DE102017002126B4

DE102017002126B4 - Device for storing heat and using the device in a production line

Info

Publication number: DE102017002126B4
Application number: DE102017002126.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: DE102017002126A1

Abstract

Vorrichtung für die Speicherung und Abgabe von Wärme, mit einem mit einem Speichermedium gefüllten Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als ein in sich geschlossenes System ausgebildet ist, dass das Speichermedium ein Flüssigsalz oder Flüssigsalzgemisch ist, dass der Behälter (2) eine Wärme abstrahlende Fläche (6) aufweist, die durch eine Platte (7) ausgebildet wird, dass der Behälter (2) im Übrigen wärmeisoliert ist und dass in dem Behälter (2) Aufnahmen (8) für die Aufnahme von Heizpatronen (3-4) ausgebildet sind.Device for storing and releasing heat, with a container filled with a storage medium, characterized in that the device is designed as a self-contained system, that the storage medium is a molten salt or molten salt mixture, that the container (2) emits heat Has surface (6) which is formed by a plate (7), that the container (2) is otherwise thermally insulated and that receptacles (8) for receiving heating cartridges (3-4) are formed in the container (2) .

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Speicherung und Abgabe von Wärme, mit einem mit einem Speichermedium gefüllten Behälter.The invention relates to a device for storing and releasing heat, having a container filled with a storage medium.

Wärmespeicher sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. An die verschiedensten Verwendungszwecke angepasst sind Wärmespeicher von der Größe eines Tennisballs, beispielsweise für das Warmhalten der Hände, bis hin zu gebäudegroßen Wärmespeichern z.B. in Heizkraftwerken bekannt. Darüber hinaus finden verschiedenste Materialien als Speichermedium Verwendung, beispielsweise Wasser wie bei den bekannten Ruths-Speichern oder alternativ auch diverse Schüttgüter. Aus dem Stand der Technik ist z.B. die JP H11- 44 494 A oder auch die DE 19 53 604 A bekannt.Heat accumulators are known and proven in a wide variety of embodiments. Heat accumulators of the size of a tennis ball, for example for keeping the hands warm, up to building-sized heat accumulators, for example in thermal power stations, are known, adapted to the most varied of purposes. In addition, a wide variety of materials are used as a storage medium, for example water as in the well-known Ruths storage tanks or, alternatively, various bulk goods. From the prior art, for example, JP H11- 44 494 A or also the DE 19 53 604 A known.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Konzept für einen Wärmespeicher zur Verfügung zu stellen, das sehr vielfältig sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich einsetzbar ist.The object of the invention is to provide a concept for a heat storage device that can be used in a very diverse manner both in the private and in the industrial sector.

Gelöst wird diese technische Problematik durch eine Vorrichtung für die Speicherung und Abgabe von Wärme, mit einem mit einem Speichermedium gefüllten Behälter gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass die Vorrichtung als ein in sich geschlossenes System ausgebildet ist, dass das Speichermedium ein Flüssigsalz oder Flüssigsalzgemisch ist, dass der Behälter eine Wärme abstrahlende Fläche aufweist, die durch eine Platte ausgebildet wird, dass der Behälter im Übrigen wärmeisoliert ist und dass in dem Behälter Aufnahmen für die Aufnahme von Heizpatronen ausgebildet sind.This technical problem is solved by a device for storing and releasing heat, with a container filled with a storage medium according to claim 1 by the measures that the device is designed as a self-contained system, that the storage medium is a liquid salt or liquid salt mixture is that the container has a heat-radiating surface which is formed by a plate, that the container is otherwise thermally insulated and that receptacles for receiving heating cartridges are formed in the container.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. So sind Flüssigsalze und Gemische grundsätzlich von hoher Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität. So weist eine Natriumnitrid und Kaliumnitrid-Mischung im Verhältnis 60:40 eine spezifische Wärmekapazität von 1,53J/kg K auf.The device according to the invention has a number of advantages. Liquid salts and mixtures are basically of high thermal conductivity and heat capacity. A sodium nitride and potassium nitride mixture in a ratio of 60:40 has a specific heat capacity of 1.53J / kg K.

Aber auch eine Vielzahl weiterer Salze bzw. Salzmischungen sind als Wärmespeicher geeignet. Infolgedessen kann durch eine Auswahl von Flüssigsalz bzw. Mischungen mit geeigneten Schmelztemperaturen die Arbeitstemperatur der Vorrichtung nach der Erfindung in optimaler Weise an den Verwendungszweck angepasst werden, beispielsweise bei einem Salzbadhärten bei Temperaturen von 1300°C, bei einem Warmbad in der Härterei bei 540°C, bei solarthermischen Kraftwerken bei ca. 250°C bis 350°C oder bei solarthermischen Kraftwerken bei 550°C.However, a large number of other salts or salt mixtures are also suitable as heat stores. As a result, by selecting liquid salt or mixtures with suitable melting temperatures, the working temperature of the device according to the invention can be optimally adapted to the intended use, for example with a salt bath hardening at temperatures of 1300 ° C, with a hot bath in the hardening shop at 540 ° C , for solar thermal power plants at approx. 250 ° C to 350 ° C or for solar thermal power plants at 550 ° C.

Der Behälter für das Speichermedium weist eine Wärme abstrahlende Fläche auf, deren Gestalt regelmäßig durch den Verwendungszweck bestimmt sein wird. So können beispielsweise Rippen vorgesehen sein, wenn die Vorrichtung als insbesondere transportable Heizung beispielsweise auch im privaten Wohnbereich Verwendung findet.The container for the storage medium has a heat-radiating surface, the shape of which is regularly determined by the intended use. For example, ribs can be provided if the device is used, in particular, as a transportable heater, for example in private living quarters as well.

Insbesondere bei einer Verwendung der Vorrichtung in industriellen Fertigungsprozessen wird häufig eine ebene Fläche ausgebildet sein, bspw. durch eine Platte aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, beispielsweise eine Kupferplatte.In particular when the device is used in industrial manufacturing processes, a flat surface will often be formed, for example by means of a plate made of a material that is a very good conductor of heat, for example a copper plate.

Eine solche Vorrichtung kann in vielen Fällen einen Ofen in einem Fertigungsprozess ersetzen.Such a device can in many cases replace a furnace in a manufacturing process.

In dem Behälter sind weiter Aufnahmen für Heizpatronen ausgebildet. Es stellt damit die Vorrichtung nach der Erfindung ein in sich geschlossenes System dar. Ein Austausch von Speichermedien findet nicht statt. Vielmehr erfolgt lediglich ein Aufheizen des Speichermediums durch die eingebrachten Heizpatronen und hält die Vorrichtung dann bis zu 8 Stunden die gewünschte Temperatur.In the container there are also receptacles for heating cartridges. The device according to the invention thus represents a self-contained system. There is no exchange of storage media. Rather, the storage medium is merely heated up by the heating cartridges and the device then maintains the desired temperature for up to 8 hours.

Der Behälter ist vorzugsweise aus einem Edelstahl gefertigt und von rechteckiger Gestalt. Edelstähle sind durchaus auch für die hohen Temperaturen geeignet und gegenüber den Flüssigsalzen weitgehend beständig.The container is preferably made of a stainless steel and is rectangular in shape. Stainless steels are also suitable for high temperatures and are largely resistant to liquid salts.

In konstruktiver Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Heizpatronen stabförmig ausgebildet sind und dass die Heizpatronen einen Flansch für ein Verschrauben mit dem Behälter aufweisen. Abhängig von der Ausgestaltung der Heizpatronen, elektrisch und/oder gasbetrieben, sind die Aufnahmen ausgestaltet. Bei einer elektrisch betriebenen Heizpatrone wird die Aufnahme passgenau ausgebildet sein, um eine effiziente Wärmeübertragung zu ermöglichen. Findet ein Gasbrenner Verwendung, so wird die Aufnahme hieran entsprechend angepasst sein.In a structural embodiment it is provided that the heating cartridges are rod-shaped and that the heating cartridges have a flange for screwing to the container. Depending on the design of the heating cartridges, electrically and / or gas-operated, the receptacles are designed. In the case of an electrically operated heating cartridge, the receptacle will be designed to fit precisely in order to enable efficient heat transfer. If a gas burner is used, the receptacle will be adapted accordingly.

Die Anzahl und die Anordnung der Aufnahmen mit den Heizpatronen in dem Behälter ist wenig kritisch. Sie sollte derart sein, dass eine gleichmäßige Erwärmung des Flüssigsalzes bzw. eines Flüssigsalzgemischs auf den gewünschten Temperaturbereich erfolgen kann.The number and the arrangement of the receptacles with the heating cartridges in the container is not very critical. It should be such that the molten salt or a molten salt mixture can be heated evenly to the desired temperature range.

Ist insbesondere die Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung in einem Fertigungsprozess angedacht, kann weiter der Behälter mit Aussteifungen senkrecht zu der Wärme abstrahlenden Fläche versehen sein. Eine solche Vorrichtung kann in einer Fertigungsstraße dann als Stempel einer Presse formgebend für ein Werkstück Verwendung finden, beispielsweise bei einer Warmumformung.If, in particular, the use of the device according to the invention in a manufacturing process is envisaged, the container can furthermore be provided with stiffeners perpendicular to the heat-radiating surface. Such a device can then be used in a production line as a punch of a press to shape a workpiece, for example during hot forming.

Die Wärmekapazität bei einer solchen Fertigung kann durch die Maßnahme erhöht werden, wenn die Anordnungen wenigstens zweier Vorrichtungen derart ist, dass die Wärme abstrahlenden Flächen aufeinander zu weisen.The heat capacity in such a production can be increased by the measure, if the arrangement of at least two devices is such that the heat-radiating surfaces face one another.

Zweckmäßigerweise wird dann der Abstand zwischen den Wärme abstrahlenden Flächen auch einstellbar sein.Appropriately, the distance between the heat-radiating surfaces will then also be adjustable.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele und ihre Verwendung schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

1: eine Frontansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,
2: eine Seitenansicht,
3: die Einbindung einer Vorrichtung in eine Fertigungsstraße und
4: die Anordnung zweier Vorrichtungen.

The essence of the invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which only exemplary embodiments and their use are shown schematically and not to scale. In the drawing shows:

1 : a front view of a device according to the invention,
2 : a side view,
3 : the integration of a device in a production line and
4th : the arrangement of two devices.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 für die Speicherung und Abgabe von Wärme in einer Frontansicht mit einem Behälter 2 aus einem Edelstahl. Der Behälter 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel rechteckig und nimmt neben einem Flüssigsalz oder Flüssigsalzgemisch als Speichermedium für die Wärme hier drei Heizpatronen 3-5 auf. Oberseitig weist der Behälter 2 eine Wärme abstrahlende Fläche 6 auf, ausgebildet durch eine Platte 7 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise eine Kupferplatte, die hier eben gestaltet ist. 1 shows an apparatus 1 for the storage and release of heat in a front view with a container 2 made of a stainless steel. The container 2 is rectangular in the embodiment and uses a liquid salt or liquid salt mixture as a storage medium for the heat here three heating cartridges 3-5 on. The container faces at the top 2 a heat radiating surface 6th formed by a plate 7th made of a material that conducts heat well, for example a copper plate, which is flat here.

Im Übrigen ist der Behälter 2 wärmeisoliert, die Wärmeisolierung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.Incidentally, the container is 2 heat insulated, the heat insulation is not shown in the drawing.

Sind die Heizpatronen 3-5 elektrisch betrieben, so werden die Heizpatronen 3-5 möglichst passgenau in Aufnahmen 8 für einen guten Wärmeübergang von den Heizpatronen 3-5 auf das Speichermedium gehalten sein. Festgelegt werden die Heizpatronen 3-5 an dem Behälter 2 durch verschraubte Flansche 9-11.Are the heating cartridges 3-5 The heating cartridges are operated electrically 3-5 as precisely as possible in recordings 8th for good heat transfer from the heating cartridges 3-5 be kept on the storage medium. The heating cartridges are set 3-5 on the container 2 through screwed flanges 9-11 .

Wird die Vorrichtung 1 nach der Erfindung in der Fertigung verwendet, beispielsweise im Rahmen der Warmumformung, kann die Platte 7 formgebend für ein Werkstück ausgebildet sein. Ist weiter daran gedacht, die Vorrichtung 1 als Stempel einer Presse oder dergleichen zu verwenden, werden zwischen der Platte 6 und dem Boden 12 des Behälters 2 Aussteifungen noch vorgesehen sein, in der Zeichnung nicht dargestellt.Will the device 1 According to the invention used in production, for example in the context of hot forming, the plate 7th be designed to give shape to a workpiece. Is further thought of the device 1 to use as a punch of a press or the like are between the plate 6th and the ground 12th of the container 2 Reinforcements may still be provided, not shown in the drawing.

3 zeigt die Vorrichtung 14 eingebunden in eine Fertigungsstraße 15. Auf einem Förderzeug 16, beispielhaft hier eine Rollenbahn, erfolgt die Zuführung von zu bearbeitenden, weiter nicht dargestellten Werkstücken. Die Bearbeitung erfolgt in einem geschlossenen Gehäuse 17. Dort wird zunächst das Werkstück unter der Vorrichtung 14 unter der Wärme abstrahlenden Platte 21 erwärmt. Zweckmäßigerweise ist hierzu die Vorrichtung 14 über der Rollenbahn 18 gemäß des Doppelpfeils höhenstellbar. 3 shows the device 14th integrated in a production line 15th . On a truck 16 , for example a roller conveyor here, the feeding of workpieces to be processed, not shown further, takes place. The processing takes place in a closed housing 17th . There the workpiece is first placed under the device 14th under the heat radiating plate 21 warmed up. The device is expedient for this purpose 14th above the roller conveyor 18th Height adjustable according to the double arrow.

Eine weitere Bearbeitung erfolgt unter einem nicht weiter dargestellten Bearbeitungszentrum 19. Mit Verlassen des Gehäuses 17 wird dann ein bearbeitetes Werkstück auf der angedeuteten weiteren Rollenbahn 20 abgeführt.Further processing takes place under a processing center, not shown any further 19th . With leaving the housing 17th a machined workpiece is then placed on the further roller conveyor indicated 20th discharged.

3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Einbindung von zwei Vorrichtungen 25,26 in einen Fertigungsprozess. Dabei weisen die Wärme abstrahlenden Flächen 27,28 der Platten 29,30 der Vorrichtungen 25,26 aufeinander zu. Durch ein Stellen des Abstandes zwischen den beiden Vorrichtungen 25,26 gemäß des Doppelpfeils kann ein zwischen den Vorrichtungen 25,26 befindliches Werkstück erhitzt oder geformt werden. 3 shows another possibility of integrating two devices 25th , 26th in a manufacturing process. The heat-radiating surfaces have 27 , 28 of the plates 29 , 30th of the devices 25th , 26th towards each other. By adjusting the distance between the two devices 25th , 26th according to the double arrow, a between the devices 25th , 26th located workpiece are heated or shaped.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Vorrichtungcontraption
22: Behältercontainer
33: HeizpatroneHeating cartridge
44th: HeizpatroneHeating cartridge
55: HeizpatroneHeating cartridge
66th: Flächearea
77th: Platteplate
88th: Aufnahmerecording
99: Flanschflange
1010: Flanschflange
1111: Flansch 12. Bodenflange 12th . floor
1414th: Vorrichtungcontraption
1515th: FertigungsstraßeProduction line
1616: FörderzeugConveyor
1717th: Gehäusecasing
1818th: RollenbahnRoller conveyor
1919th: BearbeitungszentrumMachining center
2020th: RollenbahnRoller conveyor
2121: Platteplate
2525th: Vorrichtungcontraption
2626th: Vorrichtungcontraption
2727: Flächearea
2828: Flächearea
2929: Platteplate
3030th: Platteplate

Claims

Device for storing and releasing heat, with a container filled with a storage medium, characterized in that the device is designed as a self-contained system, that the storage medium is a molten salt or molten salt mixture, that the container (2) emits heat Has surface (6) which is formed by a plate (7), that the container (2) is otherwise thermally insulated and that receptacles (8) for receiving heating cartridges (3-4) are formed in the container (2) .

Device according to Claim 1 , characterized in that the container (2) is made of a stainless steel.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heating cartridges (3-5) are rod-shaped and that the heating cartridges (3-4) each have a flange (9-11) for screwing to the container (2) .

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heating cartridges are electrically and / or gas-operated,

Device according to Claim 4 characterized in that the plate is designed to give shape.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the container is provided with stiffeners perpendicular to the heat-radiating surface.

Use of the device according to one or more of the preceding claims in a production line (15).

At least two devices according to one or more of the preceding claims, characterized by their arrangement in which the heat-radiating surfaces (27, 28) face one another.

Devices according to Claim 8 characterized in that the distance between the surfaces (27, 28) is adjustable.