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Die vorliegende Erfindung betrifft ein textiles Element zur Temperaturüberwachung und/oder Temperaturbegrenzung, umfassend zumindest teilweise ein Schmelzmaterial, insbesondere zumindest ein Schmelzband und/oder Schmelzgarn, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen textilen Elements. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung mit einem solchen textilen Element und ein Heizsystem mit einem solchen textilen Element, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems mit einem solchen textilen Element.
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Stand der Technik
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In
WO 2009/036155 A1 ist ein Stoff offenbart, der ein schmelzbares Garn aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das vorliegende textile Element zur Temperaturüberwachung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Schmelzmaterial elektrisch leitfähig ist. Dadurch werden zusätzliche Einsatzmöglichkeiten für das textile Element geschaffen. Insbesondere kann das textile Element zur Temperaturüberwachung und/oder Temperaturbegrenzung an zu überwachenden Objekten, bzw. Komponenten, wie die eines Heizsystems, eingesetzt werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So besteht das textile Element in einer vorteilhaften Ausführung zumindest teilweise, vorzugsweise als Ganzes, aus dem Schmelzmaterial, insbesondere aus dem zumindest einen Schmelzband und/oder Schmelzgarn, wodurch eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung umfasst das textile Element zumindest teilweise das Schmelzmaterial, insbesondere das zumindest eine Schmelzband und/oder Schmelzgarn, und zumindest teilweise ein textiles Gebilde (18), wodurch das textile Element besonders stabil ausgebildet werden kann und eine vereinfachte Handhabung und Anpassbarkeit, beispielsweise an ein zu überwachendes Objekt, ermöglicht wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schmelzmaterial, insbesondere das zumindest eine Schmelzband und/oder Schmelzgarn, in das textile Gebilde eingebracht oder auf das textile Gebilde aufgebracht ist, wodurch wiederum eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Elements, insbesondere eines textilen Elements nach der vorhergehenden Beschreibung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Schmelzmaterial mit einem elektrisch leitfähigen Material versetzt wird. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des textilen Elements ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung, umfassend ein textiles Element nach der vorhergehenden Beschreibung. Dadurch kann die Vorrichtung vielseitiger, beispielsweise zur Temperaturüberwachungen an zu überwachenden Objekten, bzw. Komponenten, wie die eines Heizsystems, eingesetzt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zur Temperaturüberwachung eine Auswerteeinheit umfasst, welche elektrisch mit dem textilen Element verbunden ist, wodurch eine besonders effiziente Temperaturüberwachung ermöglicht wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Heizsystem, welches zumindest ein textiles Element und/oder eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung nach der vorhergehenden Beschreibung umfasst. Dadurch wird die Sicherheit des Heizsystems erhöht.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems, umfassend zumindest ein textiles Element und/oder eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung nach der vorhergehenden Beschreibung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein elektrischer Widerstand des textilen Elements, vorzugsweise durch die Auswerteeinheit, überwacht wird, wodurch eine besonders effiziente Temperaturüberwachung erfolgen kann.
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Vorteilhaft ist es, wenn eine Sicherheitsmaßnahme, insbesondere ein Abschalten eines Heizvorgangs des Heizsystems, eingeleitet wird, wenn der elektrische Widerstand einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wodurch die Sicherheit des Heizsystems besonders erhöht wird.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines textilen Elements,
- 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements,
- 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements,
- 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements,
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Heizsystems mit einem textilen Element.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines textilen Elements 10 gezeigt. Das textile Element 10 umfasst zumindest teilweise ein Schmelzmaterial 12, im vorliegenden Fall ein Schmelzband 14. Das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, besteht aus einem thermoplastischen Material. Es vermag zu schmelzen, wenn es einer Mindesttemperatur ausgesetzt ist.
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Das textile Element 10 zeichnet sich dadurch aus, dass das Schmelzmaterial 12, im gezeigten Fall das Schmelzband 14, elektrisch leitfähig ist. Durch die elektrische Leitfähigkeit des Schmelzmaterials 12, kann durch das Schmelzband 14 ein elektrischer Strom fließen und ein reeller elektrischer Wiederstand gemessen werden. Unter einem reellen elektrischen Wiederstand soll in diesem Zusammenhang ein messbarer elektrischer Wiederstand verstanden werden, der nicht unendlich ist.
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Kommt es nun bei einem hohen Temperatureinfluss zu einer Zustandsänderung, wie dem Schmelzen, des Schmelzmaterials 12, bzw. das Schmelzbandes 14, so ändert sich der elektrische Widerstand des textilen Elements 10, bzw. Schmelzbandes 14. Mittels Messen, bzw. Überwachen, des elektrischen Widerstands kann erfasst werden, ob das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, einer Temperatur ausgesetzt wurde, die höher als die Mindesttemperatur ist. Somit kann das textile Element 10 zur Temperaturüberwachung und/oder Temperaturbegrenzung in verschiedensten Systemen, wie einem Heizsystem, beispielsweise an Fügenähten oder Dichtungsverläufen, eingesetzt werden.
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Im vorliegenden Fall vermag das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, bei einer Mindesttemperatur von 90°C zu schmelzen, wodurch das textile Element 10 besonders gut zur Temperaturüberwachung in Heizsystemen geeignet ist. Die Mindesttemperatur kann je nach Zusammensetzung des Schmelzmaterials 12 für das Schmelzband 14 variiert werden, wodurch auch der Einsatz in anderen Systemen denkbar wäre.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das textile Element 10 als Ganzes aus dem Schmelzmaterial 12, bzw. dem Schmelzband 14. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.
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In 2 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements 10 gezeigt. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das in 2 gezeigte textile Element 10 das Schmelzband 14 und ein textiles Gebilde 18. Durch das textile Gebilde 18, welches im vorliegenden Fall als Träger 20 für das Schmelzband 14 fungiert, kann das textile Element 10 besonders stabil ausgebildet werden. Auch wird dadurch eine vereinfachte Handhabung und Anpassbarkeit an das zu überwachende Objekt ermöglicht. So kann das textile Element 10 derart ausgebildet werden, dass sich das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, entlang lokal begrenzter Überwachungsstellen des zu überwachenden Objekts erstreckt. Dadurch wiederum können Materialkosten gespart werden. Zudem kann bei einer lokalen Temperaturerhöhung an einer lokal begrenzten Überwachungsstelle des zu überwachenden Objekts, durch eine verhältnismäßig geringere Breite das Schmelzbandes 14, ein vollständiges Aufschmelzen über die gesamte Breite des das Schmelzbandes 14 erreicht werden, wodurch eine eindeutig erfassbare Stromkreisunterbrechung, welche einem unendlichen Widerstand gleichkommt, festgestellt werden kann. So kann durch eine entsprechende Ausführung eine zuverlässigere Temperaturüberwachung erfolgen.
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In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, auf das textile Gebilde 18 aufgebracht, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist. Im gezeigten Fall ist das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, durch einen Klettverschluss aufgebracht, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung oder Anpassung an das zu überwachende Objekt möglich ist. Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, durch Aufkleben, Laminieren, Aufnähen oder durch andere dem Fachmann Geläufige Techniken auf das textile Gebilde 18 aufgebracht ist. Ebenso wäre es denkbar, dass das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14, in das textile Gebilde eingebracht, bzw. integriert, wird. Außerdem wäre es denkbar, dass das Schmelzmaterial 12, bzw. Das Schmelzband 14, zwischen einer Vielzahl von textilen Gebilden 18, insbesondere zwischen zwei textilen Gebilden 18, eingebracht wird, bspw. durch beidseitiges annähen.
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In 3 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements 10 gezeigt. Im Unterschied zu den in den vorhergehenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst das textile Element 10 ein textiles Gebilde 18 und ein Schmelzgarn 16. Das Schmelzgarn 16 besteht, wie auch die Schmelzbänder 14 aus 1 und 2, aus einem thermoplastischen Material. Es vermag ebenfalls zu schmelzen, wenn es einer Mindesttemperatur ausgesetzt ist. Durch eine entsprechende Zustandsänderung, wie dem Schmelzen des Schmelzgarns 16 ändert sich der elektrische Widerstand des Schmelzgarns 16. So kann mittels Messen, bzw. Überwachen, des elektrischen Widerstands erfasst werden, ob das Schmelzgarn 16 einer Temperatur ausgesetzt wurde, die höher als die Mindesttemperatur ist. Somit kann das textile Element 10 ebenfalls zur Temperaturüberwachung in verschiedensten Systemen, wie beispielsweise einem Heizsystem, beispielsweise an Fügenähten oder Dichtungsverläufen, eingesetzt werden.
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Wie auch im Falle der Schmelzbänder aus 1 und 2 vermag das Schmelzgarn 16 aus 3 bei einer Mindesttemperatur von 90°C zu schmelzen, wodurch das textile Element 10 ebenfalls besonders gut zur Temperaturüberwachung in Heizsystemen geeignet ist. Die Mindesttemperatur kann auch je nach Zusammensetzung des Schmelzmaterials 12 für das Schmelzgarn 16 variiert werden, wodurch auch der Einsatz in anderen Systemen denkbar wäre.
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In dem gezeigten Fall ist das Schmelzgarn 16 in das textile Gebilde 18 eingebracht, bzw. integriert. Alternativ wäre es aber auch denkbar, wenn das Schmelzgarn 16 auf das textile Gebilde 18 aufgebracht wäre (z.B. durch aufsticken etc.).
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Das Schmelzgarn 16 erstreckt sich Wellenförmig, bzw. Zick-zack-förmig, entlang des textilen Gebildes 18. Dadurch lässt sich mit sehr geringem Materialaufwand eine großflächige Temperaturüberwachung ermöglichen. Zudem kann bei einer lokalen Temperaturerhöhung an einer lokal begrenzten Überwachungsstelle des zu überwachenden Objekts, durch den verhältnismäßig sehr geringen Querschnitt des Schmelzgarns 16, ein vollständiges Aufschmelzen Schmelzgarns 16 erreicht werden, wodurch eine sehr eindeutig erfassbare Stromkreisunterbrechung, welche einem unendlichen Widerstand gleichkommt, festgestellt werden kann. So können auch stark begrenzte Fehlstellen in einem vergleichsweise großen, zu überwachendem Bereich eines Objekts erfasst werden. Durch eine entsprechende Ausführung kann somit eine besonders zuverlässige Temperaturüberwachung erfolgen.
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Außerdem lässt sich durch das Schmelzgarn 16 eine besonders gute Anpassbarkeit an das zu überwachende Objekt realisieren. In 4 ist entsprechend eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines textilen Elements 10 gezeigt. Wie auch in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das in 4 gezeigte textile Element 10 ein textiles Gebilde 18 und ein Schmelzgarn 16. Im Unterschied zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das in 4 gezeigte Schmelzgarn 16 über definierte Bereiche des textilen Gebildes 18. So kann die Temperaturüberwachung gezielt an definierte Überwachungsstellen des zu überwachenden Objekts, wie beispielsweise komplexe nichtlineare Fügenähte oder Dichtungsverläufe, angepasst werden. Entsprechend kann eine besonders gezielte und zuverlässige Temperaturüberwachung erfolgen.
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Die in den Ausführungsbeispielen der vorhergehenden Figuren gezeigten textilen Elemente 10 werden derart hergestellt, dass das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14 und/oder das Schmelzgarn 16, mit einem elektrisch leitfähigen Material, in den gezeigten Fällen einem metallischen Material, versetzt wird. Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass das Schmelzmaterial 12, bzw. das Schmelzband 14 und/oder das Schmelzgarn 16, mit einem graphithaltigen Material versetzt werden. So kann eine besonders kostengünstige Herstellung des textilen Elements 10 erfolgen, wobei eine hohe elektrische Leitfähigkeit erreicht werden kann.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Schmelzbänder 14 bestehen aus Schmelzgarnen 16. Sie werden mittels eines textilen Verfahrens, in den vorliegenden Fällen mittels Weben, aus Schmelzgarnen 16 hergestellt. Alternativ wäre es denkbar, die Schmelzbänder 14 mittels eines anderen textilen Verfahrens, wie beispielsweise Stricken, Wirken etc., herzustellen. Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass das Schmelzband 14 nicht aus Schmelzgarnen 16 hergestellt ist, sondern aus einem flächigen Schmelzmaterial 12.
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Die Leitfähigkeit der Schmelzbänder 14 aus den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen wird derart hergestellt, dass die Schmelzbänder 14 mittels metallischen und/oder graphithaltigen Stoffen beschichtet werden. Eine entsprechende Beschichtung erfolgt in den vorliegenden Fällen dadurch, dass die Schmelzbänder 14 durch ein Bad gezogen werden, welches entsprechende metallische und/oder graphithaltige Stoffe enthält. Die metallischen und/oder graphithaltigen Stoffe können auch als metallische und/oder graphithaltige Partikel verstanden werden. Außerdem wäre es möglich die Leitfähigkeit der Schmelzbänder 14 derart herzustellen, dass die Schmelzgarne 16, aus denen die Schmelzbänder 14 hergestellt werden, elektrisch leitfähig gemacht werden. So können die Schmelzgarne 16, aus denen die Schmelzbänder 14 hergestellt werden, mit metallischen und/oder graphithaltigen Stoffen, bzw. Partikeln, beschichtet werden. Auch hier wäre es denkbar, dass die die Schmelzgarne 16, aus denen die Schmelzbänder 14 hergestellt werden, durch ein Bad gezogen werden, welches entsprechende metallische und/oder graphithaltige Stoffe enthält.
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Die Leitfähigkeit der Schmelzgarne 16 aus den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen werden derart hergestellt, dass die Schmelzgarne 16 elektrisch leitfähig gemacht werden, indem diese mit metallischen und/oder graphithaltigen Stoffen, bzw. Partikeln, beschichtet werden. Eine entsprechend Beschichtung erfolgt in den vorliegenden Fällen dadurch, dass die Schmelzgarne 16 durch ein Bad gezogen werden, welches entsprechende metallische und/oder graphithaltige Stoffe enthält.
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Bei dem textilen Gebilden 18 aus den 2, 3 und 4 handelt es sich jeweils um ein Gestrick. Jedoch ist es auch möglich, die textilen Gebilde 18 jeweils als ein Gewebe, ein Gewirke oder eine Stickerei auszubilden. Auch wäre eine Kombination aus einem Gestrick, einem Gewebe, einem Gewirke und/oder einer Stickerei denkbar.
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In den Ausführungsbeispielen der vorhergehenden Figuren sind die textilen Elemente 10 jeweils als Teil einer Vorrichtung 22 zur Temperaturüberwachung dargestellt. Die Vorrichtung 22 zur Temperaturüberwachung umfasst dabei eine Auswerteeinheit 24, welche elektronisch mit dem textilen Element 10, im gezeigten Fall mittels elektrischen Leitungen 26, 28 verbunden ist, wodurch eine besonders schnelle und effiziente Temperaturüberwachung möglich ist.
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In den vorliegenden Fällen sind die elektrischen Leitungen 26, 28 durch Crimpen mit dem Schmelzmaterial 12, bzw. dem Schmelzband 14 und/oder den Schmelzgarnen 16, elektrisch verbunden. Alternativ wäre es aber auch denkbar eine elektrische Verbindung durch Leitkleben, , Klemmen, Vernähen, Umsticken und/oder andere, dem Fachmann als geeignet erscheinende Fügetechnologien, zu erzeugen.
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In 5 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Heizsystems 30 mit einem textilen Element 10 gezeigt. Das Heizsystem 30 weist einen Wärmeerzeuger 32, im gezeigten Fall eine Gastherme 34, auf. Dem Wärmeerzeuger 32 wird ein Brennstoff, im vorliegenden Fall Erdgas, über eine Brennstoffleitung 36 und ein zu erwärmendes Medium, im vorliegenden Fall Kaltwasser, über eine Kaltwasserleitung 38 zugeführt. Mittels des Brennstoffs, im vorliegenden Fall durch Verbrennung des Brennstoffs mittels eines Brenners (nicht dargestellt) im Inneren der Gastherme 34, wird das Kaltwasser erwärmt und über eine Vorlaufleitung 40 einem Speicher 42 zugeführt. Der Speicher 42 ist zusammengesetzt aus einer oberen Halbschale 50 und einer unteren Halbschale 52 und weist zwischen der oberen Halbschale 50 und der unteren Halbschale 52 eine Fügenaht 54 auf. Aus dem Speicher 42 kann dann bei Bedarf Warmwasser über eine Warmwasserleitung 44 einem Verbraucher 46 bereitgestellt werden. In dem Speicher 42 unverbrauchtes, abgekühltes Wasser kann über eine Rückführleitung 48 wieder dem Wärmeerzeuger 32 zur erneuten Erwärmung rückgeführt werden.
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Das vorliegende Heizsystem 30 zeichnet sich nun dadurch aus, dass es ein textiles Element 10 nach der vorhergehenden Beschreibung aufweist. Im gezeigten Fall weist das Heizsystem 30 ein textiles Element 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2 auf. Dabei ist das textile Element 10 an dem Speicher 42 angeordnet. Dadurch kann eine Temperaturüberwachung und/oder Temperaturbegrenzung am Speicher 42 erfolgen, wodurch die Sicherheit des Heizsystems erhöht wird.
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Im gezeigten Fall ist das textile Element 10, im vorliegenden Fall das textile Gebilde 18 mit dem Schmelzband 14, mittels eines an der Rückseite des textilen Gebildes 18 befindlichen Klettbandes an dem Speicher 42 angeordnet, wodurch eine besonders einfache Montage an den Speicher möglich ist. Das textile Element 10 ist derart an dem Speicher 42 angeordnet, dass das Schmelzband 14 an die Fügenaht 54 angrenzt. Dadurch kann an der Fügenaht 54 eine Temperaturüberwachung erfolgen. Beispielsweise könnte bei einem Leck an der Fügenaht 54 ein heißes Medium, wie heißer Wasserdampf austreten, was zu einem Sicherheitsproblem führen würde. Durch das textile Element 10 kann nun eine Temperaturerhöhung, die durch den austretenden, heißen Wasserdampf, erfolgen würde, erfasst werden.
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Dabei wird das Heizsystem so verfahren, dass ein elektrischer Widerstand des textilen Elements 10, im gezeigten Fall durch die Auswerteeinheit 24 (in 5 nicht dargestellt) überwacht wird. Die Überwachung des elektrischen Widerstands erfolgt derart, dass der Wiederstand laufend, oder alternativ in regelmäßigen Zeitabständen, gemessen wird und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird. Überschreitet der elektrische Widerstand den festgestellten Grenzwert, so wird eine Sicherheitsmaßnahme eingeleitet. Im vorliegenden Fall wird ein Heizvorgang des Heizsystems 30 abgeschaltet. Dies erfolgt dadurch, dass die Zufuhr von Brennstoff zum Wärmeerzeuger 32 unterbrochen wird. Zudem wäre es auch denkbar, dass die Medienzufuhr zum Speicher 42 unterbrochen wird, wodurch auch ein Austritt von heißem Medium, wie heißem Wasserdampf, begrenzt werden könnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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