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Die Erfindung betrifft allgemein passive Temperaturüberwachungsvorrichtungen zum Detektieren von Temperaturänderungen in Systemen zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff von Brennstoffzellensystemen und derartige Vorrichtungen, die in Verbindung mit Systemen zur Speicherung von komprimiertem gasförmigen Brennstoff verwendet werden, wie Tanks für komprimierten gasförmigen Brennstoff von Kraftfahrzeugen, wobei Zunahmen und Abnahmen der Temperatur ohne Bedarf nach elektrischen Überwachungssystemen detektiert werden können, sowie ein System und Verfahren zur Detektion einer Temperaturänderung bei der Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff eines Brennstoffzellensystems.
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EP 1 591 704 A1 offenbart ein Fahrzeug, das einen Behälter zur Speicherung eines unter Druck stehenden Fluids im Fahrzeug aufweist. Der Behälter ist mit einer Entlüftungsleitung verbunden, die in einer Auslassöffnung endet. Die Entlüftungsleitung ist mit dem Behälter über mindestens ein Sicherheitsventil verbunden. Das Sicherheitsventil ist ein normalerweise geschlossenes thermisches Auslassventil, das einen Auslösemechanismus mit einer Kapsel umfasst, die bei einer vorbestimmten Temperatur zerbricht, wobei das Sicherheitsventil in einem vordefinierten Bereich des Fahrzeugs installiert ist und die Auslassöffnung von diesem vordefinierten Bereich entfernt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, passive Temperaturüberwachungsvorrichtungen, ein System und ein Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, Temperaturen eines Tank für komprimiertes Brennstoffgas auf möglichst energiesparende Art zu überwachen, während dennoch eine schnelle und zuverlässige Detektion einer Temperaturänderung möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 2, 3, 5 und 6 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch beschrieben.
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Die Temperatur in einem Tank für komprimierten gasförmigen Brennstoff ändert sich während der Brennstoffbelieferung und während des Füllens. Auch nimmt, wenn Brennstoff an die Brennkraftmaschine oder die Brennstoffzelle geliefert wird, die Temperatur des Gases ab. Diese Wirkungen sind auf die Grundgesetze der Thermodynamik zurückzuführen. Jedoch besitzen derartige Tanks Temperaturschwellen, die für das System zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff definiert sind, und sobald die oberen oder unteren Grenzen überschritten sind, ist es notwendig, die Tanks außer Dienst zu nehmen. Die gegenwärtige Technik sieht eine Überwachung der Gastemperatur in dem Tank unter Verwendung eines oder mehrerer elektrischer Temperatursensoren zusammen mit einem elektrischen Überwachungssystem vor. Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, sehen Vorteile gegenüber gegenwärtigen Systemen vor.
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Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, erfordern keine konstante Lieferung von Elektrizität. Gegenwärtige Systeme erfordern Elektrizität, um die Überwachung zu ermöglichen. Die gegenwärtigen Ausführungsformen sehen Vorteile bei Situationen vor, wie, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Mit gegenwärtigen Systemen ist die verfügbare Elektrizität begrenzt, da sie von einem Reservoir mit begrenzter Energie (z.B. von einem wiederaufladbaren Energiesystem) bereitgestellt werden muss. Zusätzlich betrifft mit gegenwärtigen Systemen die Verwendung eines elektrischen Temperaturüberwachungssystems die Verwendung von Fahrzeugdatensammlung, und der Energieverbrauch, um derartige Betriebsabläufe auszuführen, kann signifikant sein. Daher ist, wenn das Fahrzeug nicht betrieben wird, die Temperaturüberwachung auf ein Zeitintervall von gegenwärtig mehreren Minuten beschränkt. Die hier beschriebenen Ausführungsformen berücksichtigen diesen Bedarf in der Technik. Derartige Ausführungsformen sehen eine konstante Überwachung der Temperatur vor, wodurch die Effizienz erhöht und eine unnötige Außerbetriebnahme von Speichersystemen beschränkt wird.
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Es ist eine Entwicklung eines energieeffizienteren Überwachungssystems jenseits gegenwärtig verfügbaren Systemen erwünscht, würde jedoch die Überwachungszeiten nur geringfügig ausdehnen. Daher ist es erwünscht, stattdessen ein passives System zu haben, das die Information dauerhaft speichert, sobald die Tanktemperatur über oder unter einen bereitgestellten Bereich geht.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems und eines Systems zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff, das einen Tank für komprimierten gasförmigen Brennstoff aufweist.
- 2 ist eine schematische Darstellung eines Tanks für komprimierten gasförmigen Brennstoff und eine spezifische Ausführungsform einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung zur Detektion der Temperatur.
- 3A ist eine schematische Darstellung einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas.
- 3B ist ein vergrößerter Abschnitt von 3A, der eine schematische Darstellung einer Tankabsperrventilbaugruppe zeigt.
- 4 ist eine schematische Darstellung eines Tanks für komprimierten gasförmigen Brennstoff an Bord eines Kraftfahrzeugs.
- 5 ist eine schematische Darstellung eines Controllers, der auf eine thermische Abschaltsicherung reagieren kann, wie bei Ausführungsformen, bei denen eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung zerstört ist.
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Der hier verwendete Begriff „passiv“ betrifft allgemein jegliche Messverfahren, die kein aktives elektrisches oder elektronisches System erfordern. Daher betrifft der Begriff „passiv“ allgemein jegliche selbsterhaltende bzw. eingerastete Änderung der physikalischen Eigenschaften der Vorrichtung durch Umgebungsänderung, z.B. Überschießen der Temperatur über eine Schwelle, die ein Schmelzen einer thermischen Sicherung bewirkt. Auch kann eine Phasenänderung eines Materials in der Vorrichtung einer deutlichen Änderung des spezifischen Widerstandes zugeordnet sein. Die Änderung des spezifischen Widerstandes kann auch durch das Bersten eines Glaskolbens ausgelöst werden, der leitendes Material enthält.
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Der hier verwendete Begriff „physikalische Integrität“ betrifft jegliche gehaltene bzw. eingerastete Änderung einer physikalischen Eigenschaft, die zu jeder Zeit von dem Controller eines Fahrzeugs diagnostiziert werden kann und die als ein Wartungsanzeiger leicht sichtbar ist.
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Der hier verwendete Begriff „Farbe“ betrifft jegliche eingerastete Änderung der Sichtbarkeit, sobald eine Temperaturschwelle überschritten worden ist, und die bei spezifischen Ausführungsformen den Bedarf nach Wartung angibt.
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Der hier verwendete Begriff „Verformung“ betrifft jegliche eingerastete Änderung des spezifischen Widerstandes, der zu einem beliebigen Zeitpunkt von einem Controller des Fahrzeugs diagnostiziert werden kann, sobald eine Temperaturschwelle überschritten worden ist, und die bei spezifischen Ausführungsformen einen Bedarf nach Wartung angibt.
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Der hier verwendete Begriff „zerstört“ betrifft jegliche eingerastete Änderung einer messbaren Charakteristik der Vorrichtung, die die physikalische Integrität der Vorrichtung beeinflusst. Eine beispielhafte Ausführungsform umfasst beispielsweise, wenn ein Glaskolben durch eine gefrorene Flüssigkeit zerstört wird.
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Der hier verwendete Begriff „Tank für komprimiertes Brennstoffgas“ betrifft jegliches Tanksystem, das derart ausgelegt ist, druckbeaufschlagten Brennstoff zu speichern, und das eine spezifische Konstruktion besitzt, die zum Erfüllen eines richtigen Lebensdauergebrauchs eine obere oder eine untere Temperaturschwelle erfordert.
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Wie hier verwendet ist, ist die „maximal zulässige Temperatur“ diejenige Temperatur, bei der eine Sicherung in die offene Position einzurasten ist und/oder dazu verwendet werden kann, eine Änderung des Zustands der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung festzulegen.
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Der hier verwendete Begriff „Haltetemperatur“ ist diejenige Temperatur, bei der eine Degradation einer Sicherung oder einer anderen passiven Temperaturüberwachungs- oder -erfassungsvorrichtung mit der Zeit erwartet würde oder die Temperatur, bei der ein Beginn einer Degradation gezeigt worden ist.
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Der hier verwendete Begriff „Toleranzband“ umfasst ein Temperaturband gleich oder kleiner als die Differenz zwischen der Haltetemperatur und der maximal zulässigen Temperatur.
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Bei hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen umfassen eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas ein Speichersystem, das in Bezug auf Temperaturextreme dauerhaft überwacht wird. Mit der gegenwärtigen Technologie kann diese kontinuierliche Überwachung durch die Fahrzeugsteuersysteme aufgrund beschränkter Batterieleistung nicht erzielt werden.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems und eines Systems zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff, das einen Tank für komprimierten gasförmigen Brennstoff aufweist. Es ist ein System 1 zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff gezeigt, das einen oder mehrere Tanks 3 für komprimiertes Gas sowie ein oder mehrere Tankabsperrventile 5 aufweist. Es ist auch eine Betankungsvorrichtung 7, eine Vorrichtung zur Brennstoffdosierung (z.B. Druckregulierung) 9 sowie ein Brennstoffzellensystem 11 gezeigt. Das Brennstoffzellensystem 11 ist mit einer Brennstoffzelle 13 gezeigt, wobei Wasserstoff „HINEIN“ 15 gelangt und elektrische Leistung „Heraus“ 17 gelangt. Eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung kann so positioniert sein, um eine Änderung der Innentemperatur des /der komprimierten Gastanks 3 durch eine Änderung in zumindest einer physikalischen Eigenschaft der Vorrichtung zu detektieren. Die Änderung kann irreversibel sein.
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2 ist eine schematische Darstellung eines Tanks für komprimierten gasförmigen Brennstoff und einer spezifischen Ausführungsform einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung zum Detektieren einer Temperatur. Es ist ein vergrößerter Teil von 1 dargestellt, der ein Tankabsperrventil 5 sowie ein oder mehrere Gastanks 3 zeigt. Auch ist das Gastemperaturerfassungselement 19 gezeigt.
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Ein Temperaturerfassungselement 19 für den/die Gastank(s) 3 ist normalerweise an der innersten Fläche des Tankabsperrventils 5 platziert; ein üblicher Ort nach dem Stand der Technik ist, dass ein Temperaturerfassungselement 19 von der Fläche des Tankabsperrventils 5 absteht, so dass es durch die thermische Kapazität des Ventilkörpers weniger beeinflusst wird. Bei spezifischen Ausführungsformen, wie hier beschrieben ist, ist die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung vollständig oder teilweise an der Innenseite des/der Tanks für komprimiertes Gas 3 angeordnet und bei spezifischen Ausführungsformen an, nahe oder gekoppelt mit dem Tankabsperrventil 5 angeordnet. Bei spezifischen Ausführungsformen können mehr als eine einzelne passive Temperaturüberwachungsvorrichtung in einem Fahrzeug verwendet werden.
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3A ist eine schematische Darstellung einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas. Genauer zeigt 3A das Tankabsperrventil 5 und das Gastemperaturerfassungselement 19 von 2 zusammen mit einem Metallgehäuse 23. 3B zeigt ein vergrößertes Bild nur einer Tankabsperrventilbaugruppe 21. Diese Baugruppe kann eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung aufweisen. Die Baugruppe kann auch das Metallgehäuse 23 für die gesamte Baugruppe oder nur für das Gastemperaturerfassungselement aufweisen. Das Metallgehäuse kann auch das Temperaturerfassungselement 19 von dem Gas des Tanks trennen. Die Baugruppe kann auch eine thermische Abschaltsicherung aufweisen, die als eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung wirkt oder mit einer Sicherung oder einem Kunststoff- oder Glaskolben gekoppelt ist, der die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung ist.
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4 ist eine schematische Darstellung eines Tanks für komprimierten gasförmigen Brennstoff an Bord eines Kraftfahrzeugs. 4 zeigt ein Fahrzeug 25, und die Fahrtrichtung ist mit 27 gezeigt. Es ist der übliche Bereich für ein Antriebssystem 29 wie auch ein üblicher Bereich für ein System 31 zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff gezeigt. Potentielle Tankabsperrventilstellen sind gezeigt 33. Eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung bei spezifischen Ausführungsformen kann nahe oder bei den potentiellen Tankabsperrventilstellen 33 angeordnet sein.
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5 ist eine schematische Darstellung eines Controllers, der auf eine thermische Abschaltsicherung reagieren kann, wie bei Ausführungsformen, bei denen eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung zerstört ist. Es ist ein Controller 35 gezeigt, der mit einer thermischen Abschaltsicherung 37 gekoppelt ist, die bei Erreichen einer Temperaturschwelle abschalten kann. Wärme innerhalb des Tanks ist gezeigt 39. Die Abschaltsicherung 37 kann als eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung wirken oder kann mit einer Sicherung oder einem Kunststoff- oder Glaskolben gekoppelt sein, der die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung darstellt. Der Controller 35 kann mit der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung gekoppelt und derart konfiguriert sein, eine Schaltung in Bezug auf Leitfähigkeit zu prüfen und eine Fehlernachricht an ein Armaturenbrett eines Autos zu senden, um einen Nutzer zu informieren, ein Fahrzeug zur Wartung zu bringen, wenn eine Änderung der Leitfähigkeit detektiert worden ist, die angibt, dass die Schaltung unterbrochen ist. Der Controller kann eine Nachricht durch ein Armaturenbrettlicht, durch eine Armaturenbrettinformationsnachricht senden oder kann die Information in einen Permanentcodespeicher 45 eingeben. Der Vollständigkeit halber sind die Leistungsquelle 41 und die Schaltung 43 gezeigt, und bei Zerstörung der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung kann die Schaltung unterbrochen werden. Ein Vorteil von hier beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass jenseits einer Schaltung, die in Bezug auf Leitfähigkeit oder Widerstand prüft, keine Computersysteme zur Temperaturdetektion erforderlich sind. Dies sieht einen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik vor, der ein aktives Verarbeiten von Messdaten von Temperaturmesssensoren erfordern kann.
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Bei spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, ist ein Brennstoffzellensystem mit einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung für einen Tank für komprimiertes Brennstoffgas vorgesehen. Die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung kann in einem System zur Speicherung von komprimiertem gasförmigem Brennstoff in Kombination mit einem beliebigen Typ eines Wandlers zur Transformation von Energie verwendet werden.
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Bei spezifischen Ausführungsformen ist eine passive Vorrichtung zur Detektion vorgesehen, ob vordefinierte Temperaturextreme überschritten worden sind (hoch oder niedrig). Typische Bereiche liegen bei etwa -40°C bis etwa 85°C (für Wasserstoff). Sobald die Extreme durch die Gastemperatur überschritten worden sind, kann diese Information bei spezifischen Ausführungsformen eine Änderung in der Vorrichtung durch eine irreversible exklusive Änderung der grundsätzlichen physikalischen Eigenschaften der Vorrichtung bewirken. Beispielsweise können sich Eigenschaften, wie elektrische Leitfähigkeit, physikalische Integrität, Farbe, Verformung (wie plastische Verformung) und/oder andere Eigenschaften ändern. Sobald das Speicherüberwachungssystem neu gestartet ist, kann diese Information für eine Selbstprüfung verwendet werden. Bei spezifischen Ausführungsformen prüft der Fahrzeugcontroller eine spezifische Schaltung in Bezug auf Leitfähigkeit, und wenn eine Änderung der Leitfähigkeit detektiert worden ist, die angibt, dass die Schaltung unterbrochen ist (wie durch eine durchgebrannte Sicherung), kann der Controller bei spezifischen Ausführungsformen eine Fehlernachricht an das Armaturenbrett senden, um den Fahrer zu informieren, das Fahrzeug zur Wartung zu bringen. Wenn die Temperatur aus dem zulässigen Betriebsbereich herausgelangt, kann das Speichersystem außer Dienst genommen werden.
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Bei spezifischen Ausführungsformen wird die elektrische Leitfähigkeit der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung geändert, da die Temperaturänderungen auftreten, wenn Schwellen überschritten werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Leitfähigkeit sich um 100 Prozent ändern. Bei spezifischen Ausführungsformen öffnet eine thermische Sicherung die Schaltung und liefert ein einfaches „Ja“- oder „Nein“-Ansprechen; wenn die Schwelle in einem nicht überwachten Zeitintervall überschritten würde, würde dies durch die thermische Sicherung angegeben werden.
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Für die Überwachung einer maximal zulässigen Temperatur (bei spezifischen Ausführungsformen 85°C) kann bei spezifischen Ausführungsformen eine Sicherung gewählt werden, die in die offene Position bei einer Temperatur eingerastet werden kann, die das Toleranzband zwischen der maximal zulässigen Temperatur und der Temperatur aufweisen kann, bei der eine Degradation einer Sicherung oder einer anderen passiven Temperaturüberwachungs- oder Erfassungsvorrichtung über die Zeit erwartet würde (die Haltezeit). Die Sicherung kann bei der maximal zulässigen Temperatur öffnen und/oder kann so eingestellt werden, dass sie bei einer Temperatur mehrere Grade weg von der maximal zulässigen Temperatur, die als die Haltetemperatur bekannt ist, öffnet, wenn die Haltetemperatur erreicht oder für zumindest eine festgelegte Zeit überschritten ist. Bei spezifischen Ausführungsformen ist die Haltetemperatur plus dem Band gleich der maximal zulässigen Temperatur, und bei anderen spezifischen Ausführungsformen ist die Differenz zwischen der maximal zulässigen Temperatur und der Haltetemperatur größer als das Band. Bei spezifischen nicht beschränkenden Beispielen des Toleranzbandes liegt das Band in einem Bereich von etwa 0,001 bis etwa 5 Grad Celsius weg von der maximal zulässigen Temperatur. Bei anderen spezifischen Ausführungsformen liegt der Bereich zwischen etwa 1 bis etwa 20 Grad Celsius. Die Zeit zum Halten bei oder über der Haltetemperatur, bevor die Sicherung unterbricht, kann von einer Sekunde bis zu einem Tag, einer Woche oder mehr liegen. Die Sicherung kann auch so eingerichtet sein, dass ein wiederholter Gebrauch oberhalb der Haltetemperatur zu dem Unterbrechen der Sicherung führt. Die Haltetemperatur würde zu keinem unmittelbaren Ausfall des Speichersystems führen, jedoch würde ein wiederholter Gebrauch mit Temperaturspitzen bis zu dieser Schwelle das System degradieren und die gültige Lebensdauervorhersage beeinträchtigen. Eine beispielhafte Ausführungsform ist wie folgt: eine validierte Behältermaximalspitzentemperatur entspricht 100 Grad Celsius, eine Abschaltsicherung wird mit einer maximal zulässigen Temperatur von 98 Grad Celsius und einer Haltetemperatur von 83°C verwendet, (wie eine Cantherm®-Sicherung Typ L50N). 5 zeigt ein Beispiel eines Controllers, der derart konfiguriert ist, auf eine thermische Abschaltsicherung zu reagieren, die eine Phase aufgrund einer Änderung der physikalischen Eigenschaften der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung ändern kann.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung in Verbindung mit einer Druckbeobachtung verwendet, und ein Computersystem ermittelt automatisch, ob verschiedene Temperatur- und/oder Druckschwellen überschritten worden sind, um so zu ermitteln, ob ein Tank außer betrieb gesetzt werden soll und ein Ausgang an einen Nutzer geliefert werden soll. Bei spezifischen Ausführungsformen verwendet ein Warnsystem, das mit der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung gekoppelt ist, ein Armaturenbrettwartungsanzeigelicht, um anzuzeigen, dass Wartung unmittelbar oder in naher Zukunft (z.B. 1 - 10 Tage oder mehr) notwendig ist, wenn eine Änderung in der Vorrichtung vorliegt.
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Bei spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, können Verfahren, Vorrichtungen und Systeme eines oder mehrere umfassen aus: einer passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung, wobei eine physikalische Eigenschaft der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung, die sich bei einer Temperaturänderung ändert, eines oder mehrere aus spezifischem elektrischem Widerstand, physikalischer Integrität, Farbe und plastischer Verformung ist. Die Systeme und Verfahren können eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung aufweisen, die einen Glaskolben umfasst, der ein leitendes Material enthält und so konfiguriert ist, dass er zerbirst, wenn eine obere Temperaturschwelle überschritten wird, oder kann eine passive Temperaturüberwachungsvorrichtung umfassen, die eine flüssigkeitsgefüllte Glaskapsel umfasst, die derart konfiguriert ist, aufgrund eines Gefrierens einer Flüssigkeit in der flüssigkeitsgefüllten Glaskapsel zu bersten, wenn eine untere Temperaturschwelle überschritten ist. Die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung kann einen Glaskolben umfassen, der leitendes Material enthält und derart konfiguriert ist, zu bersten, wenn eine obere Temperaturschwelle überschritten wird und wenn eine untere Temperaturschwelle überschritten wird. Das leitende Material kann ein Gemisch aus zwei Flüssigkeiten mit verschiedenen Gefrierpunkten sein. Die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung kann eine Sicherung umfassen, die derart konfiguriert ist, in die offene Position bei einer Temperatur einzurasten die ein Toleranzband zwischen der minimal zulässigen Temperatur und der Temperatur aufweisen kann, bei der ein Auftreten einer Degradation der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung erwartet würde. Die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung kann eine Glaskapsel umfassen, die mit einer Sicherung gekoppelt ist, wobei die Sicherung derart konfiguriert ist, in die offene Position bei Bersten der Glaskapsel aufgrund dessen, dass eine Temperaturschwelle überschritten ist, einzurasten.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Thermisch aktivierte Sicherungen, um obere Temperaturgrenzen zu detektieren
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Bei spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, ist eine obere Temperaturgrenze vorgesehen (Schwelle) und wenn die obere Temperaturgrenze überschritten wird, kann eine thermisch aktivierte Sicherung in Reihe mit der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung verschaltet sein. Die oberen Grenzen können auch durch flüssigkeitsgefüllte Glaskapseln detektiert werden.
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Beispiel 2
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Flüssigkeitsgefüllte Glaskapseln detektieren eine geringe Temperatur
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Bei spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, umfasst die passive Temperaturüberwachungsvorrichtung eine flüssigkeitsgefüllte Glaskapsel; es ist eine untere Temperaturgrenze vorgesehen, und wenn die untere Temperaturgrenze überschritten ist, kann eine flüssigkeitsgefüllte Glaskapsel verwendet werden, die bei Gefrieren eines elektrisch leitenden Fluides zerstört wird. Diese Ausführungsform ist vom Konzept her gleichwertig zu einer thermischen Sicherung, wobei die elektrisch leitende Flüssigkeit den Schmelzdraht ersetzt. Bei spezifischen Ausführungsformen wird eine deutliche Änderung der Dichte der Flüssigkeit durch Temperatur ausgelöst und der Glaskolben zerstört. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Dichteänderung durch Dichtemessungen oder über Änderungen der physikalischen Integrität der passiven Vorrichtung über die Zeit bis zur Zerstörung detektiert; bei anderen Ausführungsformen führen Änderungen der physikalischen Integrität der passiven Vorrichtung zu einem Warnsignal für Nutzer (wie einem Ausgangssignal in einem Licht an dem Armaturenbrett eines Autos) vor oder zum Zeitpunkt der Zerstörung der passiven Vorrichtung.
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Beispiel 3
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Einstellen einer Kapselbersttemperatur mit flüssigkeitsgefüllten Glaskapseln unter Verwendung gemischter Flüssigkeiten und Detektieren oberer Temperaturgrenzen, unterer Temperaturgrenzen oder beidem
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Bei noch spezifischeren Ausführungsformen der passiven Temperaturüberwachungsvorrichtung, die hier beschrieben ist, ist eine untere Temperaturgrenze vorgesehen, und wenn die untere Temperaturgrenze überschritten wird, kann eine flüssigkeitsgefüllte Glaskapsel verwendet werden, die bei Gefrieren der Flüssigkeit zerstört wird. Durch Mischen der Flüssigkeit mit verschiedenen Gefrierpunkten miteinander kann die Bersttemperatur der Kapsel eingestellt werden. Bei spezifischen, nicht beschränkenden Ausführungsformen kann die Bersttemperatur durch gemeinsames Mischen von zwei Flüssigkeiten, wie Wasser und Ethanol, eingestellt werden. Wasser weist einen Siedepunkt von 100°C und einen Schmelzpunkt von 0°C auf, während Ethanol einen Siedepunkt von 78,4°C und einen Schmelzpunkt von -114°C aufweist. Durch Mischen beider Flüssigkeiten kann eine untere Temperaturschwelle für eine Bersttemperatur für einen Punkt zwischen etwa - 114°C und etwa 0°C festgelegt werden, und gleichermaßen kann eine obere Temperaturschwelle für einen Bersttemperaturpunkt zwischen etwa 78,4°C und etwa 100°C festgelegt werden.
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Das Bersten der Kapsel kann durch eine Änderung zweiter Ordnung der benachbarten Komponenten detektiert werden. Beispielsweise kann eine Sicherung physikalisch mit der Kapsel verbunden sein und kann automatisch aktiviert werden, sobald die Kapsel zerbirst.
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Die Sicherung zur Detektion unterer Temperaturextreme kann dieselbe (oder mehr Sicherungen) sein, die für die Detektion für hohe Temperaturextreme, wie im Beispiel 1 beschrieben ist, verwendet wird, wodurch die Detektion der oberen und der unteren Grenze in einer Vorrichtung integriert wird, oder sie kann separat verbunden sein, um anzugeben, welche Grenze überschritten wurde.
