DE2527912C2 - Thermal magnet machine - Google Patents
Thermal magnet machineInfo
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Description
5555
Die Erfindung betrifft eine Thermomagnetmaschine der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 umrissenen Gattung.The invention relates to a thermal magnet machine as outlined in the preamble of claims 1 and 2 Genus.
Bei einer vorbekannten Thermomagnetmaschine dieser Gattung (DE-OS 20 01 999) besteht der Nachteil, daß zur Nutzbarmachung von Wärme niedriger Temperatur entweder extrem sensible wärmeempfindliche Ankerstücke benötigt werden oder tiefgekühlt oder stark erhitzt werden muß, was die Wirtschaftlichkeit derartiger Thermomagnetmaschinen deutlich einschränkt. In a previously known thermomagnetic machine of this type (DE-OS 20 01 999) there is the disadvantage that to utilize heat of low temperature either extremely sensitive heat-sensitive Anchor pieces are required or must be frozen or strongly heated, which affects the economy such thermomagnetic machines significantly restricts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftübertragung bei Thermomagnetmaschinen der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daB auch möglichst viel Wärme niedriger Temperatur genutzt werden kann, ohne extrem sensible Ankerstükke vorsehen oder tief kühlen bzw. stark erhitzen zu müssen.The invention is based on the object of the power transmission in thermal magnet machines to improve the genus mentioned at the beginning in such a way that as much heat at a low temperature as possible can also be used without extremely sensitive anchors or having to cool them deeply or heat them strongly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Thermomagnetmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. Anspruches 2 genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 und alterpativ mit den MerkmJen des kennzeichnenden Teilet' des Anspruches 2 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 3 und 4.According to the invention, this object is achieved in the case of a thermal magnet machine in the preamble of the claim 1 or claim 2 mentioned genus with the features of the characterizing part of the Claim 1 and alternatively with the MerkmJen of the characterizing Teilet 'of claim 2 solved Advantageous configurations of the invention are the subject matter of claims 3 and 4.
Die erfindungsgemäße Thermomagnetmaschine macht an ihrem Anker die thermische Änderung des ?<agnetisierzustandes bei der Curie-Temperatur im Zimmertemperaturbereich und darunter nutzbar für die Energieumwandlung aus dem natürlichen Wärmereservoir im Niedrigtemperaturbereich. Der Anker besteht vorzugsweise aus einer speziellen Legierung mit möglichst niedrigem Curiepunkt und gestattet einen schnellen Durchstrom von kühlendem oder erwärmendem Medium bei günstiger Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme. Der mit dem Anker verbundene und aus gleichem Material bestehende längere Zapfen kann sich vor dem Anker befinden und in der Position, welche in Hubrichtung gesehen am weitesten vom Magnetpol entfernt ist Dabei k«an er aber noch beinahe in Kontakt mit dem Magnetkern stehen, welch letzterer ausgehöhlt oder mit einer Paßbohrung für den Zapfen versehen sein kann, jedoch so, daß keine Berührung und Reibung zwischen Zapfen und Magnetkernmasse auftritt Alle anderen Teile der Maschine, die zum Obertragen der Bewegungen notwendig sind, bestehen aus nichtmagnetischem Material wie beispielsweise Hartelastikkunststoff. The thermal magnet machine according to the invention makes the thermal change of the armature ? <agnetisierstatuses at the Curie temperature in the room temperature range and below usable for the Energy conversion from the natural heat reservoir in the low temperature range. The anchor is there preferably made of a special alloy with the lowest possible Curie point and allows one rapid flow of cooling or warming medium with favorable heat emission and heat absorption. The longer pin connected to the anchor and made of the same material can move are located in front of the armature and in the position which is furthest from the magnetic pole in the direction of stroke far away, however, it is still almost in contact with the magnetic core, the latter being hollowed out or can be provided with a fitting bore for the pin, but so that no contact and friction All other parts of the machine that are used to transmit the Movements are necessary, consist of non-magnetic material such as hard elastic plastic.
Die Maschine ist beispielsweise als Langsamläufer ausgebildet um die für das Magnetisieren und Entmagnetisieren erforderlichen Gefügeumwandlungszeiten zu erzielen.The machine is designed, for example, as a slow runner for magnetizing and Demagnetize to achieve the necessary structural transformation times.
Wenn andererseits Schwungräder benutzt werden, ist die Kurbelwelle über eine Freilaufkupplung mit denselben verbunden, wobei die Freilaufkupplung zweckmäßig dann ausrastet, wenn der Anker am nächsten zu den Magnetpolflächen liegt, damit sich die Welle allein weiterdrehen kann. Die Freilaufkupplung rastet erst wieder ein, wenn die Gefügeumwandlung abgeschlossen ist und der Anker dann beispielsweise seinen unmagnetischen Zustand erreicht hat. Hierzu ist eine bestimmte, wenn auch kurze Zeitspanne erforderlich. Zu diesem Zweck ist die Welle entweder mit einer als Ausbuchtung ausgebildeten Kurbel unterbrochen oder mit einem Kurbelgetriebe ausgerüstet Die Steuerung des Freilaufes ist im Rhythmus der Hubbewegungen möglich, so daß trotz nicht weiter erhöhter Wärmezufuhr und nicht verstärkter Kältezufuhr ein gangbarer Arbeitsrhythmus der Thermomagnetmaschine gewährleistet ist. Die zeitliche Verminderung der Leistung kann durch Reihenschaltung in Taktarbeit von mehreren gleichartigen, jedoch phasenverschoben arbeitenden Magnetsystemen dieser Art kompensiert werden, so daß auch lauwarmes oder kühleres Wasser, wie es in der Natur vorkommt oder durch Sonnenenergie oder Erdwärme oder auch durch Wärmepumpen leicht zur Verfügung gestellt werden kann, also im Zimmertemperaturbereich oder dem Bereich der Erdwärme liegendes Wasser für die Energieerzeugung zu erschließen ist.If, on the other hand, flywheels are used, the crankshaft has an overrunning clutch connected to the same, the one-way clutch then disengaging expediently when the anchor on closest to the magnetic pole surfaces so that the shaft can continue to rotate on its own. The overrunning clutch only engages again when the structural transformation is complete and the anchor then, for example has reached its non-magnetic state. A certain, albeit short, period of time is required for this. For this purpose, the shaft is either interrupted by a crank designed as a bulge or equipped with a crank gear. The control of the freewheel is in rhythm with the Stroke movements possible, so that despite no further increased supply of heat and no increased supply of cold a viable working rhythm of the thermal magnet machine is guaranteed. The reduction in time the power can be achieved by series connection in clock work of several similar, but out of phase working magnet systems of this kind are compensated, so that even lukewarm or cooler water, as it occurs in nature or through solar energy or geothermal energy or also through heat pumps can be easily made available, i.e. in the room temperature range or the range of Geothermal water is to be developed for energy generation.
Der am Anker vorgesehene Zapfen kann massiv oder ausgehöhlt sein und ist porös bzw. enthält Löcher für den Durchfluß warmer und kalter Medien, welche über die beweglichen Zuleitungen herangeführt bzw. abgeführt werden. Sind seitliche Zwischenmagnete vorgesehen, wird der Anker zunächst durch deren Magnetfeld für eine erste Kaltphase angezogen, bei deren Erreichen er sofort wieder erwärmt wird, was selbst bei Verwendung nur eines Zwischenmagnetea problemlos möglich ist. Der nun unmagnetisch gewordene Anker wird aufgrund der Wirkung des Schwungrades weitergeschoben und erst bei Eintritt in das stärkere Magnetfeld des Endmagneten wieder abgekühlt, so daß er bis zum Anschlag an den Magnetpol des Endmagneten weitergetrieben wird. Dadurch läßt sich die Hublänge des Ankers verdreifachen. Beim Rücklauf wird der Anker durchgehend erwärmt, so daß er bis in seine Ausgangslage zurückkehren kann. Hierbei ist der Zapfen zum Verhüten von Wirbelströmen im Ankermaterial, wenn dieses für elektrischen Strom leitfähig ist, durch Anordnung seines Materials in Sägeschützen oder dergleichen mit vielen Zwischenisoküonen gegen elektrischen Stromfluß geschützt, welcher induziert werden könnte, wenn der Anker die verschiedenen magnetischen Felder schneidetThe pin provided on the anchor can be solid or hollowed out and is porous or contains holes for the flow of warm and cold media, which are brought in and out via the movable supply lines will. If lateral intermediate magnets are provided, the armature is initially activated by their magnetic field attracted for a first cold phase, when it is reached it is immediately warmed up again, which even with Use of only one intermediate magneta is possible without any problems. The now non-magnetic anchor is pushed further due to the action of the flywheel and only when entering the stronger one The magnetic field of the end magnet is cooled down again, so that it stops at the magnetic pole of the end magnet is driven on. This allows the stroke length of the armature to be tripled. When returning the armature is continuously heated so that it is up to in can return to its original position. The pin is used to prevent eddy currents in the anchor material, if this is conductive to electrical current, by placing its material in saw guns or the like with many intermediate isoküonen protected against electrical current flow which induces if the armature intersects the various magnetic fields
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Thermomagnetmaschine schematisch dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, exemplary embodiments of the thermomagnetic machine according to the invention are shown schematically shown, namely shows
F i g. 1 eine Prinzipskizze des in einen Magneten einfahrbaren, zapfenförmig ausgebildeten Ankers,F i g. 1 is a schematic diagram of the peg-shaped armature that can be retracted into a magnet,
Fig.2 eine Prinzipskizze eines abgewandelten Ankers, der zwischen seitlich angeordneten Vormagneten bis an das eine Ende eines Endmagneten vorgeschoben werden kann,2 shows a schematic diagram of a modified armature, which between the laterally arranged premagnets until one end of an end magnet can be advanced,
F i g. 3 eine Prinzipskizze der über eine Freilaufkupplung mit einem Schwungrad verbundenen Kurbelwelle, Fig.4 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Kurbelwelle, F i g. 5 eine Draufsicht auf F i g. 4, Fig.6 eine Draufsicht auf noch ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Kurbelwelle,F i g. 3 a schematic diagram of the crankshaft connected to a flywheel via an overrunning clutch, 4 is a side view of a modified one Embodiment of the crankshaft, FIG. 5 is a plan view of FIG. 4, Fig. 6 is a plan view of yet another modified embodiment of the crankshaft,
F i g. 7 eine Seitenansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Kurbelwelle und eines abgewandelten Ankers und Magneten und F i g. 8 eine Draufsicht auf die Kurbelwelle aus F i g. 7. In Fl g. 1 ist ein Magnet 1 zu erkennen, der eine Bohrung 2 enthält, mit der ein Anker 3 zusammenwirkt. Der zapfenförmig ausgebildete Anker 3 kann mehr oder weniger tief in die Bohrung 2 eingefahren werden und ragt in jedem Falle wenigstens ein Stück in die Bohrung hinein. Der Anker 3 kann auch teleskopartig zusammenschiebbar sein, beispielsweise während der Anzugphase des Magneten 1.F i g. 7 is a side view of a further modified embodiment of the crankshaft and one modified armature and magnet and F i g. 8 is a plan view of the crankshaft from FIG. 7th In Fl g. 1 shows a magnet 1 which contains a bore 2 with which an armature 3 interacts. The peg-shaped armature 3 can be moved more or less deeply into the bore 2 and in any case protrudes at least a bit into the bore. The anchor 3 can also be telescopic be collapsible, for example during the attraction phase of the magnet 1.
Der Ankers 3 enthält gemäß Fig. 1 im Inneren poröses Material 4, durch das ein Strömungsmedium hindurchströmen kann. Er ist mit einem plattenförmigen Deckel 5 versehen, der auch flachellipsoid- oder linsenartig ausgebildet sein kann. Im letztgenannten Fall ist die ihm gegenüberliegende Polfläche la des Magneten 1 entsprechend konkav ausgehöhlt.According to FIG. 1, the armature 3 contains porous material 4 inside, through which a flow medium can flow through. It is provided with a plate-shaped cover 5, which is also flat or ellipsoidal can be designed like a lens. In the latter case, the opposite pole face is la des Magnet 1 hollowed out in a correspondingly concave manner.
An der Außenseite des Deckels 5 ist eine Stange 6 angebracht, die mit einer Führungsrolle 7 zusammenwirkt und als Zugstange oder Pleuel dient.A rod 6, which cooperates with a guide roller 7, is attached to the outside of the cover 5 and serves as a tie rod or connecting rod.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 enthält der Anker 3 einen zapfenförmigen Kern 8 aus Thermoankermaterial, das zunächst magnetisch neutral ist. Dieser Kern kann innen hohl sein oder eine Kunststoffüllung enthalten. Der Anker 3 kann in den Raum 10 zwischen zwei Zwischenmagneten ti geschoben und zwischen dieselben bis in eine Position 9 vor einen Endmagnet 12 vorbewegt werden. Die Zwischenmagnete 11 bilden die erste Stufe des Hubweges des Zugankers 3 und liegen mit ihnen Polflächen rechtwinklig zur Bewegungsbahn des Ankers 3. Sie ziehen in der Kaltphase über deren Pole unter Vermeidung von Wirbelströmen den Anker 3 an. Der Endmagnet 12 zieht den Anker 3 nach Durchgang durch den Zwischenraum ίο 10 nach erneuter Warmphase bei neuer Kaltphase an.In the embodiment according to FIG. 2, the anchor 3 contains a peg-shaped core 8 made of thermal anchor material, which is initially magnetically neutral. This core can be hollow on the inside or contain a plastic filling. The anchor 3 can be in the Space 10 pushed between two intermediate magnets ti and between the same up to a position 9 an end magnet 12 can be advanced. The intermediate magnets 11 form the first stage of the stroke of the Tie rod 3 and with them are pole faces at right angles to the trajectory of armature 3. They pull in the Cold phase to the armature 3 via their poles while avoiding eddy currents. The end magnet 12 pulls the armature 3 after passing through the space ίο 10 after another warm phase with a new cold phase.
Gemäß Fig.3 ist eine Kurbelstange 13 über ein Lager 14 an eine ausgebuchtete Kurbelwelle 15 angelenkt Die Kurbelwelle 15 enthält als Freilauf ausgebildete Einrastkurbellager 16 und Schaltringe 17 mit hier nicht dargestellter Steuerung für den Freilauf. Eine unterbrochene Hauptwelle 18 ist in Lagern 18a abgestützt Auf ihren beiden Enden sitzt jeweils ein kleines Zahnrad 19, das mit einem größeren Zahnrad 20 kämmt und von diesem angetrieben wird. Die Zahnräder 20 sitzen auf eint- außerhalb der Bewegungsbahn der Kurbeiwelle 15 verlaufenden Weile 21, die trotz Freilaufunterbrechung zur Synchronisation der Kurbelwelle dient, was insbesondere bei sehr langen Hauptwellen 18 mit zahlreichen darauf angebrachten Kurbeln 15 von Bedeutung istAccording to Figure 3 is a connecting rod 13 over a Bearing 14 articulated to a bulged crankshaft 15 The crankshaft 15 contains as a freewheel trained latching crank bearings 16 and shift rings 17 with control, not shown here, for the freewheel. An interrupted main shaft 18 is supported in bearings 18a. Each of its ends is seated small gear 19 which meshes with a larger gear 20 and is driven by this. the Gears 20 sit on a shaft 21 extending outside the path of movement of the crankshaft 15, which is used to synchronize the crankshaft despite the interruption in freewheeling, which is particularly important for very long Main shafts 18 with numerous cranks 15 mounted thereon is important
Aus Fig.4 und 5 ist wiederum die unterbrochene Hauptwelle 18 zu erkennen, welche mit einem Schwungrad und/oder direkt mit einem Generator verbunden sein kann. Die Unterbrechungen der Welle 18 sind durch Kurbelausbuchtungen 15 überbrückt An jede Kurbelausbuchtung 15 ist eine Kurbelstange 13 über ein Lager 14 angelenkt Die Enden der Kurbelausbuchtungen 15 sind über Freilaufgelenklager 16 mittels einer hier picht im einzelnen dargestellten Freilauf- und Einrastschaltung 16a mit den betreffenden Enden der Welle 18 verbunden. An beiden Lagern 16 ist jeweils ein Schaltring 17 zum Betätigen des Freilaufs der Kurbel vorgesehen, der automatisch gesteuert wird. Ein Hebel 17a verbindet jeden Schaltring 17 mit der hier nicht dargestellten Steuerautomatik.From Figure 4 and 5 is again the interrupted Main shaft 18 can be seen, which with a flywheel and / or directly with a generator can be connected. The interruptions in the shaft 18 are bridged by crank lobes 15 An each crank bulge 15 is a connecting rod 13 articulated via a bearing 14 The ends of the Crank bulges 15 are shown in detail via freewheel spherical bearings 16 by means of a picht here Freewheel and latch circuit 16a connected to the respective ends of the shaft 18. 16 is on both bearings each a switching ring 17 for actuating the freewheel Crank provided, which is controlled automatically. A lever 17a connects each switching ring 17 with this one automatic control system, not shown.
Gemäß Fig.6 sind zwei Generatoren 22 und 23 beidseits einer Ausbuchtungskurbel 15 auf der unterbrochenen Welle 18 vorgesehen. An jedem Ende der Welle 18 befindet sich eine Kurbelscheibe 24, die über einen Kurbelzapfen 25 mit je einer Kurbelstange 13 verbunden ist.According to Figure 6, there are two generators 22 and 23 A bulge crank 15 is provided on both sides of the interrupted shaft 18. At either end of the wave 18 there is a crank disk 24, which is connected to a crank rod 13 via a crank pin 25 connected is.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 und 8 ist wiederum ein Magnet 1 vorgesehen, der ein Dauermagnet, ein Thermoelement-Elektromagnet oder ein ~)0 Supraleitmagne* sein kann. Ein durchlöcherter bzw. mit Kanülen oder Bohrungen versehener Curie-Anker 26 (Thermoanker), der bei Zimmertemperatur oder niedrigerer Temperatur in knappen Intervallen für Erwärmung und Unterkühlung magnetisch und unmagnetisch wird und vorzugsweise mit einer Kunststoffhaut überzogen ist und einen langen Zapfen 27 aufweist, arbeitet mit dem Magneten 1 zusammen. Zum Verschieben des Curie-Aftkers 26 gegenüber dem Magneten 1 sind aus Kunststoff oder anderem unmagnetischen Material bestehende Führungsroilen 28 vorgesehen. Am äußeren Ende des Curie-Ankers 26 befindet sich ein Kreuzkopf 29, der mit einer Gleit- oder Rollenführung 30 versehen ist. Diese Führung 30 kann oben für den Dt rchtritt einer Kurbelstange geschlitzt sein. Der Kreuzkopf kann auch bei in ihm eingesetztem Supraleitspulen-Magneten oder ·. .lter ihm befindlichem Supraleit-Magneten schwebend und berührungslos verschoben werden, vorauseesetzt. daß ein fHIn the embodiment according to FIG. 7 and 8, a magnet 1 is in turn provided, which may be a permanent magnet, a thermocouple electromagnet or a ~) 0 * Supraleitmagne. A perforated or cannulated or bored Curie anchor 26 (thermal anchor), which becomes magnetic and non-magnetic at room temperature or lower at short intervals for heating and hypothermia and is preferably covered with a plastic skin and has a long pin 27, works with it the magnet 1 together. To move the Curie afters 26 relative to the magnet 1, guide rollers 28 made of plastic or other non-magnetic material are provided. At the outer end of the Curie anchor 26 there is a cross head 29 which is provided with a sliding or roller guide 30. This guide 30 can be slotted at the top for the passage of a connecting rod. The cross head can also be used with superconducting coil magnets or ·. .later it is located superconducting magnet floating and moving without contact, presupposed. that an fH
Abstand zum Curie-Anker 26 vorhanden ist.Distance to the Curie anchor 26 is present.
An die Führung 30 ist eine Kurbelstange 31 mit Gabelkopf 32 angeschlossen. Ein Kurbelhebel 33 verbindet den Gabelkopf 32 mit der Antriebswelle 34 und ist gemäß F i g. 7 und 8 bei am dichtesten an den Magneten 1 angezogener Position des Zugankers bzw. Curie-Ankers 26 dargestellt. Die Verbindung zur Antriebswelle 34 bildet ein Freilauflager 35 mit Einrastlager. Ein Hebel 36 dient zum Verstellen des Freilaufes und des Schaltringes, wobei diese Verstellung automatisch gesteuert wird.A connecting rod 31 with a fork head 32 is connected to the guide 30. A crank lever 33 connects the fork head 32 to the drive shaft 34 and is shown in FIG. 7 and 8 at closest to the Magnet 1 attracted position of the tie rod or Curie anchor 26 is shown. The connection to the Drive shaft 34 forms a freewheel bearing 35 with a snap-in bearing. A lever 36 is used to adjust the Freewheel and the switching ring, this adjustment being controlled automatically.
Der Kurbelhebel 33 ist auf einer kreisförmigen Bahn 37 bis in die in F i g. 7 gestrichelt dargestellte Position verschwenkbar, bei der sich der Curie-Anker 26 in der am weitesten zurückgezogenen Position befindet.The crank lever 33 is on a circular path 37 as far as in FIG. 7 position shown in dashed lines pivotable, in which the Curie anchor 26 is in the most retracted position.
Der Curie-Anker 26 ist über Rollen 38 an einer Schiene 39 fahrbar aufgehängt. Schläuche 40 und 41 dienen zum Zuführen und Ableiten von kaltem und warmem Strömungsmittel.The Curie anchor 26 is movably suspended on a rail 39 via rollers 38. Hoses 40 and 41 serve to supply and discharge cold and warm fluids.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (4)
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DE19752527912 DE2527912C2 (en) | 1975-06-23 | 1975-06-23 | Thermal magnet machine |
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DE19752527912 DE2527912C2 (en) | 1975-06-23 | 1975-06-23 | Thermal magnet machine |
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DE2527912A1 DE2527912A1 (en) | 1976-12-30 |
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Family Applications (1)
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-
1975
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Legal Events
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