heating or cooling the endless belt changes in length and the effects of the outwardly and inwardly facing wave areas does not cancel.
Das Band kann auch durch Strom erhitzt werden, da Kohlefaser Strom leitet und zwar in der Art, dass es einen sehr guten Heizdraht abbilden kann. Dies wird z.B. in Autositzen zur Sitzheizung eingesetzt. In gewissen Anwendungen kann es sinnvoll sein, den Bipolymereffekt durch Strom auszulösen. Ebenso kann es sinnvoll sein, dem Kunststoff eine spezielle Form zu geben, sodass ein Schnappeffekt ähnlich einem Formgedächnismaterial entsteht. Der Kunststoff steht unter Spannung bis zu einem bestimmten Punkt während der Erwärmung und der blockierten Ausdehnung, bis sich die Spannung dann entlädt. Derselbe Verlauf tritt dann beim Abkühlen auf. Ein Vergleich wäre hier Bimetallschalter wie z.B. in Wasserkochern, deren Klickgeräusch man sogar hören kann. The band can also be heated by electricity as carbon fiber conducts electricity in such a way that it can image a very good heating wire. This is used eg in car seats for seat heating. In certain applications it may be useful to trigger the bipolar effect by current. Likewise, it may be useful to give the plastic a special shape, so that a snap effect similar to a Formgedächnismaterial arises. The plastic is under tension to a certain point during heating and the blocked expansion until the voltage then discharges. The same course then occurs on cooling. A comparison would be here bimetallic switches such as kettles whose clicking sound you can even hear.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Faser gemäß dem Anspruch 28 gelöst. The object is further achieved by a fiber according to claim 28.
Die Faser ist insbesondere zur Herstellung eines Endlosbandes geeignet. Die Faser weist eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf, wobei die beiden Schichten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei die erste Schicht einen ersten Kunststoff aufweist und die zweite Schicht einen zweiten Kunststoff oder Kohlenstofffasern aufweist. Die bezüglich des Endlosbandes genannten und in der Beschreibung oder den Patentansprüchen aufgeführten Materialien und Materialkombinationen für die Schichten können für die Faser entsprechend verwendet werden. Diese Faser kann auch als Bipolymergarn bezeichnet werden. Aus der Faser kann ein Gewebe oder Gewirke hergestellt werden. Es gibt neben dem Einsatz in einem Endlosband weitere Anwendungsbeispiele. Die Faser kräuselt sich bei Wärmeeinwirkung und kann reversibel verformt werden. The fiber is particularly suitable for producing an endless belt. The fiber has a first layer and a second layer, the two layers having different coefficients of thermal expansion, the first layer having a first plastic and the second layer having a second plastic or carbon fibers. The materials and material combinations for the layers mentioned with respect to the endless belt and listed in the description or the claims can be used correspondingly for the fiber. This fiber may also be referred to as bipolymer yarn. From the fiber, a woven or knitted fabric can be made. In addition to the use in an endless belt, there are other application examples. The fiber curls when exposed to heat and can be reversibly deformed.
Die Faser kann zur Herstellung eines Stoffes genutzt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mit der Faser funktionelle Kleidung (alles was man am Körper trägt) hergestellt. Die Kleidung kann dabei herkömmliche Fasern und erfindungsgemäße Fasern aufweisen. Die Form der Kleidung verändert sich unter Wärme- und Kälteeinfluss. Die Kleidung kann sich an die Außentemperatur anpassen, indem der Stoff dichter wird und damit besser isoliert oder sich weitet, um mehr Wärme vom Körper abzuführen. Die Kleidung könnte auch Funktionen haben beim Anziehen, für den perfekten Halt bzw. Hervorhebung bestimmter Körperregionen. The fiber can be used to make a fabric. In an advantageous embodiment, functional clothing (everything that one wears on the body) is produced with the fiber. The clothing can have conventional fibers and fibers according to the invention. The shape of clothing changes under the influence of heat and cold. The clothes can adapt to the outside temperature by making the fabric more dense and thus better insulated or widened to dissipate more heat from the body. The clothing could also have functions when putting on, for the perfect hold or emphasis of certain body regions.
In der Medizintechnik sind Prothesen mit der Faser oder ein Gips mit der Faser denkbar, die sich durch die Körpertemperatur perfekt anpassen. In medical technology prostheses with the fiber or a plaster with the fiber are conceivable, which adapt themselves perfectly by the body temperature.
Die Faser kann auch bei Klebstoffen eingesetzt werden. Es kann ein Klebestreifen mit der Faser so präpariert werden, dass, wenn der Streifen erhitzt wird, sich die Faser zusammenzieht, dadurch den Klebestreifen verformt und den Klebestreifen dadurch ablöst. In der praktischen Anwendung könnten Klebestreifen mit einem Föhn einfach und rückstandsfrei entfernt werden. The fiber can also be used in adhesives. An adhesive strip with the fiber can be prepared so that when the strip is heated, the fiber contracts, thereby deforming the adhesive strip and thereby peel off the adhesive strip. In practical use, adhesive strips could be removed easily and without residue using a hair dryer.
Eine Anwendung ist die Verwendung von Fasern anstatt von Formgedächtnismetallen in der Waferproduktion. Die Wafer (Silizium zur Herstellung von Prozessoren) müssen während der Produktion sehr exakt und sehr stark fixiert werden aber später auch wieder gelöst werden. Dies geschieht im Stand der Technik dadurch, dass die Formgedächtnismetalle erhitzt werden und den Klebstoff dadurch ablösen. In den Klebstoff kann stattdessen eine Faser eingebracht werden. Allgemein kann die zweischichtige Faser als günstiger Ersatz für Formgedächtnismaterialien eingesetzt werden. Unter anderem zur Fixierung oder Ablösung von Klebstoffen oder Klebestreifen durch Wärme und zur Ausübung von Funktionen. One application is the use of fibers rather than shape memory metals in wafer production. The wafers (silicon for the production of processors) must be fixed very exactly and very strongly during the production but later also be loosened again. This is done in the prior art in that the shape memory metals are heated and thereby detach the adhesive. Instead, a fiber can be introduced into the adhesive. Generally, the bilayer fiber can be used as a cheap replacement for shape memory materials. Among other things, for fixing or detachment of adhesives or adhesive tape by heat and to perform functions.
Die Schichten können somit in einer Faser ausgebildet sein. Die Faser kann zu einem Endlosband gewebt oder gewirkt sein. Das Endlosband kann ferner aus gesponnen Fasern gewebt oder gewirkt sein, wobei die Fasern zwei Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungekoeffizienten aufweist. Die Schichten der Fasern können wie hier bereits beschrieben aus Kunststoff und/oder aus Kohlenstofffasern gebildet sein. Dabei wird vorzugsweise eine ganz dünne Bipolymer-Faser hergestellt, wie ein Faden, der dann sogar noch aufgezwirbelt werden kann, wodurch sich der Faden bei Erwärmung stark zusammenzieht. Die Fäden können zu einem Endlosband gewebt werden und dann in dem Wärmemotor als Endlosband eingesetzt werden. The layers can thus be formed in a fiber. The fiber may be woven or knitted into an endless belt. The endless belt may further be woven or knitted from spun fibers, the fibers having two layers with different thermal expansion coefficients. The layers of the fibers may be formed from plastic and / or from carbon fibers as already described herein. In this case, preferably, a very thin bipolymer fiber is produced, such as a thread, which can then even be whirled, whereby the thread contracts sharply when heated. The threads can be woven into an endless belt and then used in the heat engine as an endless belt.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäßen Endlosbänder, das Verfahren und den Wärmemotor sowie die Faser auszugestalten. Hier darf zunächst auf den unabhängigen Patentansprüchen nach geordneten Patentansprüchen verwiesen werden. Im Folgenden ist jeweils eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 in einer schematischen geschnittenen Darstellung einen Teil einesThere are a variety of ways to design the endless belts according to the invention, the method and the heat engine and the fiber. Here, reference may first be made to the independent claims for parent claims. In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing and the associated description. In the drawing shows: 1 is a schematic sectional view of a part of a
Endlosbands, Endless belt,
Fig. 2 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Fig. 2 in a schematic, perspective view of a
Wärmemotor,  Heat engine
Fig. 3 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Fig. 3 in a schematic, perspective view of a
Extruder zur Herstellung eines Endlosbands gemäß Fig. 1,  Extruder for producing an endless belt according to FIG. 1,
Fig. 4 in einer schematischen Darstellung eine weitere Anlage zur Fig. 4 in a schematic representation of another system for
Herstellung von Endlosbändern gemäß Fig. 1, und  Production of endless belts according to FIG. 1, and
Fig. 5 in einer schematischen Darstellung eine Anordnung zur Fig. 5 is a schematic representation of an arrangement for
Herstellung eines Endlosbandes mit Wellbereichen,  Production of an endless belt with corrugated areas,
Fig. 6 in einer schematischen Darstellung eine weitere Anlage zur Fig. 6 is a schematic representation of another system for
Herstellung eines Endlosbandes mit Wellbereichen,  Production of an endless belt with corrugated areas,
Fig. 7 in einer schematischen Darstellung eine Maschine zur Erzeugung von Wellbereichen in einem Endlosband, 7 shows a schematic representation of a machine for producing corrugated areas in an endless belt,
Fig. 8 in einer schematischen Darstellung ein Endlosband mit einer Fig. 8 is a schematic representation of an endless belt with a
Kohlefaserschicht und einer PBT-Folie, und  Carbon fiber layer and a PBT film, and
Fig. 9 in einer schematischen Darstellung eine Anlage zur Herstellung einer zweischichtigen Kunststoff- Faser. Fig. 9 in a schematic representation of a plant for producing a two-layer plastic fiber.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Endlosbandes 1 zu erkennen. Das Endlosband 1 weist zwei Schichten 2, 3 auf. Die Schichten 2, 3 sind hier vollflächig miteinander verbunden. In bevorzugter Ausgestaltung bestehen beide Schichten 2, 3 aus Polyethylen. Die eine Schicht weist vorzugsweise einen positiven Wärmeausdehnungskoeffizienten und die andere Schicht weist insbesondere einen negativen oder geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Beide Schichten 2, 3 bestehen somit aus einem Kunststoff. Das Endlosband 1 kann auch als Bipolymerstreifen bezeichnet werden. Die Schicht 2 kann dabei aus gerecktem Polyethylen hergestellt sein und die andere Schicht 3 kann aus gerecktem und getempertem Polyethylen hergestellt sein. Als Polyethylen wird insbesondere HDPE verwendet. In Fig. 1, a part of an endless belt 1 can be seen. The endless belt 1 has two layers 2, 3. The layers 2, 3 are connected to each other over their entire surface. In a preferred embodiment, both layers 2, 3 are made of polyethylene. The one layer preferably has a positive thermal expansion coefficient and the other layer has in particular a negative or lower coefficient of thermal expansion. Both layers 2, 3 thus consist of a plastic. The endless belt 1 can also be referred to as a bipolymer strip. The layer 2 may be made of stretched polyethylene and the other layer 3 may be made of stretched and tempered polyethylene. In particular HDPE is used as polyethylene.
Die gesamte Schichtdicke des Endlosbands 1, d.h. die Summe der Dicken der Schichten 2, 3 beträgt insbesondere 0,1 mm oder mehr als 0,1 mm, vorzugsweise 0,5 mm oder mehr als 0,5 mm, wobei die Dicke des Endlosbands (1) 5 cm oder weniger als 5 cm beträgt. Hierdurch lassen sich hinreichend große Kräfte erzeugen, um das entsprechende Endlosband 1 in einem Wärmemotor 4 einzusetzen, der in Fig. 2 dargestellt ist. The total layer thickness of the endless belt 1, i. the sum of the thicknesses of the layers 2, 3 is in particular 0.1 mm or more than 0.1 mm, preferably 0.5 mm or more than 0.5 mm, the thickness of the endless belt (1) being 5 cm or less than 5 cm is. As a result, sufficiently large forces can be generated to insert the corresponding endless belt 1 in a heat engine 4, which is shown in FIG.
Der Wärmemotor 4 dient zur Erzeugung mechanischer Energie mit einem bei Temperaturänderungen sich in der Länge veränderbaren Endlosband 1, das um mindestens zwei Umlenkmittel 5, 6 geführt ist. Als Umlenkmittel 5, 6 dienen hier Kreuze oder Sterne. Alternativ kann ein Zahnrad verwendet werden. Die Kreuze greifen hier in nicht benachbarte, nach außen weisende Wellbereiche des Endlosbandes ein. The heat engine 4 is used to generate mechanical energy with a temperature changes in the length changeable endless belt 1, which is guided by at least two deflection means 5, 6. As a deflection 5, 6 serve here crosses or stars. Alternatively, a gear can be used. The crosses intervene here in non-adjacent, outwardly facing wave areas of the endless belt.
Es ist möglich Rollen als Umlenkmittel 5, 6 einzusetzen. Die Rollen können aus Formgedächtnisschaumstoff hergestellt werden, der sich perfekt der Form des Bandes anpasst und somit optimalen Halt gewährleistet. Ein weiterer Vorteil des Schaumstoffs ist der hohe Reibungskoeffizient. Die Rollen können dabei unterschiedlich gestaltet sein, da auf einer Rolle die Bipolymere erwärmt sind und damit flach und auf der anderen Rolle kalt und gestaucht. Eine unterschiedliche Größe kann auch dabei helfen eine Vorzugsrichtung vorzugeben als Ersatz/Ergänzung zu den Ratschen. It is possible to use rollers as deflection means 5, 6. The wheels can be made of shape memory foam, which adapts perfectly to the shape of the band and thus ensures optimum grip. Another advantage of the foam is the high coefficient of friction. The roles can be designed differently, since the bipolymers are heated on one roll and thus flat and on the other roll cold and compressed. A different size can also help define a preferred direction as a replacement / supplement to the ratchets.
Eine Welle (nicht näher dargestellt) ist mit einem der Umlenkmittel 5, 6 gekoppelt und mit einer Vorrichtung zur Energieabnahme verbunden. Es können auch mehr als zwei Umlenkmittel 5, 6 vorhanden sein. Das Endlosband 1 weist mindestens ein erstes und ein zweites Bandtrum auf, wobei das erste Bandtrum direkt oder durch entsprechende Einrichtungen erwärmbar und/oder das zweite Bandtrum kühlbar ist. A shaft (not shown in detail) is coupled to one of the deflection means 5, 6 and connected to a device for energy absorption. There may also be more than two deflection means 5, 6. The endless belt 1 has at least a first and a second belt strand, wherein the first belt strand can be heated directly or by appropriate means and / or the second belt strand can be cooled.
Das eine Bandtrum ist durch eine warme Zone 9 geführt, wobei die warme Zone durch einen Sonnenkollektor gebildet sein kann. Das andere Bandtrum ist durch eine kalte Zone 10 geführt, wobei die Kühlung durch Umgebungsluft erfolgen kann. The one bandtrum is led through a warm zone 9, wherein the warm zone can be formed by a solar collector. The other Bandtrum is passed through a cold zone 10, wherein the cooling can be done by ambient air.
Es sind eine Vielzahl von Wellbereichen zur Längenänderung bei Temperaturänderung am Endlosband ausgebildet. Das Endlosband 1 weist insbesondere Wellbereiche auf, die asymmetrisch durch das Material und oder durch die Gestaltung aufgebaut bzw. geformt sind. Das Endlosband 1 verformt sich durch eine Längenänderung und ist aus mindestens zwei Schichten 2, 3 von Material unterschiedlicher Wärmeausdehnung gefertigt. There are a plurality of corrugated areas for length change with temperature change formed on the endless belt. The endless belt 1 has, in particular, corrugated areas which are constructed or shaped asymmetrically by the material and / or by the design. The endless belt 1 is deformed by a change in length and is made of at least two layers 2, 3 of material of different thermal expansion.
Wie beschrieben weist die erste Schicht 2 einen ersten Kunststoff auf und die zweite Schicht 3 weist einen zweiten Kunststoff oder Kohlenstofffasern auf, wobei das Endlosband 1 unter Wärmeeinfluss reversibel verformbar ist. As described, the first layer 2 comprises a first plastic and the second layer 3 comprises a second plastic or carbon fibers, wherein the endless belt 1 is reversibly deformable under the influence of heat.
Der Wärmemotor 4 zeichnet sich dadurch aus, dass das Endlosband 6 sehr günstig herstellbar ist und zusätzlich in einem Temperaturbereich von -20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius arbeiten kann, wobei ein Wärmeunterschied zwischen der warmen Zone 9 und der kalten Zone 10 von beispielsweise 20 Grad Celsius ausreicht, um den Wärmemotor 4 anzutreiben. Der Wärmemotor treibt insbesondere einen Asynchrongenerator an. The heat engine 4 is characterized in that the endless belt 6 is very inexpensive to produce and can additionally work in a temperature range from -20 degrees Celsius to 110 degrees Celsius, with a heat difference between the warm zone 9 and the cold zone 10, for example, 20 degrees Celsius is sufficient to drive the heat engine 4. The heat engine drives in particular an asynchronous generator.
In Fig. 3 ist eine bevorzugte Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der entsprechenden Schichten 2, 3 dargestellt. Es ist ein Kunststoffextruder 14 vorhanden, der einen geschmolzenen Kunststoff durch eine Düse 15 drückt. Die Düse 15 weist einen rechteckigen Ausschnitt zur Produktion der entsprechenden Streifen auf. Der aus der Düse kommende Strang 16 wird nun zunächst an einem Lüfter 17 vorbeigeführt und schließlich auf eine Rolle 18 aufgewickelt. Die Aufwickelgeschwindigkeit der Rolle 18 ist vorzugsweise höher als die Vorschubgeschwindigkeit des Strangs 16 durch die Düse 15, so dass der Strang 16 beim Aufwickeln gereckt wird. Der Strang 16 kann dabei um das 8- fache gereckt werden. Das aufgewickelte Strangmaterial dient nun zum Herstellen einer entsprechenden Schicht 2, 3. Ein weiteres ebenfalls auf diese Art und Weise hergestelltes Strangmaterial wird nun zusätzlich getempert, um ein möglichst unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu dem Material der anderen Schicht zu erhalten. Diese beiden Strangmaterialen werden nun entsprechend in Materialstücke der Streifenlänge des Endlosbandes geschnitten und miteinander vollflächig verbunden. Dies kann durch Verkleben mit geschmolzenem Polyethylen geschehen. Insbesondere wird geschmolzener Kunststoff zur Verbindung der Schichten genutzt. Es ist ein schonendes Verkleben anzuwenden, wobei die Temperatur der Schichten nicht derart erhöht wird, dass der Effekt des Tempern beeinflusst wird. Es kann bspw. ein geschmolzener Polyethylendraht verwendet werden. FIG. 3 shows a preferred representation of a method for producing the corresponding layers 2, 3. There is a plastic extruder 14 which pushes a molten plastic through a nozzle 15. The nozzle 15 has a rectangular cut-out for the production of the corresponding strips. The strand 16 coming out of the nozzle is now first guided past a fan 17 and finally wound onto a roller 18. The winding speed of the roller 18 is preferably higher as the feed rate of the strand 16 through the nozzle 15, so that the strand 16 is stretched during winding. The strand 16 can be stretched 8 times. The wound strand material is now used to produce a corresponding layer 2, 3. Another strand material also produced in this manner is now additionally annealed in order to obtain a very different thermal expansion coefficient to the material of the other layer. These two strand materials are now cut accordingly in pieces of material of the strip length of the endless belt and connected to each other over the entire surface. This can be done by bonding with molten polyethylene. In particular, molten plastic is used to bond the layers. Gentle bonding is to be used, whereby the temperature of the layers is not increased in such a way that the effect of tempering is influenced. For example, a molten polyethylene wire may be used.
Auf diese Art und Weise lassen sich besonders kostengünstig entsprechende Endlosbänder 1 herstellen. In this way, corresponding endless belts 1 can be produced particularly inexpensively.
Es ist denkbar, einen Kunststoff zu extrudieren, beim Aufwickeln zu recken und dabei direkt mit einer Lage Kohlenstofffasern zu versehen, die von einer weiteren Rolle zugeführt werden. It is conceivable to extrude a plastic, to stretch during winding and to provide it directly with a layer of carbon fibers, which are fed from another roll.
In Fig. 4 ist eine weitere Anlage zur Herstellung von Endlosbändern 25 dargestellt. Eine Kohlefaser schicht 20 wird zunächst von einer Rolle 19 mit Kohlefaserrovings abgewickelt. Mittels eines Kunststoffextruders 21 wird nun eine Kunststoffschicht 23 durch eine Düse 22 auf die Kohlefaserschicht 20 aufgebracht. Hiernach werden die beiden Schichten durch eine Verjüngung zur Erhitzung und Verdichtung der beiden Schichten gezogen. Die Verjüngung ist vorzugsweise in einem heizbaren Metallblock ausgebildet. Es wird beispielsweise ein heizbarer Aluminiumblock mit einer Verjüngung 24 verwendet. Die Kunststoffschicht 23 und die Kohlefaserschicht 20 werden beim Durchlaufen der Verjüngung erhitzt und zusammengepresst und somit verdichtet. Die Kunststoffschicht 23 wird somit auf die Kohlefaserschicht 20 gedruckt. Es entsteht ein Strang 25 eines Endlosbands. Der Strang 25 kann zunächst auf eine weitere Rolle 26 aufgewickelt werden. Danach kann der Strang 25 wieder abgewickelt und die einzelnen Endlosbande können aus dem Strang geschnitten werden (nicht dargestellt). Danach können in einem weiteren Verfahrensschritt die stirnseitigen Enden mit Kunststoff umschlossen werden, damit auch die stirnseitigen Enden der Kohlefasern mit der Kunststoffschicht 23 gut verbunden sind. 4, a further system for the production of endless belts 25 is shown. A carbon fiber layer 20 is first unwound from a roll 19 with carbon fiber rovings. By means of a plastic extruder 21, a plastic layer 23 is then applied to the carbon fiber layer 20 through a nozzle 22. Thereafter, the two layers are pulled through a taper to heat and densify the two layers. The taper is preferably formed in a heatable metal block. For example, a heatable aluminum block with a taper 24 is used. The plastic layer 23 and the carbon fiber layer 20 are heated as they pass through the taper and pressed together and thus compacted. The plastic layer 23 is thus printed on the carbon fiber layer 20. The result is a strand 25 of an endless belt. The strand 25 can initially wound on another roll 26. Thereafter, the strand 25 unwound again and the individual endless belt can be cut from the strand (not shown). Thereafter, in a further method step, the front ends are enclosed with plastic, so that the front ends of the carbon fibers with the plastic layer 23 are well connected.
Bei dem Herstellverfahren (vgl. Fig. 5) werden zwei große Rollen 7, 8 benutzt auf denen Wellblech aufgespannt ist, sodass die Wellen wie Zahnräder ineinander greifen. Die Rollen 7, 8 sind an Aufhängungen 27, 28 drehbar angeordnet. Es ist denkbar dass beide oder nur eine Rolle 7, 8 angetrieben wird. Die Rollen 7, 8 werden dann übereinander so angeordnet dass zwischen den Rollen 7, 8 der Rohling 31 in Form eines losen Doppelschichtbauteils( die Schichten 2, 3 sind insbesondere noch nicht verbunden) geformt wird. Eine oder beide Rollen 7, 8 sind mittels Heizelementen 29 geheizt, sodass sich die Kohlenstofffaser mit dem Polyamid unter dem Druck zwischen den Rollen 7, 8 in der Arbeitszone 30 miteinander verbindet. Dabei ist es wichtig, die Polyamidschicht immer nach einer Wellenlänge zu unterbrechen, damit sich die Effekte nicht aufheben, da sich in der Welle die Krümmung der Wellbereiche unter Temperatureinwirkung immer wieder abwechselt und aufhebt. Die Unterbrechung kann entweder in die Wellentäler oder auf die Wellenberge durch Unterbrechungselemente 30 bspw. Eisenstangen an der Rolle 8 bzw. eine Vorrichtung zum Schneiden bspw. ein spitzes Dreieck ausgebildet werden, die dann die Polyamidschicht unterbricht. In the manufacturing process (see Fig. 5), two large rollers 7, 8 are used, on which corrugated iron is clamped, so that the waves mesh like gears. The rollers 7, 8 are rotatably mounted on suspensions 27, 28. It is conceivable that both or only one roller 7, 8 is driven. The rollers 7, 8 are then arranged one above the other so that between the rollers 7, 8 of the blank 31 in the form of a loose double-layer component (the layers 2, 3 are in particular not yet connected) is formed. One or both rollers 7, 8 are heated by means of heating elements 29, so that the carbon fiber with the polyamide under the pressure between the rollers 7, 8 in the working zone 30 connects to each other. It is important to always interrupt the polyamide layer after one wavelength, so that the effects do not cancel, since in the wave, the curvature of the corrugated areas alternated and abolished under the influence of temperature. The interruption can be formed either in the troughs or on the wave crests by interruption elements 30 eg. Iron bars on the roller 8 and a device for cutting, for example. A sharp triangle, which then interrupts the polyamide layer.
Nach Durchlaufen der Arbeitszone 33 entsteht aus dem Rohling 31 ein Strang 32 mit Wellbereichen aus dem das Endlosband 1 gefertigt werden kann. Der Strang 32 wird geschnitten und die Enden werden miteinander verbunden. After passing through the working zone 33 is formed from the blank 31, a strand 32 with corrugated areas from which the endless belt 1 can be made. The strand 32 is cut and the ends are joined together.
Fig. 6 zeigt eine weitere Anlage zur Herstellung eines Endlosbandes. Ein oberer Kunststoff 34 und ein unterer Kunststoff 35 werden vorzugsweise über (nicht näher bezeichnete) Rollen bereitgestellt und mittels einer Presse 36 miteinander verpresst. Die Presse 36 weist einen Pneumatikzylinder 37 auf, wobei der Pneumatikzylinder 37 eine Pressplatte 38 bewegt. Die Presse 36 weist ferner eine weitere Pressplatte 39 als Gegenstück auf. Zwischen die Pressplatten 38,Fig. 6 shows another system for producing an endless belt. An upper plastic 34 and a lower plastic 35 are preferably provided on rollers (not shown) and pressed together by means of a press 36. The press 36 has a pneumatic cylinder 37, wherein the pneumatic cylinder 37 moves a pressing plate 38. The press 36 also has another press plate 39 as a counterpart. Between the press plates 38,
39 werden der obere und untere Kunststoff 34, 35 eingeführt und mittels der Presse 36 verpresst. Die untere Pressplatte 39 wird hierbei über einen 39, the upper and lower plastic 34, 35 are inserted and pressed by the press 36. The lower pressure plate 39 is in this case over a
Heizstrahler 40 beheizt. Mit der Presse können insbesondere Kohlefaser und das PBT oder auch Polyamid unter Hitze und Druck zusammengepresst werden. So entsteht das zweilagige Endlosband 25. Heater 40 heated. In particular, carbon fiber and the PBT or even polyamide can be pressed together under heat and pressure with the press. This results in the two-ply endless belt 25.
Fig. 7 zeigt eine Maschine, mit der dem Endlosband seine Wellenform aufgeprägt wird, indem eine geheizte Schneide bzw. ein Schwert 41 Knicke 42 in das Endlosband drückt. Das Schwert arbeitet dabei zwischen zwei Rohren 43, 44 oder Zylindern, die die Wellenberge des Endlosbands 25 formen. Das Schwert 41 wird mittels mindestens eines Heizelementes 45 beheizt und mittels eines Pneumatikzylinders 46 quer zur Längserstreckung des Endlosbandes 25 bewegt. Das Schwert 41 ist so geformt, dass es perfekt auf die Rollen des Wärmemotors 1 passt. Der Kunststoff wird so stark erhitzt (über die Schmelztempertaur), dass er aufgeschmolzen wird durch das Schwert 41. Fig. 7 shows a machine with which the endless belt its waveform is impressed by a heated blade or sword 41 presses kinks 42 in the endless belt. The sword works between two tubes 43, 44 or cylinders that form the peaks of the endless belt 25. The sword 41 is heated by means of at least one heating element 45 and moved by means of a pneumatic cylinder 46 transversely to the longitudinal extent of the endless belt 25. The sword 41 is shaped so that it fits perfectly on the rollers of the heat engine 1. The plastic is heated to such an extent (over the Schmelztempertaur) that it is melted by the sword 41st
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Endlosbandes 47, wobei zunächst eine PBT-Folie 48 in einer Abkantbank geknickt worden ist, um die Wellenform zu bekommen. Danach werden Kohlenstofffasern 49, die vorher mit Epoxidharz getränkt worden sind, aufgebracht worden . Die Kohlenstofffasern 49 werden dabei auf weniger als die Breite der Wellenberge zugeschnitten, sodass in den Knicken (Wellentälern) keine Kohlefasern 49 angeordnet sind. Fig. 8 shows another embodiment of an endless belt 47, wherein first a PBT film 48 has been bent in a folding bench to get the waveform. Thereafter, carbon fibers 49 previously impregnated with epoxy resin have been applied. The carbon fibers 49 are cut to less than the width of the wave crests, so that in the kinks (wave troughs) no carbon fibers 49 are arranged.
Fig. 9 zeigt eine Anlage bzw. Produktionsmaschine für zweischichtige Kunststoff-Fasern 50 Eine Kohlefaser 51 wird zunächst von einer Rolle 19 abgewickelt. Mittels eines Kunststoffextruders 21 wird nun eine Kunststoffschicht 23 durch eine Düse 22 auf die Kohlefaser 51 aufgebracht. Hiernach werden die Kohlefaser 51 durch eine Verjüngung zur Erhitzung und Verdichtung der beiden Schichten gezogen. Die Verjüngung ist vorzugsweise in einem heizbaren Metallblock ausgebildet. Es wird beispielsweise ein heizbarer Aluminiumblock mit einer Verjüngung 24 verwendet. Die Kunststoffschicht 23 und die Kohlefaser werden beim Durchlaufen der Verjüngung erhitzt und zusammengepresst und somit verdichtet. Die Faser 50 kommt so aus der Düse 22, dass an dem unteren Teil der Faser 50 der Kunststoff 23 an der Düse abgestreift wird. Oben verbleibt der Kunststoff 23 an der Faser 50. Dadurch, dass die Faser 50 selber in sich verzwirbelt ist, ist die fertige Faser 50 spiralförmig mit Kunststoff 23 ummantelt, was den Bipolymereffekt verstärkt.Die Kunststoffschicht 23 wird somit auf die Kohlefaserschicht 20 gedruckt. Es entsteht ein Strang 25 einer Kunststofffaser 50. Der Strang 25 kann zunächst auf eine weitere Rolle 26 aufgewickelt werden. Diese Faser 50 kann auch als Bipolymergarn bezeichnet werden. FIG. 9 shows a plant or production machine for two-layer plastic fibers 50. A carbon fiber 51 is first unwound from a roll 19. By means of a plastic extruder 21, a plastic layer 23 is then applied to the carbon fiber 51 through a nozzle 22. After that, the carbon fiber 51 is pulled by a taper for heating and densifying the two layers. The taper is preferably formed in a heatable metal block. For example, a heatable aluminum block with a taper 24 is used. The plastic layer 23 and the carbon fiber are heated as they pass through the taper and pressed together and thus compacted. The fiber 50 comes out of the nozzle 22 that at the lower part of the fiber 50 of the plastic 23 is scraped off at the nozzle. At the top, the plastic 23 remains on the fiber 50. Because the fiber 50 itself is twisted, the finished fiber 50 is wrapped in a spiral with plastic 23, which enhances the bipolar effect. The plastic layer 23 is thus printed on the carbon fiber layer 20. The result is a strand 25 of a plastic fiber 50. The strand 25 can first be wound onto another roller 26. This fiber 50 may also be referred to as a bipolymer yarn.
Eine Möglichkeit besteht darin, mit der Faser 50 funktionelle Bekleidung (alles was man am Körper trägt) herzustellen. Kleidung könnte sich an die Außentemperatur anpassen, indem der Stoff dichter wird und damit besser isoliert oder sich weitet, um mehr Wärme vom Körper abzuführen. Die Kleidung könnte auch Funktionen haben beim Anziehen, für den perfekten Halt bzw. Hervorhebung bestimmter Körperregionen. In der Medizintechnik wären Prothesen oder ein Gips mit einer solchen Faser 50 denkbar, die sich durch die Körpertemperatur perfekt anpassen. Es sind auch andere Medizingeräte denkbar zur Nutzung von Bipolymermatierialien, wie beispielsweise ein Stent aus Bipolymermaterial oder einem Gewebe aus Fasern mit entsprechenden Schichten. In allen Anwendungen in der Medizin in derOne possibility is to use the fiber 50 to make functional clothing (everything you wear on your body). Clothes could adapt to the outside temperature by making the fabric more dense and thus better insulating or expanding to dissipate more heat from the body. The clothing could also have functions when putting on, for the perfect hold or emphasis of certain body regions. In medical technology, prostheses or a plaster with such a fiber 50 would be conceivable, which adapt perfectly to the body temperature. Other medical devices are also conceivable for use with bipolymer materials, such as a stent of bipolymer material or a fabric of fibers with corresponding layers. In all applications in medicine in the
Formgedächtnismaterialien eingesetzt werden, können diese durch Bipolymermaterialien ersetzt werden. Shape memory materials are used, these can be replaced by Bipolymermaterialien.
Die Faser 50 kann auch in Klebstoffen eingesetzt werden. Die Faser kann geordnet oder ungeordnet in dem Klebstoff angeordnet sein. Bei Wärmeeinwirkung kräuselt sich die Faser 50 und verformt den Klebstoff, was zur Ablösung des Klebstoffes vom Untergrund führt. Dabei wird ein Klebestreifen so präpariert, dass, wenn der Klebestreifen erhitzt wird, sich die Faser kräuselt bzw. zusammenzieht und den Klebestreifen dadurch ablöst. In der praktischen Anwendung könnten Klebestreifen mit einem Föhn einfach und rückstandsfrei entfernt werden. The fiber 50 can also be used in adhesives. The fiber may be ordered or disordered in the adhesive. Upon exposure to heat, the fiber 50 curls and deforms the adhesive, resulting in the release of the adhesive from the substrate. In this case, an adhesive strip is prepared so that when the adhesive strip is heated, the fiber curls or shrinks and thereby peel off the adhesive strip. In practical use, adhesive strips could be removed easily and without residue using a hair dryer.
Inspiriert ist diese Anwendung durch die Verwendung vonThis application is inspired by the use of
Formgedächtnismetallen in der Waferproduktion. Die Wafer (Silizium zur Herstellung von Prozessoren) müssen während der Produktion sehr exakt und sehr stark fixiert werden aber später auch wieder gelöst werden. Dies geschieht dadurch, dass die Formgedächtnismetalle erhitzt werden und den Kleber dadurch ablösen. Shape memory metals in wafer production. The wafers (silicon for Production of processors) must be fixed very precisely and very strongly during production but later also be solved again. This happens because the shape memory metals are heated and thereby replace the adhesive.
Allgemein kann die Faser 50 als günstiger Ersatz fürIn general, the fiber 50 can be a cheap substitute for
Formgedächtnismaterialien eingesetzt werden. Unter anderem zur Fixierung oder Ablösung durch Wärme und zur Ausübung von Funktionen. Shape memory materials are used. Among other things, for fixing or detachment by heat and to perform functions.
Bezugszeichenliste : Endlosband List of Reference Numerals: endless band
Schicht layer
Schicht layer
Wärmemotor heat engine
Kreuz/Umlenkmittel Cross / deflection
Kreuz/Umlenkmittel Cross / deflection
Rolle role
Rolle role
warme Zone warm zone
kalte Zone cold zone
Isolierung / Trennebene Insulation / parting plane
Federmittel spring means
Federmittel spring means
Kunststoffextruder Plastic extruder
Düse jet
Strang strand
Lüfter Fan
Rolle role
Rolle mit Kohlefaserrovings Roll with carbon fiber rovings
Kohlefaser schicht Carbon fiber layer
Kunststoffextruder Plastic extruder
Düse jet
Aufgedruckte Kunststoffschicht Printed plastic layer
Aluminiumblock mit Verjüngung zur Erhitzung und Verdichtung beider Schichten Aluminum block with taper for heating and compaction of both layers
Strang für Endlosband Strand for endless band
Rolle zur Aufwicklung Roll for winding
Aufhängung suspension
Aufhängung suspension
Heizelement Unterbrechungselement heating element interruption element
Rohling/loses Doppelschichtbauteil Strangform mit Wellbereichen Arbeitszone Blank / loose double-layer component stranded form with corrugated areas working zone
Kunststoff plastic
Kunststoff plastic
Presse Press
Pneumatikzylinder pneumatic cylinder
Pressplatte press plate
Pressplatte press plate
Heizstrahler heater
Schwert sword
Knicke kinks
Rohr pipe
Rohr pipe
Heizelement heating element
Pneumatikzylinder pneumatic cylinder
Endlosband endless belt
PBT-Folie PBT film
Kohlenstofffaser Carbon fiber
zweischichtige Kunststoff-Faser Kohlefaser two-layer plastic fiber carbon fiber

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Wärmemotor zur Erzeugung mechanischer Energie mit einem bei 1. Heat engine for generating mechanical energy with a at
Temperaturänderungen sich in der Länge veränderbaren Endlosband (1), das um mindestens zwei Umlenkmittel (5,6) geführt ist, wobei eine Welle mit einem der Umlenkmittel (5,6) gekoppelt ist und mit einer  Temperature changes in the length variable endless belt (1) which is guided around at least two deflection means (5,6), wherein a shaft is coupled to one of the deflection means (5,6) and with a
Vorrichtung zur Energieabnahme verbunden ist, wobei das Endlosband (1) mindestens ein erstes und ein zweites Bandtrum aufweist, wobei zumindest ein Teil eines Bandtrumes direkt oder durch entsprechende Einrichtungen erwärmbar und/oder ein Teil desselben oder eines anderen Bandtrumes kühlbar ist, wobei das Endlosband (1) zur  Device for energy reduction is connected, wherein the endless belt (1) has at least a first and a second Bandtrum, wherein at least a portion of a Bandtrumes can be heated directly or by appropriate means and / or a part of the same or another Bandtrumes coolable, the endless belt ( 1) to
Längenänderung sich räumlich verformt und mindestens zwei Schichten (2, 3) Material unterschiedlicher Wärmeausdehnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) einen ersten Kunststoff aufweist und die zweite Schicht (3) einen zweiten Kunststoff oder  Length change is spatially deformed and at least two layers (2, 3) material of different thermal expansion, characterized in that the first layer (2) comprises a first plastic and the second layer (3) comprises a second plastic or
Kohlenstofffasern aufweist, wobei das Endlosband (1) unter  Carbon fibers, wherein the endless belt (1) below
Wärmeeinfluss reversibel verformbar ist.  Heat influence is reversibly deformable.
2. Wärmemotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Endlosbands (1) mindestens 0,1 mm beträgt, wobei die Dicke des Endlosbands (1) 5 cm oder weniger als 5 cm beträgt. 2. Heat engine according to claim 1, characterized in that the thickness of the endless belt (1) is at least 0.1 mm, wherein the thickness of the endless belt (1) is 5 cm or less than 5 cm.
3. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 3. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass ein Dehnungstrum (8 ) durch einen warmen Bereich, bspw. eine Kammer mit warmem Medium (7 ) oder  in that a strain (8) through a warm area, for example. A chamber with warm medium (7) or
Sonnenreflektoren, und ein Zugtrum (9 ) durch einen kühlen Bereich, bspw. eine Kammer mit kühlem Medium (6 ) geführt ist.  Sun reflectors, and a Zugtrum (9) through a cool area, eg. A chamber with cool medium (6) is guided.
4. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 4. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Endlosband (1) Wellbereiche aufweist.  characterized in that the endless belt (1) has corrugated areas.
5. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 5. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die nach außen und nach innen weisenden Wellbereiche zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet sind. characterized in that the outwardly and inwardly facing well regions are at least partially formed differently.
6. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schichten (2, 3) in den nach außen oder nach innen weisenden Wellbereichen unterbrochen oder geschwächt ist. 6. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the layers (2, 3) is interrupted or weakened in the outwardly or inwardly facing well regions.
7. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 7. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel (5, 6) als Kreuz oder Stern ausgebildet sind.  characterized in that the deflection means (5, 6) are formed as a cross or star.
8. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien zur Kühlung und Erwärmung entgegen der Drehrichtung des Endlosbandes (1), jeweils thermisch isoliert, in je einem Gehäuse geführt sind, in dem die beiden Bandtrume laufen. 8. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the media for cooling and heating against the direction of rotation of the endless belt (1), each thermally insulated, are each guided in a housing in which run the two Bandtrume.
9. Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosband (1) oder mehrere parallele Endlosbänder insbesondere mit dem Zugtrum in einem Sonnenkollektor geführt sind. 9. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the endless belt (1) or more parallel endless belts are guided in particular with the Zugtrum in a solar collector.
10. Endlosband (1, 47) mit einer ersten Schicht (2) und einer zweiten Schicht10. endless belt (1, 47) with a first layer (2) and a second layer
(3), wobei die Schichten (2, 3) miteinander verbunden sind, wobei die beiden Schichten (2, 3) unterschiedliche(3), wherein the layers (2, 3) are interconnected, the two layers (2, 3) being different
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei das Endlosband (1) in einem Wärmemotor nach einem der vorstehenden Ansprüche einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) einen ersten Kunststoff aufweist und die zweite Schicht (3) einen zweiten Kunststoff oder Kohlenstofffasern aufweist, wobei das Endlosband (1) unter Wärmeeinfluss reversibel verformbar ist. Thermal expansion coefficients, wherein the endless belt (1) can be used in a heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer (2) comprises a first plastic and the second layer (3) comprises a second plastic or carbon fibers, wherein the Endless belt (1) is reversibly deformable under the influence of heat.
11. Endlosband nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Endlosbands (1, 47) mindestens 0,1 mm beträgt, wobei die Dicke des Endlosbands (1, 47) 5 cm oder weniger als 5 cm beträgt. 11. An endless belt according to claim 10, characterized in that the thickness of the endless belt (1, 47) is at least 0.1 mm, wherein the thickness of the endless belt (1, 47) is 5 cm or less than 5 cm.
12. Endlosband nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Endlosbands (1) mindestens 0,5 mm beträgt. 12. An endless belt according to claim 10 or 11, characterized in that the thickness of the endless belt (1) is at least 0.5 mm.
13. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Endlosbands (1) im Bereich zwischen 1 cm und 1000 cm hegt. 13. Endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the endless belt (1) in the range between 1 cm and 1000 cm hedges.
14. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Endlosbands (1) zwischen 20 cm und 1000 cm liegt. 14 endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the endless belt (1) is between 20 cm and 1000 cm.
15. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten eine der Schichten (2, 3) aus Polyethylen besteht, wobei das Polyethylen eine Dichte von mehr als 0,955 g/cm3 und/oder einen Verzweigungsgrad von weniger als 1,3 Verzweigung pro 1000 C-Atome aufweist. 15. An endless belt according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the layers (2, 3) consists of polyethylene, wherein the polyethylene has a density of more than 0.955 g / cm 3 and / or a degree of branching of less than 1.3 Branching per 1000 C atoms.
16. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (2) gerecktes und getempertes HDPE (High Density Polyethylen) und die andere Schicht (3) gerecktes, ungetempertes HDPE aufweist. 16 endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that one layer (2) stretched and tempered HDPE (high density polyethylene) and the other layer (3) stretched, untempered HDPE.
17. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht Kohlenstofffasern aufweist. 17. An endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that a layer comprises carbon fibers.
18. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten Polyamid aufweist. 18. An endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the layers comprises polyamide.
19. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht Polybutylenterephthalat (PBT) aufweist, insbesondere aus Polybutylenterephthalat besteht. 19. An endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that a layer of polybutylene terephthalate (PBT), in particular consists of polybutylene terephthalate.
20. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten Graphen, insbesondere Graphene Nano Platelets als Zusatz aufweist. 20. An endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the layers graphene, in particular Graphene Nano Platelets has as an additive.
21. Endlosband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 3) in einer Faser ausgebildet sind, wobei die Faser zu einem Endlosband gewebt oder gewirkt ist. 21. An endless belt according to one of the preceding claims, characterized in that the layers (2, 3) are formed in a fiber, wherein the fiber is woven or knitted into an endless belt.
22. Verfahren zur Herstellung eines Endlosbands nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten (2, 3) durch Extrudieren hergestellt wird, wobei die Schichten in einem weiteren Schritt miteinander verbunden werden. 22. A method for producing an endless belt according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the layers (2, 3) is produced by extrusion, wherein the layers are joined together in a further step.
23. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 3) miteinander verklebt werden. 23. Method according to the preceding claim, characterized in that the layers (2, 3) are glued together.
24. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 3) durch geschmolzenen Kunststoff verbunden werden. 24. Method according to the preceding claim, characterized in that the layers (2, 3) are connected by molten plastic.
25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffschicht (23) mittels eines Extruders (21) auf eine Kohlefaser schicht (20) aufgebracht wird, wobei die aufgebrachte Kunststoffschicht (23) und/oder die Kohlefaserschicht (20) erhitzt wird/werden, wobei die Kunststoffschicht (23) und die Kohlefaserschicht (20) verdichtet werden. 25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic layer (23) by means of an extruder (21) on a carbon fiber layer (20) is applied, wherein the applied plastic layer (23) and / or the carbon fiber layer (20) heated is / are, wherein the plastic layer (23) and the carbon fiber layer (20) are compacted.
26. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Wärmeeinwirkung die Wellbereiche beim Durchlaufen von zwei ineinandergreifenden Rollen (7,8) gebildet werden. 26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that under heat the corrugated areas are formed when passing through two intermeshing rollers (7,8).
27. Verfahren nach dem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2, 3) beim Durchlaufen der Rollen (7,8) erwärmt und unter Druck zusammengefügt werden. 27. Method according to the preceding claims, characterized in that the layers (2, 3) are heated while passing through the rollers (7, 8) and joined together under pressure.
28. Faser (50), insbesondere zur Herstellung eines Endlosbandes (1, 47), gekennzeichnet durch eine erste Schicht und eine zweite Schicht, wobei die beiden Schichten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei die erste Schicht einen ersten Kunststoff (23) aufweist und die zweite Schicht einen zweiten Kunststoff oder Kohlenstofffasern (51) aufweist. 28 fiber (50), in particular for producing an endless belt (1, 47), characterized by a first layer and a second layer, wherein the two layers have different thermal expansion coefficients, wherein the first layer comprises a first plastic (23) and the second layer comprises a second plastic or carbon fibers (51).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020105374A1 (en) 2020-02-28 2021-09-02 Martin Huber Patent UG (haftungsbeschränkt) Double-layer component, heat engine with several spokes designed as a double-layer component and method for producing a double-layer component
DE102021131438A1 (en) 2021-11-30 2023-06-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Functional element with a plurality of actuators made of two-way shape memory polymers

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR854030A (en) 1938-12-03 1940-04-03 Bimetal motor device
US3430441A (en) 1967-09-19 1969-03-04 John L Adams Engine for converting energy by thermal expansion of solids
DE2617577A1 (en) 1975-04-23 1976-11-11 Ici Ltd COVER
DE2709207A1 (en) 1977-03-03 1978-09-07 Freudenberg Carl Fa Thermosensitive blind e.g. for greenhouse or car radiator - comprises steel foil laminated to closed cell foamed polyethylene foil, the laminate having slat openings
EP0369080A1 (en) 1988-11-18 1990-05-23 Roll-Screens, Inc. Multilayer plastic sheets and processes for the preparation thereof
DE19629237C2 (en) 1995-07-21 2001-07-19 Fraunhofer Ges Forschung Device for temperature-dependent shading of components
JP2001341223A (en) 2000-06-02 2001-12-11 Hiroshi Yui Mobile polymeric molded object, polymeric operating element, and applied product thereof
US20020019189A1 (en) 1999-11-17 2002-02-14 Blonder Greg E. Thermally movable plastic devices and toys
DE102008023200A1 (en) 2008-05-10 2009-11-12 Bleschke, Eckhard, Dipl.-Ing. Mechanical energy producing device for use as e.g. traction drive, in mobile spray-irrigation system, has expansion strand guided by chamber with warm medium and traction strand guided by chamber with cool medium
WO2010097022A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Feng Lianjie Cylinder belt-type ceramic generator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102044627A (en) 2009-10-22 2011-05-04 清华大学 Electrostrictive composite material and electrostrictive element

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR854030A (en) 1938-12-03 1940-04-03 Bimetal motor device
US3430441A (en) 1967-09-19 1969-03-04 John L Adams Engine for converting energy by thermal expansion of solids
DE2617577A1 (en) 1975-04-23 1976-11-11 Ici Ltd COVER
DE2709207A1 (en) 1977-03-03 1978-09-07 Freudenberg Carl Fa Thermosensitive blind e.g. for greenhouse or car radiator - comprises steel foil laminated to closed cell foamed polyethylene foil, the laminate having slat openings
EP0369080A1 (en) 1988-11-18 1990-05-23 Roll-Screens, Inc. Multilayer plastic sheets and processes for the preparation thereof
DE19629237C2 (en) 1995-07-21 2001-07-19 Fraunhofer Ges Forschung Device for temperature-dependent shading of components
US20020019189A1 (en) 1999-11-17 2002-02-14 Blonder Greg E. Thermally movable plastic devices and toys
JP2001341223A (en) 2000-06-02 2001-12-11 Hiroshi Yui Mobile polymeric molded object, polymeric operating element, and applied product thereof
DE102008023200A1 (en) 2008-05-10 2009-11-12 Bleschke, Eckhard, Dipl.-Ing. Mechanical energy producing device for use as e.g. traction drive, in mobile spray-irrigation system, has expansion strand guided by chamber with warm medium and traction strand guided by chamber with cool medium
WO2010097022A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Feng Lianjie Cylinder belt-type ceramic generator

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