WO2023006159A1 - Thermoelastische energiewandlungsvorrichtung zum erwärmen und abkühlen eines mediums - Google Patents

Thermoelastische energiewandlungsvorrichtung zum erwärmen und abkühlen eines mediums Download PDF

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WO2023006159A1
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WO
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thermoelastic
transition zone
housing
energy conversion
conversion device
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PCT/DE2022/200154
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Andreas Kircher
Klaus Seifert
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/06114—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of solid materials
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03G7/0614—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using shape memory elements
    • F03G7/06143—Wires

Definitions

  • Thermoelastic energy conversion device for heating and cooling a medium
  • the invention relates to a thermoelastic energy conversion device for heating or cooling a medium, for example a liquid or a gas, with at least one warm and cold zone.
  • thermoelastic element has a thermoelastic or mechanocaloric material (shape memory material) that undergoes a structural, diffusion-free phase transition when mechanical stress is applied. This usually involves a crystal lattice transformation between a high-temperature phase (austenite) and a low-temperature phase (martensite), so that the phase transition causes a temperature change in the material.
  • shape memory material shape memory material
  • An elastocaloric energy converter can have at least one flow channel, which serves as a media heating section for heating a medium, and at least one further flow channel, which serves as a media cooling section for cooling the medium.
  • the hot and cold zones must be separated from one another by a transition zone. The transition zone prevents the media from being able to flow unhindered between the flow channel of the media heating section and the flow channel of the media cooling section and in particular to flow unhindered directly from a warm inlet to a cold outlet of the energy conversion device.
  • thermoelastic element in the most advantageous possible working range of the SMA material. If the thermoelastic element is to be stretched and relaxed in the transition zone, it is advantageous to regulate the transition zone to a specific temperature level.
  • a concern of the present invention is to provide a thermoelastic energy conversion device for heating and cooling a medium, in which a temperature level in the transition zone can be controlled to a desired temperature.
  • thermoelastic energy conversion device for controlling a temperature within a transition zone
  • the thermoelastic energy conversion device for heating and cooling a medium comprises a housing for accommodating a medium. At least one first and one second flow channel for guiding the medium are arranged in the housing. The at least one first and the at least one second flow channel are separated from one another by a transition zone. At least one passage valve for the inflow of the medium from the at least one first and second flow channel into the transition zone is arranged between the transition zone and at least one of the first and second flow channels.
  • At least one inlet and one outlet for the medium are provided on the housing of the thermoelastic energy conversion device for each flow channel. Due to the pressure drop between the inlets and outlets, there is always a certain overflow into the transition zone between the flow channel for the media heating section and the flow channel for the media cooling section.
  • the at least one passage or overflow valve between the transition zone and at least one of the first and second flow channels provides targeted control of the overflow/inflow of the medium from the at least one first and second flow channel into the transition zone.
  • At least one thermoelastic element is movably arranged between the first and second flow channel in the housing of the thermoelastic energy conversion device. When moving between the two flow channels, the at least one thermoelastic element can be moved through the transition zone.
  • the media flow from the at least one first and second flow channel into the transition zone is controlled as a function of a position of the at least one thermoelastic element during movement in the housing.
  • the redirection of cold or warm media from the respective flow channels into the transition zone can take place in a modulated or pulsed manner in order to reduce efficiency losses caused by the redirection of the cold or warm media into the transition zone.
  • the passage valve can be designed, for example, to open a passage section from one of the flow channels into the transition zone only when the at least one thermoelastic element is in the transition zone during its movement in the housing of the energy conversion device or is just before passing through the transition zone.
  • the transition zone is only tempered to a specific temperature level when the at least one thermoelastic element is located in the transition zone or shortly before passing through the transition zone.
  • thermoelastic energy conversion device can comprise a temperature sensor for detecting the temperature of the transition zone.
  • the at least one passage valve can be designed as a control valve which controls the volume flow of the medium from the at least one first and second flow channel into the transition zone as a function of a temperature detected by the temperature sensor.
  • thermoelastic energy conversion device in the transition zone can have an outlet and/or inlet valve as a supplement to the passage/overflow valve in order to reduce losses due to overflow of the medium supplied from the separation of the zones and/or to improve the flow profile of the medium supplied to generate medium.
  • thermoelastic energy conversion device for heating and cooling a medium.
  • Figure 1A shows a cross-sectional view of a circular embodiment of a thermoelastic energy conversion device with at least one passage valve between flow channels and a transition zone of the energy conversion device
  • FIG. 1B shows a further sectional view of a circular embodiment of a thermoelastic energy conversion device for heating and cooling a medium
  • FIG. 2A shows a perspective view of a tubular embodiment of a thermoelastic energy conversion device with at least one Passage valve between flow channels and a transition zone of the energy conversion device, and
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of a tubular embodiment of a thermoelastic energy conversion device with at least one passage valve between flow channels and a transition zone of the energy conversion device.
  • thermoelastic energy conversion device 1a in a circular or radial embodiment, as shown in Figures 1A and 1B, and a thermoelastic energy conversion device 1b in a tubular embodiment, as shown in Figures 2A and 2B, comprises a housing 10 for accommodating a medium 2 , which is heated and cooled in different partial areas of the housing 10 as it flows through the thermoelastic energy conversion device 1a, 1b.
  • At least one first flow channel 11 and at least one second flow channel 12 for guiding the medium 2 are arranged in the housing 10 .
  • the at least one first flow channel 11 is separated from the at least one second flow channel 12 by a transition zone 13 .
  • the transition zone can be separated from the at least one first flow channel 11 by a first partition wall 14 and from the at least one second flow channel 12 by a second partition wall 15 .
  • the thermoelastic energy conversion device 1a, 1b also includes at least one thermoelastic element 20 made of a thermoelastic material, which is arranged movably within the housing 10 between the at least one first and second flow channel 11, 12.
  • the at least one thermoelastic element 20 is mounted within the housing 10 in particular in such a way that the at least one thermoelastic element 20 can be moved through the transition zone 13 when moving between the at least one first and second flow channel 11, 12.
  • the at least one thermoelastic element 20 in the housing 10 can be moved on a circular path K about an axis of rotation D.
  • the at least one thermoelastic element 20 moves from the first flow channel 11 through the transition zone 13 into the second flow channel 12 or from the second flow channel 12 through the transition zone 13 into the first flow channel
  • the at least one thermoelastic element 20 is arranged within a plane/plane of rotation E in the housing 10 and can be moved on the circular path K within the plane E about the axis of rotation D.
  • the medium 2 flows past the at least one thermoelastic element 20 when flowing through the housing 10 tangentially to the plane E.
  • the at least one thermoelastic element 20 is mounted within the housing 10 in such a way that the at least one thermoelastic element 20 is stretched in its longitudinal direction when the at least one thermoelastic element 20 is in the at least one first flow channel 11 .
  • the at least one thermoelastic element 20 is thus heated during movement in the at least one first flow channel 11 .
  • the at least one first flow channel 11 therefore serves as a media heating section in the thermoelastic energy conversion device 1a.
  • thermoelastic element 20 is mounted within the housing 10 in such a way that the at least one thermoelastic element 20 is relaxed in its longitudinal direction when the at least one thermoelastic element 20 is in the at least one second flow channel
  • the at least one thermoelastic element 20 is therefore cooled during the movement in the at least one second flow channel 12 .
  • the at least one second flow channel 12 thus serves as a cooling section for the medium 2 .
  • the medium in the thermoelastic energy conversion device 1b of FIGS. 2A and 2B flows in the longitudinal direction of the housing 10, ie parallel to the axis of rotation D and thus perpendicular to the plane of rotation E1.
  • the tubular thermoelastic energy conversion device 1b can comprise only a single plane of rotation E1, in which the at least one thermoelastic element 20 is arranged within the housing 10 and can be moved about an axis of rotation D on a circular path K1 within the plane E1.
  • the plane E1 is arranged perpendicular to the axis of rotation D.
  • the at least one thermoelastic element 20 is mounted within the housing 10 in such a way that the at least one thermoelastic element 20 is stretched or relaxed during a movement on the circular path K1 depending on the position of the at least one thermoelastic element 20 on the circular path K1.
  • thermoelastic elements can be arranged in the housing 10 in different planes of rotation, as shown in FIG. 2A.
  • the tubular thermoelastic energy conversion device 1b comprises not only the at least one thermoelastic element 20 but also at least one second thermoelastic element 21 made of a thermoelastic material.
  • the at least one second thermoelastic element 21 is arranged longitudinally within a second plane/plane of rotation E2, which is parallel to and at a distance from the first plane E1 in the housing 10.
  • the at least one second thermoelastic element 21 can be moved about the axis of rotation D on a second circular path K2 within the second plane E2.
  • the at least one second thermoelastic element 21 is within the Housing 10 of the energy conversion device 1b mounted such that the at least one second thermoelastic element 21 is stretched or relaxed during movement along the second circular path K2 depending on its position.
  • the housing 10 is tubular.
  • the axis of rotation D for the rotation of the at least one thermoelastic element 20 and the at least one second thermoelastic element 21 is aligned in a longitudinal direction of the housing 10 .
  • thermoelastic elements 20 and 21 can also be mounted in their respective planes of rotation E1 and E2 in the tubular embodiment of the thermoelastic energy conversion device 1b in such a way that the thermoelastic elements are stretched in their longitudinal direction when they move in the rotational movement in the at least one first flow channel 11 are located. During the movement in the at least one first flow channel 11, the thermoelastic elements 20, 21 are therefore heated, so that the at least one first flow channel 11 serves as a heating section for the medium 2.
  • thermoelastic elements 20, 21 are mounted in their respective planes of rotation E1 and E2 in such a way that they are relaxed in their longitudinal direction when they are located in the at least one second flow channel 12 during the rotational movement. As a result, the thermoelastic elements 20, 21 in the at least one second flow channel 12 are cooled, so that the at least one second flow channel 12 serves as a media cooling path.
  • thermoelastic elements 20 are preferably in the plane of rotation E in the circular embodiment and a plurality of thermoelastic elements 20 and 21 in the tubular embodiment arranged in the planes of rotation E1 and E2.
  • the thermoelastic elements can be arranged between holding elements 41 , 42 in the longitudinal direction.
  • the holding elements 41 move as inner runners on a closed path 51.
  • the holding elements 42 move on an outer closed path 52 as external runners.
  • the at least one thermoelastic element 20 or the at least one second thermoelastic element 21 can be designed as a wire with shape memory (SMA wire).
  • the first or second holding elements can move along a profile element 60, which can be designed as a cam.
  • the holding elements 41 can move along the cam-shaped profile element 60.
  • the thermoelastic elements are in a stretched state during movement of their respective support elements on a portion 61 of the profile element 60 and in a relaxed state during movement on a subsection 62 of the cam-shaped profile element 60 .
  • the stretching or relaxation of the thermoelastic elements takes place during the movement of the inner holding elements along a section 63 of the cam-shaped profile element 60.
  • the partition walls 14 and 15, which separate the transition zone 13 from the at least one first flow channel 11 or the at least one second flow channel 12, can be slotted along their wall or provided with seals for the passage of the thermoelastic elements 20, 21.
  • the thermoelastic energy conversion devices 1a and 1b have at least one passage valve 70 for the inflow of the medium 2 from at least one of the first and second flow channels 11 , 12 into the transition zone 13 .
  • the at least one passage valve 70 is between at least one of the first and second flow channel 11, 12 and the transition zone 13 is arranged.
  • the at least one passage valve 70 can be arranged in at least one of the first and second partition walls 14, 15, for example.
  • the at least one flow valve 70 With the help of the at least one flow valve 70, a certain proportion of the media flow from at least one of the flow channels 11, 12 or from the cold or warm media inlet can be diverted into the transition zone 13 in order, for example, to stretch or relax the at least one thermoelastic element in one to carry out the most advantageous working range of the SMA material. This can advantageously take place in the transition zone 13 . With the aid of the at least one passage valve, the transition zone 13 can thus be specifically regulated to a specific temperature level. The at least one passage valve 70 thus enables additional controllability of output and efficiency in the thermoelastic energy conversion device.
  • the at least one passage valve 70 can be designed to provide a passage section for the medium 2 to flow into the transition zone 13 depending on the position of the at least one thermoelastic element
  • the at least one passage valve 70 can be designed to open the passage for medium 2 to flow into the transition zone 13 if the at least one thermoelastic element 20 or the at least one second thermoelastic element 21 is in the position during movement in the housing 10 Transition zone 13 or just before the transition zone 13, that is, just before passing the partition to the transition zone.
  • This embodiment makes it possible for the redirection of the media flow in one of the flow channels 11, 12 to take place in a modulated or pulsed manner in the transition zone, in order only to temper when the at least one thermoelastic element 20, 21 is in the transition zone or just before passing through the transition zone.
  • the tensioning or relaxation of the thermoelastic elements 20, 21 can take place within the temperature-controlled transition zone 13. Since the transition zone can be regulated to a specific temperature level by selectively redirecting the flow of media from the cold or warm flow channel, the stretching or relaxation of the at least one thermoelastic element 20 or the at least one second thermoelastic element 21 within the transition zone 13 can be carried out in one advantageous working range of the SMA material.
  • thermoelastic energy conversion device 1a and 1b can comprise a temperature sensor 80 for detecting the temperature of the transition zone.
  • the temperature sensor 80 can be arranged in the transition zone 13 .
  • the at least one passage valve 70 can be designed to control the inflow of the medium 2 from at least one of the first and second flow channels 11, 12 into the transition zone 13 depending on the temperature detected by the temperature sensor 80.
  • a control loop can be generated through which the volume flow of the medium 2 of at least one of the flow channels 11,
  • thermoelastic energy conversion devices 1a and 1b in addition to the at least one passage valve 70, an outlet valve 91, which enables the medium 2 to flow out of the transition zone 13, or an inlet valve 92, which enables the medium 2 to flow into the transition zone 13, to be available.
  • an outlet valve 91 which enables the medium 2 to flow out of the transition zone 13
  • an inlet valve 92 which enables the medium 2 to flow into the transition zone 13, to be available.
  • a passage valve 70 between the transition zone 13 and at least one of the flow channels 11, 12 is not limited to the embodiments of a circular or tubular thermoelastic energy conversion device shown in FIGS. 1A to 2B.
  • the proposed concept can be applied to any elastocaloric heating/cooling machine in which the warm and cold zones are separated from one another by a transition zone.

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Abstract

Eine thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung (1a, 1b) zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums (2) umfasst ein Gehäuse (10) zur Aufnahme des Mediums (2). In dem Gehäuse (10) sind mindestens ein erster und ein zweiter Strömungskanal (11, 12) zum Führen des Mediums (2) angeordnet. Der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Strömungskanal (11, 12) sind durch eine Transitionszone (13) voneinander getrennt. Zwischen der Transitionszone (13) und mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals (11, 12) ist mindestens ein Durchlassventil (70) zum Einströmen des Mediums (2) von mindestens einen des ersten und zweiten Strömungskanals (11, 12) in die Transitionszone (13) angeordnet.

Description

Beschreibung
Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums
Die Erfindung betrifft eine thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen eines Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, mit mindestens einer Warm- und Kaltzone.
Bei einer Energiewandlungsvorrichtung beziehungsweise einer Wärme- /Kältemaschine, die auf dem elastokalorischen Effekt beruht, wird eine Heizwirkung beziehungsweise Kühlwirkung durch reversible Umformung und Entspannung eines thermoelastischen Elements erzielt. Das thermoelastische Element weist ein thermoelastisches beziehungsweise mechanokalorisches Material (Formgedächtnis-Material) auf, das beim Anlegen einer mechanischen Spannung einen strukturellen diffusionslosen Phasenübergang durchläuft. Dabei handelt es sich üblicherweise um eine Kristallgitterumwandlung zwischen einer Hochtemperaturphase (Austenit) und einer Niedrigtemperaturphase (Martensit), so dass bei dem Phasenübergang eine Temperaturänderung des Materials hervorgerufen wird.
Ein elastokalorischer Energiewandler kann mindestens einen Strömungskanal, der als Medien-Aufheizstrecke zum Erwärmen eines Mediums dient, und mindestens einen weiteren Strömungskanal, der als Medien-Abkühlungsstrecke zum Abkühlen des Mediums dient, aufweisen. In derartigen elastokalorischen Wärme- /Kältemaschinen muss die Warm- und Kaltzone durch eine Transitionszone voneinander getrennt werden. Die Transitionszone verhindert, dass die Medien ungehindert zwischen dem Strömungskanal der Medien-Aufheizstrecke und dem Strömungskanal der Medien-Abkühlungsstrecke strömen können und insbesondere ungehindert direkt von einem Warmeinlass zu einem Kaltauslass der Energiewandlungsvorrichtung strömen können. Unter bestimmten Umständen ist es allerdings vorteilhaft, einen gewissen Anteil der Strömung aus dem kalten beziehungsweise warmen Medienzulauf in die Transitionszone umzuleiten, zum Beispiel um ein Dehnen beziehungsweise Entspannen eines thermoelastischen Elements in einem möglichst vorteilhaften Arbeitsbereich des SMA-Materials zu vollziehen. Wenn das Dehnen und Entspannen des thermoelastischen Elements in der Transitionszone geschehen soll, ist es vorteilhaft, die Transitionszone auf ein gezieltes Temperaturniveau zu regulieren.
Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums anzugeben, bei der ein Temperaturniveau in der Transitionszone auf eine gewünschte Temperatur geregelt werden kann.
Eine Ausführungsform einer derartigen thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung zum Regeln einer Temperatur innerhalb einer Transitionszone ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Die thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme eines Mediums. In dem Gehäuse sind mindestens ein erster und ein zweiter Strömungskanal zum Führen des Mediums angeordnet. Der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Strömungskanal sind durch eine Transitionszone voneinander getrennt. Zwischen der Transitionszone und mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals ist mindestens ein Durchlassventil zum Einströmen des Mediums von dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanals in die Transitionszone angeordnet.
Zum Ein- und Ausströmen des Mediums in den mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal sind an dem Gehäuse der thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung für jeden Strömungskanal mindestens ein Einlass und ein Auslass für das Medium vorgesehen. Durch Druckgefälle zwischen den Ein- und Auslässen findet immer ein gewisses Überströmen in die Transitionszone zwischen dem Strömungskanal für die Medien-Aufheizstrecke und dem Strömungskanal für die Medien-Abkühlungsstrecke statt. Erfindungsgemäß erfolgt durch das mindestens eine Durchlass- beziehungsweise Überströmventil zwischen der Transitionszone und mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals eine gezielte Steuerung des Überströmens/Einströmens des Mediums von dem mindesten einen ersten und zweiten Strömungskanal in die Transitionszone.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist in dem Gehäuse der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung mindestens ein thermoelastisches Element zwischen dem ersten und zweiten Strömungskanal beweglich angeordnet. Bei der Bewegung zwischen den beiden Strömungskanälen kann das mindestens eine thermoelastische Element durch die Transitionszone bewegt werden.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung erfolgt die Steuerung des Medienstroms von dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal in die Transitionszone in Abhängigkeit von einer Position des mindestens einen thermoelastischen Elements bei der Bewegung in dem Gehäuse.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann das Um leiten von Kalt- oder Warmmedien aus den jeweiligen Strömungskanälen in die Transitionszone moduliert beziehungsweise gepulst stattfinden, um Effizienzverluste durch das Umleiten der Kalt- oder Warmmedien in die Transitionszone zu verringern. Das Durchlassventil kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Durchlassstrecke von einem der Strömungskanäle in die Transitionszone nur dann zu öffnen, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element bei seiner Bewegung in dem Gehäuse der Energiewandlungsvorrichtung in der Transitionszone oder kurz vor der Durchfahrt durch die Transitionszone befindet. Dadurch wird die Transitionszone nur dann auf ein bestimmtes Temperaturniveau temperiert, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element in der Transitionszone oder kurz vor der Durchfahrt durch die Transitionszone befindet. Gemäß einerweiteren möglichen Ausführungsform kann die thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Transitionszone umfassen. Das mindestens eine Durchlassventil kann als ein Regelventil ausgebildet sein, welches den Volumenstrom des Mediums von dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal in die Transitionszone in Abhängigkeit von einer von dem Temperartursensor erfassten Temperatur regelt.
Gemäß einerweiteren möglichen Ausführungsform kann die thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung in der Transitionszone ein Auslass- und/oder Einlassventil als Ergänzung zu dem Durchlass-/Überströmventil aufweisen, um Verluste durch Überströmen des zugeführten Mediums aus der Trennung der Zonen zu verringern und/oder ein besseres Strömungsprofil des zugeführten Mediums zu erzeugen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsformen der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums zeigen, näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 A eine Querschnittsansicht einer zirkularen Ausführungsform einer thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung mit mindestens einem Durchlassventil zwischen Strömungskanälen und einer Transitionszone der Energiewandlungsvorrichtung,
Figur 1 B eine weitere Schnittansicht einer zirkulare Ausführungsform einer thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums,
Figur 2A eine perspektivische Ansicht einer tubulären Ausführungsform einer thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung mit mindestens einem Durchlassventil zwischen Strömungskanälen und einer Transitionszone der Energiewandlungsvorrichtung, und
Figur 2B eine Querschnittsansicht einer tubulären Ausführungsform einer thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung mit mindestens einem Durchlassventil zwischen Strömungskanälen und einer Transitionszone der Energiewandlungsvorrichtung.
Eine thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1a in zirkularer beziehungsweise radialer Ausführungsform, wie sie in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist, und eine thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1b in tubulärer Ausführungsform, wie sie in den Figuren 2A und 2B gezeigt ist, umfasst ein Gehäuse 10 zur Aufnahme eines Mediums 2, das beim Durchströmen der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1a, 1b in verschiedenen Teilbereichen des Gehäuses 10 erwärmt und abgekühlt wird.
In dem Gehäuse 10 sind mindestens ein erster Strömungskanal 11 und mindestens ein zweiter Strömungskanal 12 zum Führen des Mediums 2 angeordnet. Der mindestens eine erste Strömungskanal 11 ist durch eine Transitionszone 13 von dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 getrennt. Die Transitionszone kann beispielsweise durch eine erste Trennwand 14 von dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 und durch eine zweite Trennwand 15 von dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 getrennt sein.
Die thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1 a, 1 b umfasst des Weiteren mindestens ein thermoelastisches Element 20 aus einem thermoelastischen Material, das innerhalb des Gehäuses 10 zwischen dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal 11, 12 bewegbar angeordnet ist. Das mindestens eine thermoelastische Element 20 ist innerhalb des Gehäuses 10 insbesondere derart gelagert, dass das mindestens eine thermoelastische Element 20 bei der Bewegung zwischen dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal 11, 12 durch die Transitionszone 13 bewegbar ist. Gemäß der in den Figuren 1A und 1B gezeigten zirkularen Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1a ist das mindestens eine thermoelastische Element 20 in dem Gehäuse 10 auf einer Kreisbahn K um eine Drehachse D bewegbar. Dabei wird das mindestens eine thermoelastische Element 20 von dem ersten Strömungskanal 11 durch die Transitionszone 13 in den zweiten Strömungskanal 12 beziehungsweise von dem zweiten Strömungskanal 12 durch die Transitionszone 13 in den ersten Strömungskanal
11 bewegt.
Das mindestens eine thermoelastische Element 20 ist innerhalb einer Ebene/Rotationsebene E in dem Gehäuse 10 angeordnet und auf der Kreisbahn K innerhalb der Ebene E um die Drehachse D bewegbar. Bei der zirkularen Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1a strömt das Medium 2 bei einem Durchströmen des Gehäuses 10 tangential zu der Ebene E an dem mindestens einen thermoelastischen Element 20 vorbei.
Das mindestens eine thermoelastische Element 20 ist innerhalb des Gehäuses 10 derart gelagert, dass das mindestens eine thermoelastische Element 20 in seiner Längsrichtung gedehnt ist, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element 20 in dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 befindet. Das mindestens eine thermoelastische Element 20 ist somit bei der Bewegung in dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 erwärmt. Der mindestens eine erste Strömungskanal 11 dient daher bei der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1a als eine Medien-Aufheizstrecke.
Des Weiteren ist das mindestens eine thermoelastische Element 20 innerhalb des Gehäuses 10 derart gelagert, dass das mindestens eine thermoelastische Element 20 in seiner Längsrichtung entspannt ist, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element 20 in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal
12 befindet. Daher ist das mindestens eine thermoelastische Element 20 bei der Bewegung in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 abgekühlt. Der mindestens eine zweite Strömungskanal 12 dient somit für das Medium 2 als Abkühlungsstrecke.
Im Unterschied zu der zirkularen Ausführungsform strömt das Medium bei der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1b der Figuren 2A und 2B in Längsrichtung des Gehäuses 10, das heißt parallel zu der Drehachse D und somit senkrecht zu der Rotationsebene E1.
Die tubuläre thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1b kann nur eine einzige Rotationsebene E1 umfassen, in der das mindestens eine thermoelastische Element 20 innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet und auf einer Kreisbahn K1 innerhalb der Ebene E1 um eine Drehachse D bewegbar ist. Die Ebene E1 ist senkrecht zu der Drehachse D angeordnet. Das mindestens eine thermoelastische Element 20 ist innerhalb des Gehäuses 10 derart gelagert, dass das mindestens eine thermoelastische Element 20 bei einer Bewegung auf der Kreisbahn K1 in Abhängigkeit von der Position des mindestens einen thermoelastischen Elements 20 auf der Kreisbahn K1 gedehnt oder entspannt wird.
Gemäß einerweiteren möglichen Ausführungsform der tubulären Energiewandlungsvorrichtung 1b können thermoelastische Elemente in dem Gehäuse 10 in verschiedenen Rotationsebenen angeordnet sein, wie in Figur 2A gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst die tubuläre thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1b neben dem mindestens einen thermoelastischen Element 20 zusätzlich mindestens ein zweites thermoelastisches Element 21 aus einem thermoelastischen Material.
Das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 ist in Längsrichtung innerhalb einer zweiten Ebene/Rotationsebene E2, die parallel und in einem Abstand zu der ersten Ebene E1 in dem Gehäuse 10 liegt, angeordnet. Das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 ist auf einer zweiten Kreisbahn K2 innerhalb der zweiten Ebene E2 um die Drehachse D bewegbar.
Das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 ist innerhalb des Gehäuses 10 der Energiewandlungsvorrichtung 1b derart gelagert, dass das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 bei der Bewegung entlang der zweiten Kreisbahn K2 in Abhängigkeit von seiner Position gedehnt oder entspannt wird.
Bei der tubulären Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1b ist das Gehäuse 10 röhrenförmig ausgebildet.
Die Drehachse D für die Rotation des mindestens einen thermoelastischen Elementes 20 und des mindestens einen zweiten thermoelastischen Elements 21 ist in einer Längsrichtung des Gehäuses 10 ausgerichtet.
Ähnlich wie bei der zirkularen Ausführungsform können auch bei der tubulären Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung 1b die thermoelastischen Elemente 20 und 21 in ihren jeweiligen Rotationsebenen E1 und E2 derart gelagert sein, dass die thermoelastischen Elemente in ihrer Längsrichtung gedehnt sind, wenn sie sich bei der Rotationsbewegung in dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 befinden. Bei der Bewegung in dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 sind die thermoelastischen Elemente 20, 21 daher erwärmt, so dass der mindestens eine erste Strömungskanal 11 für das Medium 2 als eine Aufheizstrecke dient.
Des Weiteren sind die thermoelastischen Elemente 20, 21 in ihren jeweiligen Rotationsebenen E1 und E2 derart gelagert, dass sie in ihrer Längsrichtung entspannt sind, wenn sie sich während der Rotationsbewegung in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 befinden. Dadurch sind die thermoelastischen Elemente 20, 21 in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 abgekühlt, so dass der mindestens eine zweite Strömungskanal 12 als eine Medien-Abkühlungsstrecke dient.
Bei den thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtungen 1a und 1b sind vorzugsweise bei der zirkularen Ausführungsform eine Vielzahl von thermoelastischen Elementen 20 in der Rotationsebene E und bei der tubulären Ausführungsform eine Vielzahl von thermoelastischen Elementen 20 und 21 in den Rotationsebenen E1 und E2 angeordnet. Die thermoelastischen Elemente können in Längsrichtung zwischen Halteelementen 41 , 42 angeordnet sein. Die Halteelemente 41 bewegen sich als Innenläufer auf einer geschlossenen Bahn 51. Die Halteelemente 42 bewegen sich auf einer äußeren geschlossenen Bahn 52 als Außenläufer.
Das mindestens eine thermoelastische Element 20 beziehungsweise das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 kann als ein Draht mit Formgedächtnis (SMA-Draht) ausgebildet sein.
Um den thermoelastischen Elementen bei der Kreisbewegung eine radiale Längenänderung aufzuprägen können sich die ersten oder zweiten Halteelemente entlang eines Profilelements 60, das als ein Nocken ausgebildet sein kann, bewegen. Bei den schematischen Darstellungen der Figuren 1a und 1b können sich beispielsweise die Halteelemente 41 entlang des nockenförmigen Profilelements 60 bewegen. Die thermoelastischen Elemente befinden sich bei der Bewegung ihrer jeweiligen Halteelemente auf einem Abschnitt 61 des Profilelements 60 in einem gedehnten Zustand und bei der Bewegung auf einem Teilabschnitt 62 des nockenförmigen Profilelements 60 in einem entspannten Zustand. Das Dehnen beziehungsweise Entspannen der thermoelastischen Elemente erfolgt bei der Bewegung der inneren Halteelemente entlang eines Teilabschnitts 63 des nockenförmigen Profilelements 60.
Die Trennwände 14 und 15, die die Transitionszone 13 von dem mindestens einen ersten Strömungskanal 11 beziehungsweise dem mindestens einen zweiten Strömungskanal 12 trennen, können zum Durchlässen der thermoelastischen Elemente 20, 21 entlang ihrer Wandung geschlitzt oder mit Dichtungen versehen sein.
Die thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtungen 1a und 1b weisen mindestens ein Durchlassventil 70 zum Einströmen des Mediums 2 von mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals 11 , 12 in die Transitionszone 13 auf. Das mindestens eine Durchlassventil 70 ist zwischen mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals 11, 12 und der Transitionszone 13 angeordnet. Das mindestens eine Durchlassventil 70 kann beispielsweise in mindestens einer der ersten und zweiten Trennwand 14, 15 angeordnet sein.
Mit Hilfe des mindestens einen Durchlassventils 70 kann ein gewisser Anteil der Medienströmung aus mindestens einem der Strömungskanäle 11, 12 beziehungsweise aus dem Kalt- beziehungsweise Warm-Medienzulauf in die Transitionszone 13 umgeleitet werden, um beispielsweise ein Dehnen beziehungsweise Entspannen des mindestens einen thermoelastischen Elements in einem möglichst vorteilhaften Arbeitsbereich des SMA-Materials zu vollziehen. Dies kann vorteilhafterweise in der Transitionszone 13 geschehen. Mit Hilfe des mindestens einen Durchlassventils kann die Transitionszone 13 somit gezielt auf ein bestimmtes Temperaturniveau geregelt werden. Das mindestens eine Durchlassventil 70 ermöglicht bei der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung somit eine zusätzliche Regelbarkeit von Leistung und Wirkungsgrad.
Das mindestens eine Durchlassventil 70 kann dazu ausgebildet sein, eine Durchlassstrecke zum Einströmen des Mediums 2 in die Transitionszone 13 in Abhängigkeit von der Position des mindestens einen thermoelastischen Elements
20 beziehungsweise des mindestens einen zweiten thermoelastischen Elements
21 bei der Bewegung in dem Gehäuse 10 zu öffnen oder zu schließen.
Beispielsweise kann das mindestens eine Durchlassventil 70 dazu ausgebildet sein, die Durchlassstrecke zum Einströmen des Mediums 2 in die Transitionszone 13 zu öffnen, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element 20 beziehungsweise das mindestens eine zweite thermoelastische Element 21 bei der Bewegung in dem Gehäuse 10 in der Transitionszone 13 oder kurz vor der Transitionszone 13, das heißt, kurz vor dem Passieren der Trennwand zu der Transitionszone, befindet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass das Umleiten des Medienstroms in einem der Strömungskanäle 11, 12 in die Transitionszone moduliert beziehungsweise gepulst stattfinden kann, um nur zu temperieren, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element 20, 21 in der Transitionszone oder kurz vor der Durchfahrt durch die Transitionszone befindet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Spannen beziehungsweise Entspannen der thermoelastischen Elemente 20, 21 innerhalb der temperaturgeregelten Transitionszone 13 erfolgen. Da die Transitionszone durch das gezielte Um leiten des Medienstroms aus dem kalten beziehungsweise warmen Strömungskanal auf ein bestimmtes Temperaturniveau geregelt werden kann, kann somit das Dehnen beziehungsweise Entspannen des mindestens einen thermoelastischen Elements 20 beziehungsweise des mindestens einen zweiten thermoelastischen Elements 21 innerhalb der Transitionszone 13 in einem vorteilhaften Arbeitsbereich des SMA-Materials vollzogen werden.
Die thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung 1a und 1b kann gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Temperatursensor 80 zum Erfassen der Temperatur der Transitionszone umfassen. Der Temperatursensor 80 kann in der Transitionszone 13 angeordnet sein.
Bei dieser Ausführungsform kann das mindestens eine Durchlassventil 70 dazu ausgebildet sein, das Einströmen des Mediums 2 von mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals 11, 12 in die Transitionszone 13 in Abhängigkeit von der von dem Temperatursensor 80 erfassten Temperatur zu steuern. Dadurch kann ein Regelkreis erzeugt werden, durch den der Volumenstrom des Mediums 2 von mindestens einem der Strömungskanäle 11 ,
12 in die Transitionszone 13 geregelt werden kann.
Gemäß einerweiteren möglichen Ausführungsform der thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtungen 1a und 1b kann zusätzlich zu dem mindestens einen Durchlassventil 70 ein Auslassventil 91 , das ein Ausströmen des Mediums 2 aus der Transitionszone 13 ermöglicht, oderein Einlassventil 92, das ein Einströmen des Mediums 2 in die Transitionszone 13 ermöglicht, vorhanden sein. Mit Hilfe von derartigen Auslass- beziehungsweise Einlassventilen können Verluste durch Überströmen des zugeführten Mediums aus den Trennungen der Zonen verringert und/oder ein besseres Strömungsprofil des zugeführten Mediums erzeugt werden.
Die vorgeschlagene Verwendung eines Durchlassventils 70 zwischen der Transitionszone 13 und mindestens einem der Strömungskanäle 11, 12 ist nicht auf die in den Figuren 1 A bis 2B gezeigten Ausführungsformen einer zirkularen beziehungsweise tubulären thermoelastischen Energiewandlungsvorrichtung beschränkt. Grundsätzlich kann das vorgeschlagene Konzept auf jegliche elastokalorische Wärme-/Kältemaschine angewendet werden, bei der die Warm- und Kaltzone durch eine Transitionszone voneinander getrennt sind.
Bezugszeichenliste
1a zirkulare/radiale thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung
1b tubuläre thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung
10 Gehäuse
11, 12 Strömungskanal
13 Transitionszone
14, 15 Trennwand
20, 21 thermoelastisches Element
31-34 Medien Ein- und Auslässe
41 , 42 Halteelement
51, 52 geschlossene Bahn
60 Profilelement/Nocken
61 -63 Teilbereiche des Profilelements
70 Durchlassventil
80 Temperatursensor
91 Auslassventil
92 Einlassventil

Claims

Patentansprüche
1. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung zum Erwärmen und Abkühlen eines Mediums, umfassend:
- ein Gehäuse (10) zur Aufnahme des Mediums (2),
-wobei in dem Gehäuse (10) mindestens ein erster und ein zweiter Strömungskanal (11, 12) zum Führen des Mediums (2) angeordnet sind, wobei der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Strömungskanal (11 , 12) durch eine Transitionszone (13) voneinander getrennt sind,
-wobei zwischen der Transitionszone (13) und mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals (11, 12) mindestens ein Durchlassventil (70) zum Einströmen des Mediums (2) von mindestens einen des ersten und zweiten Strömungskanals (11, 12) in die Transitionszone (13) angeordnet ist.
2. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend: einen Temperatursensor (80) zum Erfassen der Temperatur der Transitionszone (13).
3. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Durchlassventil (70) dazu ausgebildet ist, das Einströmen des Mediums (2) von dem mindestens einem des ersten und zweiten Strömungskanals (11, 12) in die Transitionszone (13) in Abhängigkeit von der vom dem Temperatursensor (80) erfassten Temperatur zu steuern.
4. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: ein Auslassventil (91) zum Ausströmen des Mediums (2) aus der Transitionszone (13).
5. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: ein Einlassventil (92) zum Einströmen des Mediums (2) in die Transitionszone (13).
6. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend:
- mindestens ein thermoelastisches Element (20) aus einem thermoelastischen Material,
-wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) innerhalb des Gehäuses (10) zwischen dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal (11, 12) bewegbar angeordnet ist.
7. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) innerhalb des Gehäuses (10) derart gelagert ist, dass das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung zwischen dem mindestens einen ersten und zweiten Strömungskanal (11, 12) durch die Transitionszone (13) bewegbar ist.
8. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das mindestens eine Durchlassventil (70) dazu ausgebildet ist, eine Durchlasstrecke zum Einströmen des Mediums (2) in die Transisitonszone (13) in Abhängigkeit von der Position des mindestens einen thermoelastischen Elements (20) bei der Bewegung in dem Gehäuse (10) zu öffnen oder zu schließen.
9. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das mindestens eine Durchlassventil (70) dazu ausgebildet ist, eine Durchlasstrecke zum Einströmen des Mediums (2) in die Transitionszone (13) zu öffnen, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung in dem Gehäuse (10) in der Transitionszone (13) befindet.
10. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
- wobei die Transitionszone (13) durch eine erste Trennwand (14) von dem mindestens einen ersten Strömungskanal (11) und durch eine zweite Trennwand (15) von dem mindestens einen zweiten Strömungskanal (12) getrennt ist, - wobei das mindestens eine Durchlassventil (70) in mindestens einer der ersten und zweiten Trennwand (14, 15) angeordnet ist.
11. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Durchlassventil (70) dazu ausgebildet ist, eine Durchlasstrecke zum Einströmen des Mediums in die Transitionszone (13) zu öffnen, wenn das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung in dem Gehäuse (10) durch die erste oder zweite Trennwand (14, 15) hindurch bewegt wird.
12. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) innerhalb des Gehäuses (10) derart gelagert ist, dass das mindestens eine thermoelastische Element (20) in seiner Längsrichtung gedehnt ist, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element (20) in dem mindestens einen ersten Strömungskanal (11) befindet, wodurch das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung in dem mindestens einen ersten Strömungskanal (11) erwärmt ist, -wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) innerhalb des Gehäuses (10) derart gelagert ist, dass das mindestens eine thermoelastische Element (20) in seiner Längsrichtung entspannt ist, wenn sich das mindestens eine thermoelastische Element (20) in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal (12) befindet, wodurch das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung in dem mindestens einen zweiten Strömungskanal (12) abgekühlt ist.
13. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12 wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) in dem Gehäuse (10) auf einer Kreisbahn (K, K1 , K2) um eine Drehachse (D) bewegbar ist und dabei von dem ersten Strömungskanal (11) durch die Transitionszone (13) in den zweiten Strömungskanal (12) oder von dem zweiten Strömungskanal (12) durch die Transitionszone (13) in den ersten Strömungskanal (11) bewegt wird.
14. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12
-wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) in Längsrichtung innerhalb einer Ebene (E) in dem Gehäuse (10) angeordnet und auf einer Kreisbahn (K) innerhalb der Ebene (E) um eine Drehachse (D) bewegbar ist, -wobei das Medium (2) bei einem Durchströmen des Gehäuses (10) tangential zu der Ebene (E) an dem mindestens einen thermoelastischen Element (20) vorbeiströmt.
15. Thermoelastische Energiewandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, umfassend:
- mindestens ein zweites thermoelastisches Element (21) aus einem thermoelastischen Material,
-wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) in Längsrichtung innerhalb einer ersten Ebene (E1 ) in dem Gehäuse (10) angeordnet und auf einer ersten Kreisbahn (K1) innerhalb der ersten Ebene (E1) um eine Drehachse (D) bewegbar ist,
-wobei das mindestens eine thermoelastische Element (20) innerhalb des Gehäuses (10) derart gelagert ist, dass das mindestens eine thermoelastische Element (20) bei der Bewegung entlang der ersten Kreisbahn (K1) in Abhängigkeit von seiner Position gedehnt oder entspannt wird,
-wobei das mindestens eine zweite thermoelastische Element (21) in Längsrichtung innerhalb einer zweiten Ebene (E2), die parallel und in einem Abstand zu der ersten Ebene (E1) in dem Gehäuses (10) liegt, angeordnet und auf einer zweiten Kreisbahn (K2) innerhalb der zweiten Ebene (E2) um die Drehachse (D) bewegbar ist,
-wobei das mindestens eine zweite thermoelastische Element (21) innerhalb des Gehäuses (10) derart gelagert ist, dass das mindestens eine zweite thermoelastische Element (21) bei der Bewegung entlang der zweiten Kreisbahn (K2) in Abhängigkeit von seiner Position gedehnt oder entspannt wird,
-wobei das Gehäuse (10) röhrenförmig ausgebildet ist und die Drehachse (D) in einer Längsrichtung des Gehäuses (10) ausgerichtet ist.
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