CN116615632A - 储能单元、储能装置和用于生产储能单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能单元，该储能单元包括细长的空心的金属容器，相变材料布置在该金属容器中，并且该金属容器具有至少一个开口端，该至少一个开口端借助于盖体以气密方式封闭。该储能单元具有中间制造状态和随后的制造状态，在中间制造状态中，该盖体以防止相变材料从金属容器泄漏的方式被预先定位在金属容器中，在随后的制造状态中，盖体和金属容器以材料结合的方式另外地彼此连接，以便以气密方式永久地封闭金属容器。

Description

储能单元、储能装置和用于生产储能单元的方法
技术领域
本发明涉及一种储能单元。此外，本发明涉及一种储能装置。此外，本发明提供了一种用于制造储能单元的方法。
背景技术
通常已知的储能单元被实现为塑料封壳并且在塑料封壳内部具有相变材料，相变材料被调节成使得当施加热量(吸热反应)时相变材料变成液相并且当被冷却时再次结晶，从而将热量释放到其环境(放热反应)。通用的储能单元主要用于储能系统中，其基本构造如下并根据以下原理起作用：多个通用的储能单元布置在填充有液体(例如水或油)的罐中。在当存在过量能量的时候，例如在当天气晴朗的日子期间，使用过量能量来加热罐中的液体。在该过程中，液体将热量放出至储能单元，使得相变材料在吸热反应下变成液相。如果罐中的液体冷却至相变材料特定的相变温度，例如在晚上，则相变材料在放热反应下结晶，其中热量被释放或转移至液体。
一方面，储能单元必须对在液体罐中普遍存在的3至4巴的外部压力具有足够的密封。然而，另一密封方面是布置在储能单元内部的相变材料。因此，这还必须是耐化学品和耐盐的。通常，希望为储能单元提供尽可能大的表面积，然后，尽可能大的表面积可用于与周围液体进行热交换。因此，储能单元以球形的或蛋形的形式预先地被制造。然而，储能单元在罐中的无秩序的、不可控的布置已被证明是缺点。此外，已知的储能单元是太惰性的，即，相变材料由于温度变化的相变是太惰性的。
从本申请人的公开文件DE 102019105988 A1中，一种更快反应的并且更廉价制造的通用的储能单元是已知的，原则上这种通用的储能单元非常受欢迎。储能单元包括封闭的金属封壳，在封闭的金属封壳中布置有相变材料。
对于储能单元的安全且持久的功能而言至关重要的是封壳的不漏流体的密封。储能单元应当确保相变材料在至少20年或10,000次可逆的放热反应和吸热反应的循环的寿命中与环境(即流体)可靠的分离。本发明的发明人已经发现，根据DE 102019105988 A1，储能单元在制造和功能两个方面存在改进的潜力。
发明内容
本发明的任务是改进来自已知的现有技术的缺点，特别是进一步改进一种储能单元以及一种储能装置，使得它们的流体密封被改善并且它们的制造被简化，特别是它们更好的适合于大量的生产。
任务是通过独立权利要求的特征来解决的。
据此，提供了一种储能单元，特别是蓄能器。储能单元可以被设立或布置在例如储能器中，使得储能单元被液体(诸如水、油等)包围和/或围绕液体(诸如水、油等)流动。储能单元可以根据以下原理起作用，例如：直到某一液体温度，储能单元吸收来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的热量(即能量)。储能单元被设计为存储被吸收的热量或能量。当被需要时，储能单元可以再次释放所存储的能量。这可以例如在没有对储能单元任何控制和/或调节装置或外部访问的情况下完成，但是优选地仅仅通过相对于围绕储能单元的流体和/或环绕储能单元流动的流体的温度灵敏度来完成。例如，储能装置是水罐，例如热水器，水罐布置在户外并且储能单元位于水罐中。在白天期间，放置在水罐中的水可以通过太阳的辐射来加热，从而加热储能单元，储能单元以能量的形式存储被吸收的热量。当水罐中的水冷却下来时，例如在晚上，储能单元可以再次释放热量以加热水。能量的吸收和释放可以是根据需要尽可能经常可逆或者重复。储能单元是可再充电的和/或被设计为蓄能器。
储能单元包括细长的空心的金属容器，相变材料布置在细长的空心的金属容器中并且细长的空心的金属容器有至少一个开口端，开口端借助于盖体是气密密封的。
金属容器可以由金属制成。所用金属例如为铝、黄铜、钢或铜及其合金。金属是便宜的并且易于加工。在根据本发明的金属容器的情况下，已经证明有利的是金属具有高的热导率。这使得可以制造快速反应的储能单元。由于增强的金属的热导率，特别是与先前使用的塑料材料相比，相变材料对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体中的温度变化显著地更快地反应，特别是更灵敏地反应。因为金属的热导率比塑料的热导率通常高10至1000倍，所以相变材料可以通过这个因素对液体中的温度变化更快地反应。金属容器可以具有定义腔体(优选储存腔体)的壁，其中特别是该壁用于将腔体与其周围环境间隔开和/或屏蔽。金属容器通常不限于特定的形状和/或几何构造。在这个背景下，金属容器可以被设计成相对于环境是流体密封的，使得没有来自环境的流体可以进入金属容器内部和/或没有布置在金属容器内的材料(例如相变材料)可以泄露到环境中。
相变材料通常是可以储存以潜热的形式供应到相变材料的大部分热能的材料。潜热是在一阶相变期间吸收或释放的焓。这意味着相变材料可以储存高比例的热能和/或冷能，并且按照需要以移相的方式将相变材料释放为热量。相变材料具有能够在环绕相变的小温度范围(例如从固体到液体，或反之亦然，从气体到固体，或反之亦然，或从气体到液体)内存储非常大量的热量的优点。相变材料，或更确切地说相变材料的储能容量，是基于相变焓的利用，例如在固-液相转变(凝固-熔化)期间，或反之亦然。相变材料可以包括，例如盐，例如芒硝、乙酸钠或无机化合物，例如煤油、脂肪酸等。其它示例性相变材料包括水或金属相变材料，诸如铝-硅合金。通常，可以选择或调整相变材料，以当施加热量时执行吸热反应，并且当移除热量时执行放热反应。吸热反应通常被理解为是指其中从环境中吸收能量(例如以热量的形式)的反应。放热反应指的是相反的反应，其中能量例如以热量的形式释放到环境，即液体。能量的吸收和释放和/或相变可以是根据需要尽可能经常可逆的或重复的。根据储能单元的示例性另一实施例，可以选择和/或调节相变材料，使得相变材料在供应热量时执行吸热反应，并且在移除热量时执行放热反应。吸热反应和放热反应可以是可逆地可执行的。储能单元的优点在于，储能单元不仅可以使用一次，而且可以重复地使用，即，储能单元可以在释放所吸收的能量和存储的能量之后再次吸收能量和存储能量。根据示例性的进一步改进，相变材料可以采取至少两个相。此外，相变材料可以适于在从第一相到第二相的相变时吸收能量和在从第二相到第一相的反相变化时释放能量，和/或在至少两个相之间可逆地转换。在进一步的示例性实施例中，根据本发明的储能单元被设立成吸收和存储来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的能量，并且在预先确定的操作点处，特别是在液体的预先确定的温度处，来释放存储的能量，特别是释放至液体。例如，流体可以是水、油等。根据本发明的另一示例性实施例，金属容器由耐腐蚀和/或耐盐和/或耐化学品的金属(特别是贵金属或不锈钢，例如铬-镍钢)制成。已经发现，一方面，可能需要对布置在金属容器内的相变材料的抵抗力，另一方面，可能需要对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体的抵抗力。指定的材料已经被证明在这方面是合适的。
根据本发明的第一方面，储能单元包括中间制造状态和随后的制造状态(特别是最终的制造状态)，在中间制造状态中，盖体被预先定位在金属容器中，使得防止相变材料从金属容器中泄漏，特别是使得金属容器特别是以气密方式被临时密封，在随后的制造状态中，盖体和金属容器以用于以气密方式永久地密封金属容器的材料密封的方式另外地彼此结合。
本发明的一个优点是，储能单元可以被可靠地处理或运输，例如被运输至随后的制造站，制造站已经处于中间制造状态，在中间制造状态中，相变材料被容纳在金属容器中并且相对于环境已经被密封，而非储能单元已经被完全地制造并且盖体最终被物质地连接至金属容器，而没有相变材料被损失或者在被改变或者被损失的储能单元内设定所期望的压力。
术语“暂时的”可以例如被理解为意味着至少直到后续的材料终止制造步骤，借助于盖体产生金属容器的临时气密性。此外，术语“暂时的”可以理解为意味着在生产状态中实现的气体密封对于储能单元的通用的用途是不合适的或者不充足的，但是限于在储能单元的生产期间处理或者运输步骤或者时期。
例如，可以选择盖体与金属容器之间的配合以防止相变材料从金属容器泄漏。此外，在中间制造状态中，在盖体和金属容器之间可以存在按压配合。可替代地或另外地，盖体的外部尺寸相对于金属容器的内部尺寸可以是过大的。此外，有可能将盖体按压到金属容器，特别是被按压在金属容器中。通常，有可能在中间制造状态下在盖体与金属容器之间存在小于0.01mm的圆周间隙、特别是空气间隙。以这种方式实现的盖体和金属容器的无间隙的邻接防止了相变材料从容器中泄漏出来和/或空气进入金属容器的内部，特别是为了在金属容器内保持所希望的压力比。
在根据本发明的储能单元的示例性实施例中，盖体和金属容器通过焊接(特别是通过激光焊接)接合在一起。焊接，特别是激光焊接，已经证明对于由金属制成的通用储能单元是特别有利的并且有效的，一方面是为了确保低的制造成本，特别是用于大量的生产，并且另一方面是为了实现对抗环境的必要密封，特别是气密密封。
在本发明的另一个示例性实施例中，盖体被预先定位在金属容器中，使得盖体和金属容器是彼此齐平的。例如，盖体可以被按压配合到金属容器，特别是被按压配合到金属容器中。例如，盖体可以被接纳在金属容器内部，特别是使得金属容器与盖体之间的向外提及的过渡区是齐平的、无阶梯的、无突起的、无边缘的和/或连续的。这使得可以产生特别好的焊缝，特别是是激光焊缝。
在根据本发明的储能单元的另一示例性实施例中，金属容器具有在开口端处面向周围环境的纵向定向的圆周边缘。例如，金属容器具有旋转形状，特别是空心的圆柱体形状。外周边缘然后可以形成环形的表面。此外，盖体可以是相对于外周边缘形状配合，使得在盖体和外周边缘之间形成圆周的齐平的过渡区。例如，盖体可以具有平面底座和邻近底座并且从底座突出的环形边沿，环形边沿被适配成邻接金属容器的内轮廓并且被焊接到金属容器。此外，有可能的是盖体具有圆盘形状，圆盘形状可以是平面的，使得金属容器的前表面是沿着整个宽度延伸(即横向于细长的金属容器的纵向延伸段)而获得，其中，盖体与金属容器之间的过渡区是圆周地或圆周地连续齐平的、无突起的和/或无边缘的。
根据本发明的另一方面(其可以与示例性实施例的前述方面组合)，提供了一种可以例如根据先前所描述的方面和/或实施例中的任一个形成的储能单元。
根据本发明的储能单元包括定义腔体的细长的金属容器。金属容器可以由金属制造或者由金属制成。所用金属例如为铝、黄铜、钢或铜及其合金。金属是便宜的并且易于加工。在根据本发明的金属容器的情况下，已经证明有利的是金属具有高的热导率。这使得可以制造快速反应的储能单元。由于增强的金属的热导率，特别是与先前使用的塑料材料相比，相变材料对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体中的温度变化显著地更快地反应，特别是更敏感地反应。因为金属的热导率比塑料的热导率通常高10至1000倍，所以相变材料可以通过这个因素对液体中的温度变化更快地反应。金属容器可以具有定义腔体(优选储存腔体)的壁，其中特别是该壁用于将腔体与其环境间隔开和/或屏蔽。金属容器通常不限于特定形状和/或几何构造。金属容器可以被设计成相对于环境是液密密封的，使得没有来自环境的液体可以进入金属容器内部和/或没有布置在金属容器内的材料(例如相变材料)可以泄漏到环境中。
相变材料被布置在腔体中。相变材料通常是可以储存以潜热的形式供应到相变材料的大部分热能的材料。潜热是在一阶相变期间吸收或释放的焓。这意味着相变材料可以储存高比例的热能和/或冷能，并且按照需要以移相的方式将相变材料释放为热量。相变材料具有能够在环绕相变的小温度范围(例如从固体到液体，或反之亦然，从气体到固体，或反之亦然，或从气体到液体)内存储非常大量的热量的优点。相变材料，或相变材料的储能容量是基于相变焓的利用，例如在固-液相转变(凝固-熔化)期间，或反之亦然。相变材料可以包括，例如盐，例如芒硝、乙酸钠或无机化合物，例如煤油、脂肪酸等。其它示例性相变材料包括水或金属相变材料，诸如铝-硅合金。通常，可以选择或调整相变材料，以当施加热量时执行吸热反应，并且当移除热量时执行放热反应。吸热反应通常被理解为是指其中从环境中吸收能量(例如以热量的形式)的反应。放热反应指的是相反的反应，其中能量例如以热量的形式释放到环境，即液体。能量的吸收和释放和/或相变可以是根据需要尽可能经常可逆的或重复的。根据储能单元的示例性另一实施例，可以选择和/或调整相变材料，使得相变材料在供应热量时执行吸热反应，并且在移除热量时执行放热反应。吸热反应和放热反应可以是可逆地可执行的。储能单元的优点在于，储能单元不仅可以使用一次，而且可以重复地使用，即，储能单元可以在释放所吸收的能量和存储的能量之后再次吸收能量和存储能量。根据示例性的进一步改进，相变材料可以采取至少两个相。此外，相变材料可以适于在从第一相到第二相的相变时吸收能量和在从第二相到第一相的反相变化时释放能量，和/或在至少两个相之间可逆地转换。在进一步的示例性实施例中，根据本发明的储能单元被设立成吸收和存储来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的能量，并且在预先确定的操作点处，特别是在液体的预先确定的温度处，来释放存储的能量，特别是释放至液体。例如，流体可以是水、油等。根据本发明的另一示例性实施例，金属容器由耐腐蚀和/或耐盐和/或耐化学品的金属(特别是贵金属或不锈钢，例如铬-镍钢)制成。已经发现，一方面，可能需要对设置在金属容器内的相变材料的抵抗力，另一方面，可能需要对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体的抵抗力。指定的材料已经被证明在这方面是合适的。
金属容器具有至少一个借助于盖体以气密方式密封的开口端。根据本发明的进一步的方面，盖体被定形状成使得盖体在轴向插入(特别是压入)到腔体中的期间与金属容器逐渐地楔入。例如，金属容器被旋转对称地定形状。此外，金属容器可以具有横向于金属容器的纵向长度限制腔体的圆周壁。在将盖体轴向插入到金属容器中的期间，盖体的外侧可以与金属容器壁的内侧逐渐地楔入。例如，这可以理解为意味着，在轴向插入期间，作用在盖体和金属容器之间并且垂直作用在金属容器和/或盖体上的法向力逐渐地增加。以这种方式，可以确保当盖体被插入到金属容器中时(特别是在没有金属容器和盖体最终彼此接合为一体，特别是焊接，特别是激光焊接)金属容器已经是密封的，特别是气密密封。在任何情况下，可以确保相变材料不能从金属容器中泄漏到环境中。以这种方式，有可能以简单的方式来处理和运输未完成的金属容器，其中排除了相变材料的损失。
根据本发明的储能单元的示例性进一步改进，盖体包括平面底座以及邻接底座的环形边沿，环形边沿被定形状成使得环形边沿在轴向插入到腔体中的期间与金属容器的圆周壁逐渐地楔入。例如，环形边沿可以经由预先确定的的弯曲点或屈曲点连接到平面底座，相对于预先确定的弯曲点或屈曲点，特别是由于作用在圆周壁与环形边沿之间的法向力，环形边沿在轴向插入、特别是压入到金属容器期间被弯曲。
在根据本发明的储能单元进一步示例性的进一步改进中，环形边沿金属容器的纵向方向从平面底座突出，并且相对于金属容器的纵向轴线定向在1°至5°的角度范围内，特别是3°。例如，环形边沿的外径在底座的方向上连续地减小。单独考虑，环形边沿可以具有例如截头圆锥形形状，其中截头圆锥形形状的纵向尺寸在尺寸上大体上小于其横向尺寸。
在根据本发明的储能单元的进一步的示例性实施例中，盖体具有截头圆锥形形状。在这种情况下，盖体可以基本上形成为平面圆盘，其中平面圆盘的圆周壁是弯曲的，从而导致了特别是圆周锥形罩。盖体的圆周锥形罩可以相对于盖体的纵向轴线定向在1°至5°的角度范围内，特别是3°。
根据本发明示例性的进一步的实施例，盖体的外部尺寸相对于金属容器的内部尺寸是过大的。以这种方式，一方面，可以实现金属容器的紧密封闭，并且另一方面，可以在盖体与金属容器之间形成楔形物，这可以进一步增加密封。例如，在0.04mm至0.08mm的范围内存在干预。
根据本发明的另一方面(其可与前述方面和示例性实施例组合)，提供了一种储能单元，储能单元可以例如根据前述方面或示例性实施例中的任一个来形成，视情况而定。
储能单元包括细长的空心的金属容器，该细长的空心的金属容器具有被布置在其中的相变材料并且具有至少一个开口端。
金属容器可以由金属制成。所用金属例如为铝、黄铜、钢或铜及其合金。金属是便宜的并且易于加工。在根据本发明的金属容器的情况下，已经证明有利的是金属有高的热导率。这使得可以制造快速反应的储能单元。由于增强的金属的热导率，特别是与先前使用的塑料材料相比，相变材料对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体中的温度变化显著地更快地反应，特别是更灵敏地反应。因为金属的热导率比塑料的热导率通常高10至1000倍，所以相变材料可以通过这个因素对液体中的温度变化更快地反应。金属容器可以有定义腔体(优选储存腔体)的壁，其中特别是该壁用于将腔体与其周围环境间隔开和/或屏蔽。金属容器通常不限于特定的形状和/或几何构造。在这个背景下，金属容器可以被设计成相对于环境是液密密封的，使得没有来自环境的流体可以进入金属容器内部和/或没有布置在金属容器内的材料(例如相变材料)可以泄露到环境中。
相变材料通常是可以储存以潜热的形式供应到相变材料的大部分热能的材料。潜热是在一阶相变期间吸收或释放的焓。这意味着相变材料可以储存高比例的热能和/或冷能，并且按照需要以移相的方式将相变材料释放为热量。相变材料具有能够在环绕相变的小温度范围(例如从固体到液体，或反之亦然，从气体到固体，或反之亦然，或从气体到液体)内存储非常大量的热量的优点。相变材料，或更确切地说相变材料的储能容量，是基于相变焓的利用，例如在固-液相转变(凝固-熔化)期间，或反之亦然。相变材料可以包括，例如盐，例如芒硝、乙酸钠或无机化合物，例如煤油、脂肪酸等。其它示例性相变材料包括水或金属相变材料，诸如铝-硅合金。通常，可以选择或调整相变材料，以当施加热量时执行吸热反应，并且当移除热量时执行放热反应。吸热反应通常被理解为是指其中从环境中吸收能量(例如以热量的形式)的反应。放热反应指的是相反的反应，其中能量例如以热量的形式释放到环境，即液体。能量的吸收和释放和/或相变可以是根据需要尽可能经常可逆的或重复的。根据储能单元的示例性另一实施例，可以选择和/或调节相变材料，使得相变材料在供应热量时执行吸热反应，并且在移除热量时执行放热反应。吸热反应和放热反应可以是可逆地可执行的。储能单元的优点在于，储能单元不仅可以使用一次，而且可以重复地使用，即，储能单元可以在释放所吸收的能量和存储的能量之后再次吸收能量和存储能量。根据示例性的进一步改进，相变材料可以采取至少两个相。此外，相变材料可以适于在从第一相到第二相的相变时吸收能量和在从第二相到第一相的反相变化时释放能量，和/或在至少两个相之间可逆地转换。在进一步的示例性实施例中，根据本发明的储能单元被设立成吸收和存储来自围绕储能单元的液体和/或环绕储能单元流动的液体的能量，并且在预先确定的操作点处，特别是在液体的预先确定的温度处，来释放存储的能量，特别是释放至液体。例如，流体可以是水、油等。根据本发明的另一示例性实施例，金属容器由耐腐蚀和/或耐盐和/或耐化学品的金属(特别是贵金属或不锈钢，例如铬-镍钢)制成。已经发现，一方面，可能需要对布置在金属容器内的相变材料的抵抗力，另一方面，可能需要对围绕金属容器的液体和/或环绕金属容器流动的液体的抵抗力。指定的材料已经被证明在这方面是合适的。
根据本发明的进一步的方面，开口端是通过与盖体按压配合而气密密封的。本发明的发明人已经发现，根据本发明经证实的按压配合技术非常好地适合于储能单元，以便确保在生产技术方面简单、廉价并且还适合于大量的生产的方式下金属容器的充分的密封，这防止了相变材料从金属容器泄漏到环境中以及空气和/或水从环境进入到金属容器的内部。
在本发明的示例性实施例中，盖体是套筒状的，特别是作为按压配件，和/或可伸缩地滑动到金属容器上并且通过按压配件牢固地连接到金属容器上。盖体、特别是按压套筒可以提供有密封元件以加强金属容器与盖体之间的密封。例如，套筒定义了供金属容器插入的开口。套筒壁的内部尺寸可以相对于金属容器的外部尺寸进行适配，特别是使得在金属容器与套筒之间存在小于0.01mm的间隙，特别是是空气间隙。此外，可以在托座内部尺寸与金属容器外部尺寸之间设立按压配合。
根据示例性进一步的实施例，盖体与金属容器之间的特别是圆周的轴向按压长度是金属容器的总纵向尺寸的至少10％，特别是至少20％、25％、30％、35％或者至少40％。
根据本发明的另一示例性实施例，金属容器被形成为朝向一端封闭。例如，该金属容器具有杯状形状。该杯状的金属容器在相对端处借助于盖体气密密封。可替代地，金属容器可以在两端处是开口的，特别是具有管状形状，并且在两个开口端借助于盖体是气密密封的。用于金属容器的各自开口端的气密密封的盖体和金属容器的附接可以根据上述方面或者示例性实施例之一被执行。因此，根据本发明的储能单元不限于原材料的特定形式，而是可以基于管状或杯状起始材料来制造。
根据本发明的可以与前述方面和示例性实施例组合的进一步的方面，提供了一种储能装置，特别是蓄能器系统。储能装置可以被布置为例如当存在能量的剩余时接收并且存储过剩的能量，并且当需要时再次释放过剩的能量。储能装置是可再充电的和/或被设计为蓄能器。
储能系统包括至少部分地填充有液体(诸如水、油等)的流体密封罐。液体本质上充当能量载体或者能量接收器，能量从能量载体或能量接收器被递送或传递至能量载体或能量接收器。
根据本发明，在罐中布置了至少一个储能单元，最好是多个储能单元，特别是几百个储能单元或几千个储能单元，这些储能单元是根据以上描述的多个方面或示例性实施例之一来设计的。
根据可与前述方面和示例性实施例组合的本发明的进一步的方面，提供了一种用于制造储能单元的方法，该储能单元特别是根据上述方面或示例性实施例中的其中之一来配置的。
根据该方法，可以提供在至少一端处开口的细长的空心的金属容器和用于封闭开口端的盖体。参照以上关于金属容器和盖体的示例性实施例。
根据本发明，细长的空心的金属容器借助于盖体在至少一个开口端处以气密方式被密封，这是通过首先将盖体压入到金属容器中并且然后通过材料结合将盖体接合至金属容器来实现的。
除其它事项之外，根据本发明的方法的一个优点是储能单元可以被可靠地处理或运输，例如被运输至随后的制造站，制造站已经处于中间制造状态，在中间制造状态中，相变材料被容纳在金属容器中并且相对于环境已经被密封，而非储能单元已经被完全地制造并且盖体最终被物质地连接至金属容器，而没有相变材料被损失或者在被改变或者被损失的储能单元内设定所期望的压力。
根据本发明的可与前述方面和示例性实施例组合的进一步的方面，提供了一种用于制造特别是根据前述方面或示例性实施例之一形成的储能单元的方法。
根据该方法，可以提供在至少一端处开口的细长的空心的金属容器和用于封闭开口端的盖体。关于金属容器和盖体的示例性实施例，参照前述内容。
根据本发明的进一步的方面，盖体被逐渐地楔入细长的空心的金属容器中，以便以气密方式密封金属容器。除其它事项之外，楔入可以确保的是，当盖体被插入到金属容器中时(特别是在没有金属容器和盖体最终彼此接合(特别是焊接，特别是激光焊接)为一体的情况下)金属容器已经以气密方式被密封。在任何情况下，可以确保相变材料不能从金属容器中泄漏到环境中。以这种方式，有可能以简单的方式来处理和运输未完成的金属容器，其中排除了相变材料的损失。
根据本发明的方法的示例性进一步改进，该方法被设置成根据上述方面或示例性实施例之一生产储能单元。
在从属权利要求中给出了优选实施例。
附图说明
在下文中，借助于参照示例性附图对本发明的优选实施例的说明，本发明的进一步的特性、特征以及优点将变得清楚，在附图中：
图1是根据本发明的储能单元的示例性设计的立体图；
图2是根据图1的储能单元的剖视图；
图3是图2的细部III的详细视图；以及
图4是根据本发明的储能单元的进一步的示例性实施例的剖视图。
具体实施例
在本发明的示例性实施例的以下描述中，储能单元1通常由附图标记1标示。例如，储能单元1由耐腐蚀的金属制成。
储能单元1包括以下主要部件：空心的圆柱体的金属容器3，根据图1至图3的示例性实施例，空心的圆柱体的金属容器3在一侧上是开口的并且因此形成杯状形状，并且根据图4中的示例性实施例，空心的圆柱体的金属容器3在两侧上是开口的并且具有管状形状；以及盖体5，借助于盖体5，金属容器3的至少一个开口端以气密方式密封。
图2示出了根据如图1中所示的本发明的能量储存单元1的第一实施例的示例性实施例的剖视图。金属容器3包括开口端9和相对于纵向方向L观察的相对的底部11，金属容器3具有圆周的金属容器壁13，圆周的金属容器壁13特别是被制成为一体件，该圆周的金属容器壁13界定腔体7。该金属壁具有例如不变的的壁厚。相变材料(未示出)被布置在腔体7内。对于根据本发明使用的相变材料的示例性实施例和特性，参考以上描述以避免重复。示例性地，腔体7可以利用相变材料占用40％至60％，其中填充量可以根据待选择的相变材料调整。
如特别是从图3中所示的详细视图可见，盖体5被制成一体件并且具有不变的壁厚。盖体5包括平面的、盘形的底座15和大体上沿纵向轴线L的方向延伸的邻接环形边沿17，邻接环形边沿17被适配成与金属容器壁13的内侧19接触。盖体5(特别是其环形边沿17)和金属容器3相对于彼此是齐平的或者彼此齐平地合并。换言之，在环形边沿17与金属容器壁13的轴向端部段之间存在连续的过渡区21，而没有任何台阶或者过渡区。
环形边沿在形状上可以是稍微截头圆锥形的或者定向在其纵向延伸中，该纵向延伸相对于纵向轴线L成1°至5°范围内(特别是约3°)的锐角。在盖体5和罩3轴向的、可伸缩的插入彼此的期间，盖体5(特别是盖体5的环形边沿17)变得与金属容器壁13逐渐地楔入。除此之外，这还是借助于环形边沿17的外部尺寸相对于金属容器壁13的内部尺寸过大来实现的。因此，盖体15被压入到金属容器3中。一方面，这具有以下优点：已经获得了中间制造状态，该中间制造状态已经防止了相变材料从金属容器3泄漏。此外，盖体5和金属容器3的特别是本质上无间隙的邻接为后续的材料-流体接合(特别是焊接，诸如激光焊接)提供了最优的前提。盖体5可以以如下方式被定尺寸和/或被设计：在轴向压入金属容器3的期间，相对于将环形边沿17连接至底座15的预先确定的弯曲点23，环形边沿17通过径向向内弯曲而改变其相对于纵向轴线L的取向。例如，金属容器33由具有比盖体5的材料更高的弹性模量的材料制成。
图4示出了根据本发明的示例性储能单元1的可替代的实施例。为了避免重复，将主要讨论相对于前述实施例出现的差异。
图4的储能单元1与图1至图3的储能单元1之间的一个差异是金属容器在两侧上是开口的，即，除了开口端9之外，储能单元1包括与开口端9相对的另一个开口端10。因此，金属容器3具有旋转管状形状，该旋转管状形状必须在两侧上被气密密封以形成储能单元。
为此目的，提供了两个特别是完全相同的盖体5，这些盖体5在几个方面与根据图1至图3的实施例的盖体5不同。盖体5是旋转定形状的按压套筒，这些按压套筒从径向外侧被放置在金属容器上并且借助于按压配合被牢牢地紧固到容器以用于容器的气密密封。在金属容器3上布置的盖体5的端部处，盖体具有在径向方向(即，横向于纵向方向L)突出的环珠状凸起部27，密封环31被布置在环形空间29中。
轴向圆周按压长度在图4中提供有附图标记a并且占金属容器3的总延伸的约20％至25％。根据图4的按压套筒5包括具有封闭的帽底部33的帽状形式，封闭的帽底部33被定向为大体上垂直于纵向方向L并且被布置成，在纵向方向L上相对于金属容器3的相应的前端(stirnseitiges Ende)35的一轴向距离处。帽底部33借助于圆角的过渡区37进入到平行于纵向方向L延伸的按压套筒39中，并且因此平行于金属容器壁13，在金属容器壁13处测量按压长度a。
对于在各种实施例中实现本发明而言，在前述说明书、附图和权利要求中公开的特征单独地和以任何组合方式都是重要的。
附图标记列表
1储能单元
3金属容器
5盖体
7腔体
9、10开口端
11底部
13金属容器壁
15底座
17环形边沿
19内壁
21过渡区
23目标弯曲
25端
27环珠状凸起部
29环形空间
31密封环
33帽底部
35前端
37过渡区
39按压套筒
L纵向方向
a按压长度

Claims (17)

1.一种储能单元(1)，所述储能单元(1)包括细长的空心的金属容器(3)，在所述金属容器(3)中布置有相变材料，并且所述金属容器(3)具有至少一个开口端，所述开口端借助于盖体(5)以气密方式封闭，其中，所述储能单元(1)具有中间制造状态和随后的制造状态，在所述中间制造状态中，所述盖体(5)以防止相变材料从所述金属容器(3)泄露的方式被预先定位在所述金属容器(3)中，在所述随后的制造状态中，所述盖体(5)和所述金属容器(3)以材料结合的方式另外地彼此连接，用于所述金属容器的永久气密密封。
2.根据权利要求1所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)和所述金属容器(3)借助于焊接、特别是激光焊接彼此连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)被预先定位在所述金属容器(3)中，使得所述盖体(5)和所述金属容器(3)齐平地彼此合并。
4.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述金属容器(3)在所述开口端处具有面向环境的纵向定向的外周边缘，并且所述盖体(5)以如下方式被成形配合至所述金属容器：在所述盖体(5)与所述外周边缘之间形成圆周的齐平的过渡区。
5.一种储能单元(1)，特别是根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，所述储能单元(1)包括细长的金属容器(3)，所述金属容器(3)界定腔体(7)，在所述腔体(7)中布置有相变材料，其中，所述金属容器(3)具有至少一个开口端，所述开口端借助于盖体(5)以气密方式密封，所述盖体(5)以如下方式被定形状：所述盖体(5)在轴向插入、特别是按压到所述腔体(7)内期间与所述金属容器(3)逐渐地楔入。
6.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)包括平面底座(15)以及邻接所述底座(15)的环形边沿(17)，所述环形边沿(17)以如下方式被定形状：所述环形边沿(17)在轴向插入到所述腔体(7)中时与所述金属容器的圆周壁逐渐地楔入。
7.根据权利要求6所述的储能单元(1)，其中，所述环形边沿(17)在所述金属容器的纵向方向上从所述平面底座(15)突出，并且相对于所述金属容器的纵向轴线以在1°至5°的范围内的角度定向，特别是以3°的角度定向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)具有截头圆锥形状，其中，特别是所述盖体(5)的圆周锥壳相对于所述盖体(5)的纵向轴线以在1°至5°的范围内的角度定向，特别是以3°的角度定向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)的外部尺寸相对于所述金属容器的内部尺寸是过大的，其中，特别是存在于在0.04mm至0.08mm的范围内的过大尺寸。
10.一种储能单元(1)，特别地根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，所述储能单元(1)包括细长的空心的金属容器(3)，在所述金属容器(3)中布置有相变材料，并且所述金属容器(3)具有至少一个开口端，所述开口端借助于与盖体(5)的按压配合以气密方式密封。
11.根据权利要求10所述的储能单元(1)，其中，所述盖体(5)被设计为套筒的形式，特别是被设计为按压套筒，和/或所述盖体(5)以可压缩的方式被推到所述金属容器(3)上，并且所述盖体(5)借助于按压配合牢固地连接至所述金属容器(3)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的储能单元(1)，其中，在每种情况下，所述金属容器(3)被设计为在一端处被封闭，特别是具有杯形形状，并且所述金属容器(3)借助于所述盖体(5)在相对端处以气密方式密封，或者所述金属容器(3)被设计为在两端处开口，特别是具有管状形状，并且所述金属容器(3)借助于盖体(5)在两个开口端处以气密方式密封。
13.一种储能装置，所述储能装置包括罐，所述罐以流体密封的方式密封并且至少部分地填充有液体，并且在所述罐中布置有至少一个储能单元(1)，特别是布置有根据前述权利要求中任一项形成的多个储能单元(1)，其中，特别是在所述罐中存在大于1巴、特别是大于2巴、3巴或者4巴的压力。
14.一种制造特别是根据权利要求1至12中任一项构成的所述储能单元(1)的方法，其中，首先将所述盖体(5)按压到所述金属容器(3)中并且然后经由材料结合将所述盖体(5)接合至所述金属容器(3)，借助于所述盖体(5)使细长的空心的所述金属容器(3)在至少一个开口端处以气密方式密封。
15.一种特别是根据权利要求14所述的方法、用于生产特别是根据盖体(5)逐渐地楔入细长的空心的金属容器(3)中，以便以气密方式密封所述金属容器(3)。
16.一种特别是根据权利要求14或者15所述的方法、用于制造特别是根据权利要求1至12中任一项构成的所述储能单元(1)的方法，其中，细长的空心的金属容器(3)借助于与盖体(5)的按压配合以气密方式封闭。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，所述方法被适配成制造根据权利要求1至12中任一项所述的储能单元(1)。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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