DE102022203210A1 - Elastocaloric device, clamping and corresponding method for producing such a device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elastokalorische Vorrichtung (200; 300; 400), welche eingerichtet ist, einen ersten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts ein elastokalorisches Material Wärmeenergie abgibt, und einen zweiten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts das elastokalorische Material Wärmeenergie aufnimmt, wobei die elastokalorische Vorrichtung (200; 300; 400) aufweist: mehrere aus einem elastokalorischen Material ausgebildete Elemente (210; 310, 410), und zumindest zwei, einander gegenüberliegende Einspannungen (220; 320; 420), welche jeweilige Endabschnitte (211; 311; 411) eines jeden Elements (210; 310; 410) derart einspannen, dass lediglich ein zwischen den gegenüberliegenden Einspannungen (220; 320; 420) liegender Mittenabschnitt (212; 312; 412) eines jeden Elements (210; 310; 410) in den ersten Zustand und den zweiten Zustand zur Wärmenergieaufnahme und Wärmeenergieabgabe versetzt werden kann. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Einspannung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The invention relates to an elastocaloric device (200; 300; 400), which is set up to assume a first state in which an elastocaloric material releases heat energy based on the elastocaloric effect, and to assume a second state in which based on the elastocaloric effect, the elastocaloric material absorbs heat energy, the elastocaloric device (200; 300; 400) having: a plurality of elements (210; 310, 410) made of an elastocaloric material, and at least two opposing clampings (220; 320; 420), which clamp respective end sections (211; 311; 411) of each element (210; 310; 410) in such a way that only a central section (212; 312; 412) of each element (220; 320; 420) lying between the opposite clampings (220; 320; 420) 210; 310; 410) can be placed in the first state and the second state for absorbing and releasing thermal energy. Furthermore, the invention relates to a clamping and a corresponding manufacturing method.
Description
Die Erfindung betrifft eine elastokalorische Vorrichtung zum Austausch von Wärme, d.h. zur Wärmeenergieaufnahme und -abgabe, durch Verwendung eines elastokalorischen Materials. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einspannung zum Einspannen elastokalorischen Materials und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elastokalorischen Vorrichtung.The invention relates to an elastocaloric device for exchanging heat, i.e. for absorbing and releasing thermal energy, by using an elastocaloric material. The invention further relates to a clamping device for clamping elastocaloric material and a method for producing such an elastocaloric device.
Herkömmlicherweise werden eine oder mehrere derartige elastokalorischen Vorrichtungen in einer elastokalorischen Maschine verbaut bzw. aufgenommen. Derartige Vorrichtungen verwenden elastokalorische Materialien, die auch als sog. Formgedächtnislegierungen (FGL) bekannt sind. Bei derartigen pseudoelastischen Legierungen lässt sich durch Eintrag von Wärme durch eine Wärmequelle eine starke Formänderung induzieren. Entfernt man die Wärmequelle wieder, nimmt das Metall seine ursprüngliche Form wieder an. Dieser Effekt ist absolut reversibel. Damit einhergehend wird der umgekehrte Effekt, der sog. elastokalorische Effekt, genutzt. Über eine Formänderung des elastokalorischen Materials wird Umwandlungswärme des elastokalorischen Materials mit der Umgebung ausgetauscht, so dass das elastokalorische Material nach Wärmeenergieaustausch mit der Umgebung einen energetisch niedrigeren Zustand also vor dem Wärmeenergieaustausch einnehmen kann.Conventionally, one or more such elastocaloric devices are installed or accommodated in an elastocaloric machine. Such devices use elastocaloric materials, which are also known as so-called shape memory alloys (SMA). With such pseudoelastic alloys, a strong change in shape can be induced by applying heat from a heat source. If you remove the heat source, the metal returns to its original shape. This effect is absolutely reversible. This is accompanied by the reverse effect, the so-called elastocaloric effect. Through a change in shape of the elastocaloric material, conversion heat of the elastocaloric material is exchanged with the environment, so that after heat energy exchange with the environment, the elastocaloric material can assume a lower energy state, i.e. before the heat energy exchange.
Im Speziellen wird das elastokalorische Material einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, so dass es bei diesem zu einer kristallinen Phasenumwandlung kommt und sich dabei erwärmt. Diese entstehende Wärme wird beispielsweise wieder über eine Wärmesenke abgeführt, so dass das Material wieder auf die Ausgangstemperatur abkühlt. Wird nun die mechanische Beanspruchung entfernt d.h. es folgt eine Entspannung des Materials, so verringert sich die Ordnung und das Material kühlt sogar auf einen Wert unterhalb der Ausgangstemperatur ab, so dass es nun thermische Energie bzw. Wärmeenergie aus der Umgebung aufnehmen kann. Durch zyklische Be- und Entlastung des elastokalorischen Materials kann somit im Sinne einer elastokalorischen Wärmepumpe eine entsprechende Wärmezufuhr und -abfuhr realisiert werden.In particular, the elastocaloric material is exposed to mechanical stress, so that a crystalline phase transformation occurs and it heats up in the process. This resulting heat is, for example, dissipated again via a heat sink so that the material cools back to the initial temperature. If the mechanical stress is now removed, i.e. the material is relaxed, the order is reduced and the material even cools down to a value below the initial temperature, so that it can now absorb thermal energy from the environment. By cyclically loading and unloading the elastocaloric material, appropriate heat supply and removal can be achieved in the sense of an elastocaloric heat pump.
Durch geeignete Steuerung der zyklischen Belastung und Entlastung bzw. Entspannung verbunden mit entsprechender Steuerung eines Fluidkreislaufs, welcher beispielsweise ein Kühlmittel wie Wasser aufweisen kann, lässt sich somit eine Wärmepumpe bzw. Kältemaschine realisieren.By suitable control of the cyclic loading and unloading or relaxation combined with appropriate control of a fluid circuit, which can have a coolant such as water, for example, a heat pump or refrigeration machine can be realized.
Die Einleitung mechanischer Kräfte auf das elastokalorische Material erfolgt herkömmlicherweise über eine Einspannung, über welche Zugkräfte von bis zu 1000 MPa aufgebracht werden können.The introduction of mechanical forces onto the elastocaloric material is conventionally carried out via a clamping device, through which tensile forces of up to 1000 MPa can be applied.
In
In dem dargestellten Fall ist eine Rolle 120 mit einem Element bzw. Draht 110 aus elastokalorischem Material umwickelt. Die Rolle 120 weist an Endabschnitten Einspannabschnitte 121 auf, über welche die Rolle 120 einspannbar und belastbar ist. Durch Einleitung mechanischer Kräfte kann der Draht 110 mechanisch belastet und durch Aufhebung dieser mechanischen Kräfte wieder entspannt werden. Weiterhin weist die Rolle 120 eine Wickelfläche 122 auf, welche bestimmungsgemäß mit dem Draht 110 aus elastokalorischem Material umwickelt wird. Dazu wird der Draht 110 aus elastokalorischem Material zunächst an einem Ende der Wickelfläche 122 mechanisch arretiert und mehrmals um die Wickelfläche 122 der Rolle 120 gewickelt.In the case shown, a
Anschließend wird der Draht 110 von der Rolle 120 ausgehend zu einem Gegenlager der elastokalorischen Vorrichtung 100 geführt, umgelenkt, zur Rolle 120 zurückgeführt und wiederum um die Wickelfläche 122 der Rolle 120 gewickelt. Das Gegenlager kann beispielsweise durch eine weitere Rolle 120 ausgebildet werden. Dieser Vorgang wird wiederholt bis die Wickelfläche 122 der Rolle 120 vollständig umwickelt ist. Die Drähte 110 werden somit, wie gezeigt, in zwei Ebenen E zwischen der Rolle 120 und dem Gegenlager aufgespannt.The
Diese aus dem Stand der Technik bekannte Art der Einspannung bringt jedoch eine Mehrzahl von Problemen mit sich.However, this type of clamping known from the prior art brings with it a number of problems.
Das Belasten / Entlasten bzw. Spannen/ Entspannen des Drahtes durch Einleitung und Aufhebung der mechanischen Kräfte auf die Rolle führt zu einer Relativbewegung des Drahtes gegenüber der Rolle an den Abschnitten, an welchen der Draht mit der Rolle in Kontakt ist, das heißt an der Wickelfläche. Dies bewirkt Reibung zwischen dem Draht und der Rolle und führt somit zu erhöhtem Verschleiß. Weiterhin führt die Ausführung der Einspannung in Form der Rolle dazu, dass der Draht im Biegeradius beansprucht wird und somit einer ungünstigen Deformationssituation ausgesetzt wird. Die Reibung und die ungünstige mechanische Belastung führen somit zu einer Reduzierung der Lebensdauer der elastokalorischen Vorrichtung.Loading/unloading or tensioning/relaxing the wire by introducing and canceling the mechanical forces on the roll leads to a relative movement of the wire with respect to the roll at the sections where the wire is in contact with the roll, i.e. on the winding surface . This causes friction between the wire and the roller and therefore leads to increased wear. Furthermore, the execution of the clamping in the form of the roller leads to the wire being stressed in the bending radius and thus being exposed to an unfavorable deformation situation. The friction and the unfavorable mechanical load thus lead to a reduction in the service life of the elastocaloric device.
Weiterhin erfordert die elastokalorische Vorrichtung für den Betrieb eine definierte Vorspannung. Wird der Draht in Folge einer Belastung/ eines Spannens nicht - wie beabsichtigt - elastisch, sondern plastisch verformt, wird die Vorspannung innerhalb der elastokalorischen Vorrichtung herabgesetzt und ist gegebenenfalls nicht mehr ausreichend. Eine plastische Verformung hat daher negative Auswirkungen auf die Kühl-/Wärmeleistung der elastokalorischen Vorrichtung.Furthermore, the elastocaloric device requires a defined preload for operation. If the wire is not deformed elastically as intended as a result of a load/tensioning, but rather plastically, the pretension within of the elastocaloric device is reduced and may no longer be sufficient. Plastic deformation therefore has a negative impact on the cooling/heating performance of the elastocaloric device.
Wird ein Draht darüber hinaus übermäßig plastisch verformt und reißt in der Folge, führt dies zum Ausfall des gesamten Drahtbündels bzw. der Drähte, welche in dergleichen Ebene E aufgespannt sind.If a wire is also excessively plastically deformed and subsequently breaks, this leads to the failure of the entire wire bundle or the wires that are stretched in the same plane E.
Darüber hinaus ist die Herstellung der elastokalorischen Vorrichtung mit einer Einspannung in Form der Rolle komplex. So muss die Vorspannung des aufzubringenden Drahtes während des Fügens, Wickelns und Montierens bis hin zur Verwendung durchgehend aufrechterhalten werden. Die genannten Herstellungsschritte können darüber hinaus nicht in einer gemeinsamen Aufspannvorrichtung realisiert werden, wodurch die Erhaltung der Vorspannung weiter erschwert wird.In addition, the production of the elastocaloric device with a clamping in the form of the roller is complex. The pre-tension of the wire to be applied must be maintained throughout during joining, winding and assembly until use. Furthermore, the manufacturing steps mentioned cannot be implemented in a common clamping device, which makes it even more difficult to maintain the preload.
Die zu erzielende Kühl-/Wärmeleitung der elastokalorischen Vorrichtung hängt in besonderer Weise von der Oberfläche des elastokalorischen Drahtes ab, welche mit einem zum Wärmeaustausch vorgesehenen Kühlmittel in Kontakt gelangt.The cooling/heat conduction to be achieved by the elastocaloric device depends in particular on the surface of the elastocaloric wire, which comes into contact with a coolant intended for heat exchange.
Eine Maßnahme, die Kühlleistung einer Vorrichtung zu erhöhen, besteht gemäß dem Stand der Technik daher darin, mehrere Einspannungen und/ oder mehrere Bündel in einer Einspannung zu kombinieren.According to the prior art, one measure to increase the cooling capacity of a device is to combine several clamps and/or several bundles in one clamp.
In
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elastokalorische Vorrichtung, eine Einspannung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elastokalorischen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, anhand welcher sich eine effizientere Kühlleistung und/oder ein höherer Ausfallschutz erzielen lassen.Against this background, it is the object of the present invention to provide an elastocaloric device, a clamping device and a method for producing an elastocaloric device, by means of which a more efficient cooling performance and/or a higher level of protection against failure can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch eine elastokalorische Vorrichtung nach Anspruch 1, eine Einspannung nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by an elastocaloric device according to claim 1, a clamping according to claim 13 and a method according to claim 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous refinements and further developments of the invention result from the dependent claims.
Die erfindungsgemäße elastokalorische Vorrichtung ist eingerichtet bzw. dazu ausgelegt, einen ersten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts ein elastokalorisches Material Wärmeenergie abgibt, und einen zweiten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts das elastokalorische Material Wärmeenergie aufnimmt, und die elastokalorische Vorrichtung weist auf:
- mehrere aus einem elastokalorischen Material ausgebildete Elemente, und
- zumindest zwei, einander gegenüberliegende Einspannungen, welche jeweilige Endabschnitte eines jeden Elements derart einspannen, dass lediglich ein zwischen den gegenüberliegenden Einspannungen liegender Mittenabschnitt eines jeden Elements in den ersten Zustand und den zweiten Zustand zur Wärmenergieaufnahme und Wärmeenergieabgabe versetzt werden kann.
- several elements made of an elastocaloric material, and
- at least two opposing clampings, which clamp respective end sections of each element in such a way that only a central section of each element lying between the opposing clampings can be placed in the first state and the second state for absorbing and releasing thermal energy.
Bevorzugt sind eine oder mehrere der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtungen in einer elastokalorischen Maschine verbaut bzw. aufgenommen.One or more of the elastocaloric devices according to the invention are preferably installed or accommodated in an elastocaloric machine.
Die jeweiligen Endabschnitte eines jeden Elements werden somit in vorteilhafterweise zwischen Abschnitten/Klemmteilen jeder Einspannung fest eingeklemmt bzw. eingespannt. Vorzugsweise erfolgt die Klemmung der jeweiligen Endabschnitte über eine Linien- oder Flächenpressung anhand der Klemmteile.The respective end sections of each element are thus advantageously firmly clamped or clamped between sections/clamping parts of each clamping. The respective end sections are preferably clamped using line or surface pressure using the clamping parts.
Der elastokalorische Effekt beschreibt die Eigenschaft bestimmter elastokalorischer Materialien, auf Änderung einer auf das Material ausgeübten mechanischen Belastung durch Abkühlung oder Erwärmung zu reagieren.The elastocaloric effect describes the property of certain elastocaloric materials to respond to changes in mechanical stress exerted on the material by cooling or heating.
Vorzugsweise sind die Einspannungen eingerichtet, den ersten und den zweiten Zustand der mehreren Elemente herbeizuführen, indem der erste Zustand durch Kraftausübung, z.B. durch Belasten bzw. Spannen, auf die mehreren Elemente über die Einspannungen und der zweite Zustand durch Entspannen der mehreren Elemente unter Aufhebung der Kraftausübung bewirkt wird.Preferably, the clamps are set up to bring about the first and second states of the plurality of elements by the first state by exerting force, for example by loading or tensioning, on the plurality of elements via the clamps and the second state is effected by relaxing the several elements while canceling the exertion of force.
Bevorzugt können zwei sich gegenüberliegende Einspannungen und die mehreren Elemente eine elastokalorische Zelle bilden, wobei mehrere solcher Zellen in der elastokalorischen Vorrichtung vorgesehen sein können.Preferably, two opposing clamps and the plurality of elements can form an elastocaloric cell, and several such cells can be provided in the elastocaloric device.
Wird eine mechanische Belastung auf ein elastokalorisches Material aufgebracht, kommt es zu einer kristallinen Phasenumwandlung, wobei sich das elastokalorische Material erwärmt. In diesem ersten Zustand kann die entstehende Wärmeenergie an die Umgebung abgeführt werden, sodass das Material wieder auf die Ausgangstemperatur abkühlt. Wird die auf das elastokalorische Material wirkende mechanische Belastung in der Folge wieder entfernt, erfolgt die kristalline Phasenumwandlung in umgekehrter Weise, wobei sich das elastokalorische Material abkühlt. Entsprechend kann in diesem zweiten Zustand das elastokalorische Material Wärmeenergie aus der Umgebung aufnehmen. Durch zyklische Be- und Entlastung des Materials und entsprechende Wärmeenergiezufuhr und -abfuhr lässt sich ein Kreisprozess herstellen, mit dem man heizen, aber auch kühlen kann. Beispiele für elastokalorische Materialien sind Formgedächtnislegierungen wie Nickeltitan, welches bei mechanischer Belastung eine kristalline Phasenumwandlung von kubischer Austenit-Struktur zu einer metastabilen Martensit-Struktur vollzieht.When a mechanical load is applied to an elastocaloric material, a crystalline phase transformation occurs, whereby the elastocaloric material heats up. In this first state, the resulting thermal energy can be dissipated into the environment so that the material cools back to its original temperature. If the mechanical stress acting on the elastocaloric material is subsequently removed, the crystalline phase transformation occurs in the opposite manner, with the elastocaloric material cooling down. Accordingly, in this second state, the elastocaloric material can absorb heat energy from the environment. By cyclically loading and unloading the material and appropriately supplying and dissipating heat energy, a circular process can be created that can be used for heating but also for cooling. Examples of elastocaloric materials are shape memory alloys such as nickel titanium, which undergoes a crystalline phase transformation from a cubic austenite structure to a metastable martensite structure when subjected to mechanical stress.
Die Elemente aus elastokalorischem Material werden vorzugsweise als dünne Streifen, Rohre oder als Drähte ausgeführt, damit einem Volumen des Elements eine möglichst große Oberfläche zur Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme zur Verfügung steht.The elements made of elastocaloric material are preferably designed as thin strips, tubes or wires so that the largest possible surface area for heat emission and heat absorption is available to a volume of the element.
Eine mechanische Belastung kann bevorzugt durch Dehnung, Stauchung, Biegung, Scherung oder Torsion hervorgerufen werden, wobei die Verformung des Materials durch die mechanische Belastung innerhalb des elastischen Bereichs des Materials erfolgen sollte.A mechanical load can preferably be caused by stretching, compression, bending, shearing or torsion, whereby the deformation of the material due to the mechanical load should take place within the elastic range of the material.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße elastokalorische Vorrichtung derart gestaltet sein, dass die Mittenabschnitte der mehreren Elemente eine einheitliche Länge aufweisen und/oder die jeweiligen Endabschnitte der Elemente feststehend in den Einspannungen eingeklemmt sind.Furthermore, the elastocaloric device according to the invention can be designed in such a way that the middle sections of the plurality of elements have a uniform length and/or the respective end sections of the elements are fixedly clamped in the clamps.
Vorteilhaft ist, dass die Endabschnitte der Elemente feststehend/unbeweglich gegenüber der Einspannung eingeklemmt sind. Somit ist die Reibung zwischen der Einspannung und den Elementen minimiert. Weiterhin findet bei mechanischer Belastung der Elemente keine Relativbewegung zwischen der Einspannung und den Endabschnitten der Elemente statt. Damit kann eine Lebensdauer des Elements erhöht werden.It is advantageous that the end sections of the elements are clamped in a fixed/immovable manner relative to the clamping. This minimizes the friction between the clamping and the elements. Furthermore, when the elements are subjected to mechanical stress, there is no relative movement between the clamping and the end sections of the elements. This can increase the lifespan of the element.
Vorteilhaft ist weiterhin ein einzelnes Einklemmen der Elemente in der Einspannung über die jeweiligen Endabschnitte. Dadurch fällt bei Reißen eines Elements nur eben jenes Element aus, während die elastokalorische Vorrichtung mit übrigen Elementen aufgrund der Einzeleinspannung weiterhin betriebsfähig bleibt. Weiterhin werden dadurch im Idealfall ausschließlich die Mittenabschnitte belastet und entlastet bzw. gespannt und entspannt, um Wärmeenergie abzugeben oder aufzunehmen. Die Mittenabschnitte sollen bevorzugt keine weiteren Belastungen, wie Reibung, erfahren, so dass die Lebensdauer der Elemente erhöht ist. Die einheitliche Länge der Mittenabschnitte bewirkt vorzugsweise, dass die mechanische Belastung für alle Mittenabschnitte gleich ist. Erfolgt die mechanische Belastung beispielsweise durch Dehnung, erfahren alle Mittenabschnitte aufgrund der einheitlichen Länge die gleiche Dehnung und liefern folglich eine gleiche Wärmeleistung. Die Varianz zwischen den einzelnen Elementen wird somit minimiert.It is also advantageous to clamp the elements individually in the clamping via the respective end sections. As a result, if an element tears, only that element fails, while the elastocaloric device with other elements remains operational due to the individual clamping. Furthermore, ideally only the central sections are loaded and relieved or tensioned and relaxed in order to release or absorb thermal energy. The middle sections should preferably not experience any further loads, such as friction, so that the service life of the elements is increased. The uniform length of the middle sections preferably ensures that the mechanical load is the same for all middle sections. If the mechanical load occurs, for example, through stretching, all middle sections experience the same stretching due to the uniform length and therefore deliver the same heat output. The variance between the individual elements is thus minimized.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße elastokalorische Vorrichtung derart verwirklicht sein, dass eine jeweilige Einspannung mehrere spheroidförmige/ellipsoidförmige Schalenelemente in unterschiedlicher Größe aufweist, die derart ineinandergefügt sind, dass die Endabschnitte der mehreren Elemente zwischen angrenzenden Schalenelementen eingeklemmt sind.In addition, the elastocaloric device according to the invention can be implemented in such a way that a respective clamping has a plurality of spheroid-shaped/ellipsoid-shaped shell elements of different sizes, which are fitted into one another in such a way that the end sections of the plurality of elements are clamped between adjacent shell elements.
Ein Rotationsspheroid/-ellipsoid ist eine dreidimensionale Entsprechung einer kreisförmigen oder ellipsenförmigen Fläche, welche aufgrund deren Drehung um eine ihrer Achsen entsteht. Entsprechende Schalenelemente entstehen daher bevorzugt durch Rotation von kreisförmigen oder ovalen/elliptischen Flächen. Vorzugsweise werden auf diese Weise halbschalenförmige Elemente ausgebildet, welche konstruktiv, beispielsweise durch unterschiedliche Dimensionierung, ineinanderfügbar sind.A spheroid/ellipsoid of revolution is a three-dimensional equivalent of a circular or elliptical surface, which is created due to its rotation about one of its axes. Corresponding shell elements are therefore preferably created by rotating circular or oval/elliptical surfaces. Half-shell-shaped elements are preferably formed in this way, which can be structurally fitted into one another, for example through different dimensions.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße elastokalorische Vorrichtung derart weitergebildet sein, dass ein erstes Schalenelement und ein daran angrenzendes zweites Schalenelement Endabschnitte aus einem einstückigen ersten Bündel aus mehreren Elementen einklemmen, und das zweite Schalenelement und ein daran angrenzendes drittes Schalenelement Endabschnitte aus einem sich von dem ersten Bündel unterscheidenden einstückigen zweiten Bündel aus mehreren Elementen einklemmen.Furthermore, the elastocaloric device according to the invention can be further developed in such a way that a first shell element and a second shell element adjacent thereto clamp end sections from a one-piece first bundle made of several elements, and the second shell element and a third shell element adjacent thereto clamp end sections from a bundle which is different from the first bundle into a one-piece second bundle made up of several elements.
Bevorzugt umfasst ein Bündel mehrere Elemente, welche in vordefinierter Weise geometrisch angeordnet sind. Beispielsweise sind die mehreren Elemente in einer kreisförmigen oder ellipsenförmigen Anordnung ausgerichtet. Bei mehreren Bündeln entsteht somit eine konzentrische Anordnung der Bündel radial, zum Beispiel kreisförmig oder ellipsenförmig, um eine gemeinsame Längsachse der angrenzenden Schalenelemente.A bundle preferably comprises several elements which are geometric in a predefined manner are arranged. For example, the multiple elements are aligned in a circular or elliptical arrangement. In the case of several bundles, a concentric arrangement of the bundles arises radially, for example in a circle or an ellipse, around a common longitudinal axis of the adjacent shell elements.
Weiterhin ist ein Bündel bevorzugt zwischen ineinandergefügten bzw. angrenzenden Schalenelementen eingeklemmt. Ein Bündel kann auch einstückig derart ausgeführt sein, dass es mehrere zusammenhängende bzw. miteinander verbundene bzw. einstückige Elemente aufweist.Furthermore, a bundle is preferably clamped between nested or adjacent shell elements. A bundle can also be designed in one piece in such a way that it has several coherent or interconnected or one-piece elements.
Alternativ kann die elastokalorische Vorrichtung derart weitergebildet sein, dass das erste Schalenelement, das daran angrenzende zweite Schalenelement und das daran angrenzende dritte Schalenelement Endabschnitte eines einzigen einstückigen Bündels einklemmen. Mit anderen Worten kann sich das einzige einstückige Bündel mit dessen zusammenhängenden Elementen über mehrere Schalenelemente erstrecken.Alternatively, the elastocaloric device can be further developed in such a way that the first shell element, the second shell element adjacent thereto and the third shell element adjacent thereto clamp end sections of a single, one-piece bundle. In other words, the single one-piece bundle with its connected elements can extend over several shell elements.
Vorzugsweise unterscheiden sich die Bündel in der Dimensionierung der vordefinierten geometrischen Anordnung, beispielsweise im Durchmesser.The bundles preferably differ in the dimensions of the predefined geometric arrangement, for example in diameter.
Die ineinanderfügbaren Schalenelemente in Verbindung mit den Bündeln sind vorteilhaft, da eine bessere Bauraumausnutzung erzielt werden kann.The nestable shell elements in conjunction with the bundles are advantageous because better utilization of the installation space can be achieved.
Bevorzugt ist das erste Schalenelement als halbkugelförmige Schale mit einem kleinsten Radius oder als ellipsoidförmige Schale mit kleinsten Halbachsen ausgebildet, wobei jedes weitere Schalenelement als halbkugelförmige oder ellipsoidförmige Schale mit einem jeweils größeren Radius oder jeweils größeren Halbachsen an das jeweils nächste Schalenelement mit kleinerem Radius oder kleineren Halbachsen angrenzt. Weiterhin können die Schalenelemente als ellipsoidförmige Halbschalen ausgebildet sein.The first shell element is preferably designed as a hemispherical shell with a smallest radius or as an ellipsoid-shaped shell with the smallest semi-axes, with each further shell element as a hemispherical or ellipsoid-shaped shell with a larger radius or larger semi-axes attached to the next shell element with a smaller radius or smaller semi-axes adjacent. Furthermore, the shell elements can be designed as ellipsoidal half-shells.
Vorzugsweise weisen die halbkugelförmigen oder ellipsoidförmigen Schalen neben einem spheroidförmigen/ellipsoidförmigen Abschnitt weiterhin einen zylindrischen Abschnitt auf. Die Einklemmung der mehreren Elemente in dem zylindrischen Abschnitt bewirkt, dass die Belastung der Elemente entlang deren Längsrichtung erfolgen kann und somit keine Belastung im Biegeradius erfolgt.Preferably, the hemispherical or ellipsoidal shells also have a cylindrical section in addition to a spheroidal/ellipsoidal section. The clamping of the several elements in the cylindrical section means that the loading of the elements can occur along their longitudinal direction and thus no loading occurs in the bending radius.
Alternativ sind angrenzende Schalenelemente über Befestigungsmittel gegeneinander verspannbar.Alternatively, adjacent shell elements can be braced against each other using fasteners.
Vorzugsweise sind die jeweiligen Einspannungen in Form einer Platte ausgebildet, die in Umfangsrichtung verteilt mehrere Spanneinrichtungen zum Einspannen von Endabschnitten jeweiliger Elemente aufweisen.Preferably, the respective clamps are designed in the form of a plate which has a plurality of clamping devices distributed in the circumferential direction for clamping end sections of respective elements.
Vorteilhaft ist, wenn die Platte als Kreisscheibe mit einer ebenen Oberfläche ausgeführt ist. Die Spanneinrichtungen können darüber hinaus sternförmig auf der Platte angeordnet sein.It is advantageous if the plate is designed as a circular disk with a flat surface. The clamping devices can also be arranged in a star shape on the plate.
Eine entsprechende Spanneinrichtung kann eine Aussparung und ein korrespondierendes in die Aussparung einsetzbares Spannelement aufweisen, wobei das Spannelement derart in die Aussparung einsetzbar ist, dass die Endabschnitte der mehreren Elemente zwischen der Aussparung und dem darin verspannten Spannelement eingespannt sind.A corresponding clamping device can have a recess and a corresponding clamping element that can be inserted into the recess, the clamping element being able to be inserted into the recess in such a way that the end sections of the plurality of elements are clamped between the recess and the clamping element clamped therein.
Vorteilhaft ist, wenn die Aussparung und das Spannelement formschlüssig ineinanderfügbar sind. Die Aussparungen und die Spannelemente können beispielsweise in der Art einer Nut-Feder-Verbindung verwirklicht werden, wobei die Elemente zwischen der Nut und der Feder eingeklemmt werden.It is advantageous if the recess and the clamping element can be fitted into one another in a form-fitting manner. The recesses and the clamping elements can, for example, be implemented in the manner of a tongue-and-groove connection, with the elements being clamped between the groove and the tongue.
Ein Bündel umfasst bevorzugt mehrere Elemente, welche gemeinsam in der Spanneinrichtung eingeklemmt sind. Eine Mehrzahl von Bündeln kann über die Umfangsrichtung der Platte verteilbar sein. Damit ist die Möglichkeit einer effizienten und skalierbaren Bauraumausnutzung gegeben, indem mehr Elemente in dem vorhandenen Bauraum aufnehmbar sind.A bundle preferably comprises several elements which are clamped together in the tensioning device. A plurality of bundles can be distributed over the circumferential direction of the plate. This makes it possible to make efficient and scalable use of installation space by allowing more elements to be accommodated in the existing installation space.
Die Aussparung und das korrespondierende in die Aussparung einsetzbare Spannelement klemmen bevorzugt jeweils Endabschnitte von Elementen eines Bündels ein.The recess and the corresponding clamping element that can be inserted into the recess preferably each clamp end sections of elements of a bundle.
Die Klemmung kann bevorzugt durch Crimpen, Kleben oder Schweißen abgesichert werden.The clamping can preferably be secured by crimping, gluing or welding.
Bevorzugt weist das Spannelement eine weitere Aussparung auf, in die ein weiteres korrespondierendes in die weitere Aussparung einsetzbares Spannelement einsetzbar ist, wobei das weitere Spannelement derart in die weitere Aussparung einsetzbar ist, dass die Endabschnitte der mehreren Elemente zwischen der weiteren Aussparung und dem darin verspannten weiteren Spannelement eingespannt sind.The clamping element preferably has a further recess into which a further corresponding clamping element which can be inserted into the further recess can be inserted, the further clamping element being able to be inserted into the further recess in such a way that the end sections of the plurality of elements are between the further recess and the further clamped therein Clamping element are clamped.
Die weitere Aussparung und das korrespondierende in die weitere Aussparung einsetzbare weitere Spannelement klemmen bevorzugt jeweils Endabschnitte von Elementen eines anderen Bündels ein.The further recess and the corresponding further clamping element which can be inserted into the further recess preferably each clamp end sections of elements of a different bundle.
Bevorzugt sind die Einspannungen als Scheibe, vorzugsweise als Kreisscheibe, ausgebildet.The clamps are preferably designed as a disk, preferably as a circular disk.
Die erfindungsgemäße Einspannung zum Einklemmen von mehreren Elementen aus einem elastokalorischen Material weist auf:
- zumindest ein erstes Einspannungsteil und zweites Einspannungsteil, die derart ineinandergefügt sind, dass Endabschnitte der mehreren Elemente zwischen dem ersten Einspannungsteil und dem zweiten Einspannungsteil feststehend einklemmbar sind.
- at least a first clamping part and a second clamping part, which are fitted together in such a way that end portions of the plurality of elements can be fixedly clamped between the first clamping part and the second clamping part.
In Bezug auf die Einspannung ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.With regard to the clamping, the properties and advantages explained in connection with the elastocaloric device according to the invention arise in the same or similar way, which is why reference is made to the above statements in order to avoid repetition.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung, welche eingerichtet ist, einen ersten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts ein elastokalorisches Material Wärmeenergie aufnimmt, und einen zweiten Zustand einzunehmen, bei dem auf der Grundlage des elastokalorischen Effekts das elastokalorische Material Wärmeenergie abgibt, weist die folgenden Schritte auf:
- Einspannen von mehreren aus einem elastokalorischen Material ausgebildeten Elementen in zumindest zwei, einander gegenüberliegenden Einspannungen, welche jeweilige Endabschnitte eines jeden Elements derart einspannen, dass lediglich ein zwischen den gegenüberliegenden Einspannungen liegender Mittenabschnitt eines jeden Elements in den ersten Zustand und den zweiten Zustand zur Wärmenergieaufnahme und Wärmeenergieabgabe versetzt werden kann.
- Clamping a plurality of elements made of an elastocaloric material in at least two opposing clampings, which clamp respective end sections of each element in such a way that only a central section of each element lying between the opposing clampings is in the first state and the second state for thermal energy absorption and thermal energy release can be moved.
Vorteilhaft ist, wenn die Einspannungen in einer Aufnahme vorpositioniert werden. So kann der gesamte Herstellungsprozess sequentiell in der Aufnahme erfolgen. Teile der Einspannungen werden nacheinander zugestellt und die Elemente eines jeweiligen Bündels im direkt folgenden Teilprozess aufgebracht. Dabei werden die Elemente unter kontinuierlicher und homogener Vorspannung durch einen kontrollierten Elementverlegeprozess (Überwachung des Drahtzuges) über das gesamte Bündel aufgebracht. Somit ist ein montagefreundlicher Prozess gegeben, welcher weiterhin ein hohes Automationspotenzial bietet.It is advantageous if the clamps are pre-positioned in a holder. This means the entire manufacturing process can take place sequentially in the recording. Parts of the clamps are delivered one after the other and the elements of a respective bundle are applied in the immediately following sub-process. The elements are applied over the entire bundle under continuous and homogeneous pretension through a controlled element laying process (monitoring of the wire tension). This creates an assembly-friendly process that still offers high automation potential.
In Bezug auf das Verfahren ergeben sich darüber hinaus die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.With regard to the method, the properties and advantages explained in connection with the elastocaloric device according to the invention also arise in the same or similar way, which is why reference is made to the above statements to avoid repetition.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten elastokalorischen Vorrichtung. -
2 zeigt eine Ansicht von oben einer Kombination von zwei der aus dem Stand der Technik bekannten Einspannungen. -
3 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. -
4 zeigt eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung von3 . -
5A bis5C zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. -
6A bis6C zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Modifikation der ersten Ausführungsform. -
7 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten Bündeln. -
8 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. -
9 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten Bündeln. -
10A und10B zeigen eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit ersten Bündeln in konstruktiv abgewandelten Formen. -
11 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten und zweiten Bündeln. -
12 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten Bündeln und zweiten Bündeln in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. -
13 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elastokalorischen Vorrichtung gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten Bündeln und zweiten Bündeln anhand einer Explosionsdarstellung.
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1 shows a perspective view of an elastocaloric device known from the prior art. -
2 shows a view from above of a combination of two of the clamping devices known from the prior art. -
3 shows a perspective cross-sectional view of an elastocaloric device according to the invention according to a first embodiment of the invention. -
4 shows a longitudinal sectional view of the elastocaloric device according to the invention3 . -
5A until5C show a method according to the invention for producing the elastocaloric device according to the invention according to the first embodiment of the invention. -
6A until6C show the device according to the invention in a modification of the first embodiment. -
7 shows a perspective cross-sectional view of an elastocaloric device according to the invention according to a second embodiment of the invention with first bundles. -
8th shows a method according to the invention for producing the elastocaloric device according to the invention according to the second embodiment of the invention in a perspective exploded view. -
9 shows a perspective view of the elastocaloric device according to the invention according to the second embodiment of the invention with first bundles. -
10A and10B show a perspective view of the elastocaloric device according to the invention according to the second embodiment with first bundles in structurally modified shapes. -
11 shows a perspective cross-sectional view of an elastocaloric device according to the invention according to a modification of the second embodiment of the invention with first and second bundles. -
12 shows a perspective view of the elastocaloric device according to the invention according to the modification of the second embodiment of the invention with first bundles and second bundles in an exploded perspective view. -
13 shows a method according to the invention for producing the elastocaloric device according to the invention according to the modification of the second embodiment of the invention with first bundles and second bundles using an exploded view.
Im konkret dargestellten Fall sind die Elemente 210 als dünne Drähte mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Elemente 210 sind in Bündel gruppiert bzw. zusammengefasst, wobei jedes Bündel eine Mehrzahl von Elementen 210 aufweist, die miteinander verbunden sind. Jedes Bündel ist somit ein einstückiges Bündel aus mehreren zusammenhängenden Elementen 210. In jedem Bündel sind die einzelnen Elemente 210 eines Bündels radial um eine Längsachse LA der elastokalorischen Vorrichtung 200 in gleichem Radius angeordnet und bilden somit eine Gruppierung. Unterschiedliche Bündel weisen somit Elemente 210 auf, die in unterschiedlichen Radien um die Längsachse LA der elastokalorischen Vorrichtung 200 angeordnet sind. Innerhalb eines Bündels ist der Abstand der Elemente 210 zu der Längsachse LA somit jeweils einheitlich. In der gezeigten ersten Ausführungsform umfasst die elastokalorische Vorrichtung 200 drei konzentrische Bündel B1-B3 von Elementen 210.In the specifically illustrated case, the
Weiterhin weisen die Schalenelemente 221-224 eine konzentrische Bohrung B auf. Über diese Bohrung sind die Schalenelemente 221-224 mittels einem nicht gezeigten Befestigungsmittel miteinander bzw. gegeneinander verspannbar.Furthermore, the shell elements 221-224 have a concentric bore B. The shell elements 221-224 can be clamped together or against each other via this hole using a fastener (not shown).
Schritt 1 (Figur 5A)Step 1 (Figure 5A)
Die ersten Schalenelemente 221, welche den kleinsten Radius aufweisen, werden einander gegenüberliegend in einer nicht gezeigten Aufnahme vorpositioniert. Anschließend werden die mehreren Elemente 210 des ersten Bündels B1 auf die ersten Schalenelemente 221 aufgebracht, so dass die jeweiligen Endabschnitte 211 der Elemente 210 des ersten Bündels B1 in Kontakt mit den ersten Schalenelementen 221 sind und die Mittenabschnitte 212 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden ersten Schalenelementen 221 freiliegen.The
Schritt 2 (Figur 5B)Step 2 (Figure 5B)
Anschließend werden jeweils die zweiten Schalenelemente 222 mit dem nächstgrößeren Radius mit den ersten Schalenelemente 221 mit dem kleinsten Radius ineinandergefügt, so dass die Endabschnitte 211 eines jeden Elements 210 des ersten Bündels jeweils zwischen den angrenzenden Oberflächen der ersten Schalenelemente 221 und der zweiten Schalenelemente 222 feststehend eingeklemmt sind, während die Mittenabschnitte 212 weiterhin freiliegen.The
Schritt 3 (Figur 5C)Step 3 (Figure 5C)
Anschließend werden die mehreren Elemente 210 des zweiten Bündels B2 auf die zweiten Schalenelemente 222 aufgebracht, so dass die jeweiligen Endabschnitte 211 der Elemente 210 des zweiten Bündels B2 in Kontakt mit den zweiten Schalenelementen 222 sind und die Mittenabschnitte 212 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden zweiten Schalenelementen 222 freiliegen. Im Anschluss können weitere Schalenelemente (z.B. 223 in
Das einstückige erste Bündel wird zunächst von einem ersten Schalenelement 221 zu einem anderen ersten Schalenelement 221 geführt. Die ersten Schalenelemente 221 werden daraufhin um die Längsachse LA gedreht, wobei das einstückige Bündel zunächst an einem ersten zylindrischen Führungselement 2211 des anderen ersten Schalenelements 221 geführt wird und in eine in dem anderen ersten Schalenelement 221 ausgebildete Nut gelegt wird. Anschließend wird das einstückige Bündel um ein zweites Führungselement 2212 auf dem anderen ersten Schalenelement 221 geführt und anschließend zu dem einen ersten Schalenelement 221 zurückgeführt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis alle zylindrischen Führungselemente 2211 mit dem einstückigen Bündel belegt sind.The one-piece first bundle is initially guided from a
Das einstückige Bündel wird zunächst von dem einen ersten Schalenelement 221 zu dem anderen ersten Schalenelement 221 geführt. Anschließend wird das einstückige Bündel um ein erstes zylindrisches Führungselement 2211 geführt. In der Folge wird das einstückige Bündel zu dem einen Schalenelement 221 zurückgeführt und um ein zweites zylindrisches Führungselement 2212 geführt. Das einstückige Bündel wird folglich mäanderförmig auf die ersten Schalenelemente 221 aufgebracht. Ein beispielhaftes Ergebnis dieses Vorgangs ist in
Die elastokalorische Vorrichtung 300 umfasst mehrere aus einem elastokalorischen Material ausgebildete Elemente 310. Diese Elemente 310 sind in zwei einander gegenüberliegenden Einspannungen 320 eingespannt, wobei aufgrund der Querschnittansicht nur eine der beiden Einspannungen 320 gezeigt ist. Die sich gegenüberliegenden Einspannungen 320 und die elastokalorischen Elemente 310 können auch als eine oder mehrere elastokalorische Zellen vorgesehen werden.The
Im konkret dargestellten Fall sind die Elemente 310 als dünne Drähte mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Darüber hinaus sind die Elemente 310 in die vier ersten Bündel B11-B14 gruppiert bzw. zusammengefasst.In the specifically illustrated case, the
Die Einspannung 320 umfasst ein erstes Einspannungsteil 321, welches im dargestellten Fall als Platte/ Kreisscheibe ausgebildet ist. Das erste Einspannungsteil 321/ die Platte weist in Umfangsrichtung verteilt vier Spanneinrichtungen zum Einspannen von Endabschnitten 311 jeweiliger Elemente 310 der ersten Bündel B11-B14 auf.The clamping 320 comprises a
Das erste Einspannungsteil 321 / die Platte umfasst dazu auf einer Seite Vorsprünge, die Aussparungen 3211-3214 aufweisen, wobei korrespondierende in die Aussparungen 3211-3214 einsetzbare Spannelemente 3221-3224 vorgesehen sind. Die einsetzbaren Spannelemente 3221-3224 sind über ein Verbindungsteil zu einem zweiten Einspannungsteil 322 miteinander verbunden bzw. einstückig ausgebildet. Die Endabschnitte 311 der Elemente 310 werden zwischen angrenzenden Flächen der Aussparungen 3211-3214 und der korrespondierenden Spannelemente 3221-3224 feststehend eingeklemmt bzw. eingespannt.For this purpose, the
Mittenabschnitte 312 der Elemente 310 aller ersten Bündel B11-B14, welche zwischen den beiden gegenüberliegenden Einspannungen 320 liegen, weisen eine einheitliche Länge auf. Die Mittenabschnitte 312 liegen frei und sind somit für einen Wärmeaustausch mit der Umgebung eingerichtet.
Weiterhin weisen das erste Einspannungsteil 321 / die Platte, auf welcher die Vorsprünge mit den Aussparungen 3211-3214 ausgebildet sind, und das zweite Einspannungsteil 322, welches die Spannelemente 3221-3224 aufweist, eine konzentrische Bohrung auf. Über diese Bohrung sind die korrespondierenden Spannelemente 3221-3224 und die jeweiligen Aussparungen 3211-3214 mit einem Befestigungsmittel, im gezeigten Fall mit einer Schraube S, miteinander bzw. gegeneinander verspannbar.Furthermore, the
Das erste Einspannungsteil 321 / die Platte, welche die Aussparungen 3211-3214 aufweist, wird in einer nicht gezeigten Aufnahme vorpositioniert.The
Anschließend werden über die Spannelemente 3221-3224, auf welchen bereits die mehreren Elemente 310 der ersten Bündel B11-B14 angeordnet sind, die Aussparungen 3211-3214 der ersten Platte 321 gefügt, so dass die jeweiligen Endabschnitte 311 der Elemente 310 der ersten Bündel B11-14 in Kontakt zwischen den Aussparungen 3211-3214 und den Spannelementen 3221-3224 feststehend eingeklemmt sind und die Mittenabschnitte 312 freiliegen.Subsequently, the recesses 3211-3214 of the
Abschließend werden das erste Einspannungsteil 321 / die Platte und das zweite Einspannungsteil 322, welches die Spannelemente 3221-3224 aufweist, durch Einsetzen der Schraube S in die Bohrung gegeneinander verspannt.Finally, the
In dem dargestellten Fall sind die Verklemmung der Aussparungen 3211-3214 und der korrespondierenden Spannelemente 3221-3224 zusätzlich durch Verklebung/Verschweißung 331 und/oder durch Crimpen 332 (Verbindung durch plastische Verformung) der jeweiligen korrespondierenden Paarungen gesichert.In the case shown, the clamping of the recesses 3211-3214 and the corresponding clamping elements 3221-3224 are additionally secured by gluing/
Die in
Die in
Über eine Erhöhung der Anzahl der Spannelemente bzw. der ersten Bündel kann eine Erhöhung einer Packungsdichte der elastokalorischen Vorrichtung 310 bewirkt werden.By increasing the number of clamping elements or the first bundles, an increase in the packing density of the
Im konkret dargestellten Fall sind die Elemente 410 als dünne Drähte mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Darüber hinaus sind Elemente 410 in erste Bündel B11-B14 und zweite Bündel B21-B24 unterteilt.In the specifically illustrated case, the
Die Einspannung 420 umfasst ein erstes Einspannungsteil 421, im gezeigten Fall eine Platte, welche im dargestellten Fall als Kreisscheibe ausgebildet ist. Die Platte 421 bildet in Umfangsrichtung verteilt vier Spanneinrichtungen zum Einspannen von Endabschnitten 411 jeweiliger Elemente 410 der ersten Bündel B11-B14 aus.The clamping 420 comprises a
Das erste Einspannungsteil 421 bzw. die Platte umfasst dazu auf einer Seite Vorsprünge, die Aussparungen 4211-4214 aufweisen, wobei korrespondierende in die Aussparungen 4211-4214 einsetzbare Spannelemente 4221-4224 vorgesehen sind. Die einsetzbaren Spannelemente 4221-4224 sind über ein Verbindungsteil zu einem zweiten Einspannungsteil 422 miteinander verbunden. Die Endabschnitte 411 der Elemente 410 der ersten Bündel B11-B14 werden zwischen angrenzenden Flächen der Aussparungen 4211-4214 und der korrespondierenden Spannelemente 4221-4224 feststehend eingeklemmt bzw. eingespannt.For this purpose, the
Weiterhin sind in den Spannelementen 4221-4224 vier weitere Spanneinrichtungen zum Einspannen von Endabschnitten 411 jeweiliger Elemente 410 zweiter Bündel B21-B24 ausgebildet. Dazu umfassen die Spannelemente 4221-4224 weitere Aussparungen 4221'-4224', wobei korrespondierende in die weiteren Aussparungen 4221'-4224' einsetzbare weitere Spannelemente 4231-4234 vorgesehen sind. Die weiteren einsetzbaren Spannelemente 4231-4234 sind über ein weiteres Verbindungsteil zu einem dritten Einspannungsteil 423 miteinander verbunden. Die Endabschnitte 411 der Elemente 410 der ersten Bündel B11-B14 sind zwischen angrenzenden Flächen der weiteren Aussparungen 4221'-4224' und der korrespondierenden weiteren Spannelemente 4231-4234 feststehend eingeklemmt bzw. eingespannt.Furthermore, four further clamping devices for clamping end sections 411 of
Mittenabschnitte 412 der Elemente 410 aller ersten Bündel B11-B14 und aller zweiten Bündel B21-B24, welche zwischen den beiden gegenüberliegenden Einspannungen 420 liegen, weisen eine einheitliche Länge auf. Die Mittenabschnitte 412 liegen frei und sind somit für einen Wärmeaustausch mit der Umgebung eingerichtet.
Weiterhin weisen das erste Einspannungsteil 421/ die Platte, auf welcher die Vorsprünge mit den Aussparungen 4211-4214 ausgebildet sind, das zweite Einspannungsteil 422 , welches die Spannelemente 4221-4224 aufweist, und das dritte Einspannungsteil 423, welches die weiteren Spannelemente 4231-4234 aufweist, eine konzentrische Bohrung auf. Über diese Bohrung sind die korrespondierenden Spannelemente 4221-4224 und die jeweiligen Aussparungen 4211-4214 sowie die korrespondierenden weiteren Spannelemente 4231-4234 und die jeweiligen Aussparungen 4221'-4224' mit einem Befestigungsmittel, im gezeigten Fall mit einer Schraube S, miteinander verspannbar.Furthermore, the
Im Folgenden wird auf
Die Platte bzw. das erste Einspannungsteil 421, welches die Vorsprünge mit den Aussparungen 4211-4214 aufweist, das zweite Einspannungsteil 422, welches die Spannelemente 4221-4224 und die weiteren Aussparungen 4221'-4224' umfasst, und das dritte Einspannungsteil 423, welches die weiteren Spannelemente 4231-4234 umfasst, werden in einer nicht gezeigten Aufnahme vorpositioniert.The plate or the
Zunächst werden die weiteren Spannelemente 4231-4234 des dritten Einspannungsteils 423 mit den mehreren Elementen 410 der zweiten Bündel B21-B24 umwickelt.First, the additional clamping elements 4231-4234 of the
Anschließend wird das zweite Einspannungsteil 422 durch Aufbringen der weiteren Aussparungen 4221'-4224' auf die weiteren umwickelten weiteren Spannelemente 4231-4234 positioniert, so dass die jeweiligen Endabschnitte 411 der Elemente 410 der zweiten Bündel B21-24 zwischen den Aussparungen 4221'-4224' und den weiteren Spannelementen 4231-4234 feststehend eingeklemmt sind und die Mittenabschnitte 412 freiliegen.The
Anschließend werden die Spannelemente 4221-4224 des zweiten Einspannungsteils 422 mit den mehreren Elementen 410 der ersten Bündel B11-B14 umwickelt.The tensioning elements 4221-4224 of the
Danach wird das erste Einspannungsteil bzw. die Platte 421 durch Aufbringen der Aussparungen 4211-4214 auf die umwickelten Spannelemente 4221-4224 positioniert, so dass die jeweiligen Endabschnitte 411 der Elemente 410 der ersten Bündel B11-14 zwischen den Aussparungen 4211-4214 und den Spannelementen 4221-4224 feststehend eingeklemmt sind und die Mittenabschnitte 412 freiliegen.Thereafter, the first clamping part or
Abschließend werden die Platte/ das erste Einspannungsteil 421, das zweite Einspannungsteil 422, welches die Spannelemente 4221-4224 umfasst, und das dritte Einspannungsteil 423, welches die weiteren Spannelemente 4231-4234 umfasst, durch Einsetzen der Schraube S in die Bohrung miteinander verspannt.Finally, the plate/the
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention both individually and in any combination.
Claims (13)
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