DE112004000184T5

DE112004000184T5 - Abhilfsmaßnahmen zum Verhindern eines Berstens in einem Flüssigkeitssystem

Info

Publication number: DE112004000184T5
Application number: DE112004000184T
Authority: DE
Inventors: Mark Los Altos Munch; Kenneth Belmont Goodson; Dave Los Altos Hills Corbin; Shulin Sunnyvale Zeng; Thomas W. Jr. San Carlos Kenny; James Gill Santa Cruz Shook
Original assignee: Cooligy Inc
Current assignee: Cooligy Inc
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20040148959A1; TW200417716A; US7344363B2; US7278549B2; US7077634B2; WO2004071139A2; JP2006521690A; US20050183845A1; US20050183445A1; US7201012B2; WO2004071139A3; US7201214B2; US7402029B2; US20050210913A1; US20050183444A1; US20050183443A1

Abstract

Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend:
wenigstens einen Wärmetauscher;
wenigstens einen sich durch eine erste Öffnung erstreckenden Einlaßanschluß zum Zuführen einer Flüssigkeit an mehrere Kanäle und Passagen;
wenigstens einen sich durch eine zweite Öffnung erstreckenden Auslaßanschluß zum Abführen der Flüssigkeit aus den mehreren Kanälen und Passagen; und
ein oder mehrere kompressible Objekte, welche in einem nicht unter Druck stehenden Zustand an die Einlaß- und Auslaßanschlüsse gekuppelt sind, so daß die kompressiblen Objekte das Volumen des Einlaßanschlusses und des Auslaßanschlusses reduzie ren, wobei ein auf die kompressiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Einlaßanschlusses und des Auslaßanschlusses vergrößert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, wie es zum Übertragen von Wärme von elektronischen Einrichtungen und deren Komponenten nützlich bzw. gebräuchlich ist. Genauer gesagt verwendet die Erfindung eine Anzahl von Mitteln und Objekten zum Schutz gegen eine Ausdehnung von Lösungen auf Wasserbasis, wenn diese einfrieren bzw. eingefroren sind.
Hintergrund der Erfindung
Wenn Wasser oder viele andere flüssige Mischungen unter den Gefrierpunkt abgekühlt werden, wechselt das Material von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand und erfährt eine signifikante Volumenvergrößerung, welche für Wasser oder wäßrige Lösungen 10 % oder mehr beträgt. Wenn Wasser in einem Rohr einfriert, erfährt es eine ähnliche Expansion. Wasser, welches in Rohren oder anderen begrenzten Räumen eingefroren ist, verstopft nicht nur die Leitungen und blockiert die Strömung. Wenn ein Einfrieren in einem begrenzten Raum wie einem Stahlrohr erfolgt, dehnt sich das Eis aus und übt einen extremen Druck aus, welcher häufig genug ausreicht, um das Rohr zum Bersten zu bringen und einen ernsthaften Schaden zu verursachen. Dieses Phänomen ist bei Heißwasser-Heizsystemen und selbsttätigen Kühlsystemen ein gemeinsamer Mangel.
Eine Bildung von Eis in einem Rohr verursacht nicht immer ein Bersten dort, wo eine Eisblockade auftritt. Vielmehr kann ein nach einer vollständigen Eisblockade in einem Rohr fortgesetztes Einfrieren und eine Expansion innerhalb des Rohres eine Erhöhung des Wasserdruckes stromabwärts zur Folge haben. Der Anstieg des Wasserdruckes führt zu einer Fehlfunktion des Rohres und/oder zum Bersten. Stromabwärts zu der Eisblockade kann das Wasser sich bis zu seiner Einlaßquelle aufbauen, wobei dort nur eine geringe Druckerhöhung entsteht, die kaum zu einem Bersten führt.
Flüssigkeits-Kühlsysteme für elektronische Einrichtungen werden während ihres Versandes, ihrer Lagerung oder während ihres Gebrauches gelegentlich Umweltbedingungen unterhalb des Gefrierpunktes ausgesetzt. Da diese Systeme gelegentlich einfrieren, müssen sie so konstruiert sein, daß sie die Ausdehnung von gefrorenem Wasser ertragen. Additive wie Antifrostmittel sind potentiell giftig und entflammbar und können mechanische Komponenten, empfindliche Sensoren und elektronische Teile beschädigen, weshalb reines oder im wesentlichen reines Wasser typischerweise als Kühlmittel gewählt wird.
Erforderlich sind daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens in einem Flüssigkeits-Kühlsystem, welches ein vorgegebenes Niveau eines Einfrierens und einer Expansion innerhalb begrenzter Räume ertragen kann, ohne elektronische Komponenten zu beschädigen oder die Arbeitsweise des Systems nachteilig zu beeinflussen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Flüssigkeitssystem vorgesehen, welches die Größe und das Volumen reduzierende Mittel, Lufttaschen, kompressible Objekte und flexible Objekte verwendet, um es gegen eine Expansion von wäßrigen Lösungen im gefrorenen Zustand zu schützen. In einem solchen System sind Rohre, Pumpen und Wärmetauscher so gestaltet, daß sie ein Bersten ihrer Einschlüsse und Kammern verhindern.
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Die Vorrichtung umfaßt wenigstens einen Wärmetauscher; einen oder mehrere Einlaßanschlüsse, welche sich durch eine erste Öffnung zum Zuführen einer Flüssigkeit zu ihren Kanälen und Kanalpassagen erstrecken; einen oder mehrere Auslaßanschlüsse, welche sich durch eine zweite Öffnung zum Abführen der Flüssigkeit von den mehreren Kanälen und Passagen erstrecken; und ein oder mehrere kompressible Objekte, die im wesentlichen benachbart zu den Einlaßanschlüssen und den Auslaßanschlüssen in einem nicht zusammengedrückten Zustand angeordnet sind, so daß die kompressiblen Objekte das Volumen der Einlaßanschlüsse und der Auslaßanschlüsse reduzieren und erhöhen, wenn ein Druck auf die kompressiblen Objekte ausgeübt wird.
Die kompressiblen Objekte können bevorzugt einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sein. Das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion kann zwischen 5 und 25 % liegen. Die kompressiblen Objekte sind bevorzugt in der Lage, sich auf ein Minimalvolumen zusammenzuziehen und auf ein Maximalvolumen auszudehnen. Die kompressiblen Objekte können jeweils innerhalb eines Einlaßanschlusses und eines Auslaßanschlusses befestigt sein. Alternativ können die kompressiblen Objekte an irgendeiner anderen Stelle des Systems positioniert sein. Die kompressiblen Objekte können aus Schwammaterial, Schaum, luftgefüllten Blasen oder Ballons bestehen und in einer hermetisch abgedichteten Umhüllung eingekapselt sein. Die Umhüllung kann aus einem metallischen Material, einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial oder aus Kunststoff bestehen. Die Kunststoffmaterialien können aus Teflon, Mylar, Nylon, PET, PVC, PEN oder irgendeiner anderen geeigneten Umhüllung bestehen.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Die Vorrichtung umfaßt wenigstens einen Wärmetauscher mit einem oberen Element und einem unteren Element; mehrere in dem unteren Element ausgebildete Kanäle und Passagen zum Ermöglichen einer Flüssigkeitsströmung durch das Element; und ein oder mehrere kompressible Objekte, die in einem oder mehreren der mehreren Kanäle und Passagen positioniert sind, so daß die kompressiblen Objekte in einem nicht zusammengedrückten Zustand das Volumen jeder der mehreren mit einem oder mehreren kompressiblen Objekten versehenen Kanäle und Passagen reduzieren, und wobei die kompressiblen Objekte komprimiert werden, um das Volumen jeder der mehreren Kanäle und Passagen zu erhöhen, wenn auf diese ein Druck ausgeübt wird.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vorgesehen. Das System umfaßt bevorzugt eine oder mehrere Pumpen und einen oder mehrere Wärmetauscher. Die Vorrichtung enthält eine Ummantelung, wobei die Größe und das Volumen von innerhalb der Ummantelung eingenommener Flüssigkeit minimalisiert sind. Die Pumpe kann eine elektro-osmotische Pumpe sein.
Die Ummantelung kann sich bevorzugt zwischen einem Zustand minimaler Größe und minimalen Volumens und einem Zustand maximaler Größe und maximalen Volumens zusammenziehen bzw. expandieren.
Unter einem zweiten gesonderten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Die Vorrichtung enthält ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer, wobei die von Flüssigkeit eingenommene Größe und das Volumen innerhalb der Einlaß- und Auslaßkammern minimalisiert sind.
Die Einlaß- und Auslaßkammern sind bevorzugt in der Lage, sich zwischen einer minimalen Größe und einem minimalen Volumen und einer maximalen Größe und einem maximalen Volumen zusammenzuziehen bzw. zu expandieren. Die Einlaß- und Auslaßkammern können durch eine Pumpstruktur oder einen Pumpmechanismus voneinander getrennt sein.
Unter einem weiteren gesonderten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Das System umfaßt wenigstens eine Pumpe und wenigstens einen Wärmetauscher. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens einer Ummantelung und eines Minimalisierens der von Flüssigkeit innerhalb der Ummantelung angenommenen Größe und des Volumens.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer, und des Minimalisierens der von Flüssigkeit eingenommenen Größe und des Volumens innerhalb der Einlaß- und Auslaßkammern.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vorgesehen. Das System umfaßt wenigstens eine Pumpe und wenigstens einen Wärmetauscher. Die Vorrichtung umfaßt eine Ummantelung und ein oder mehrere kompressible Objekte, die in die Ummantelung eingebettet sind.
Die Objekte sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt. Das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion liegt bevorzugt zwischen 5 und 25 %. Die Objekte haben bevorzugt ein Größen- und Volumenverhältnis zu der in der Ummantelung befindlichen Flüssigkeitsmenge. Die Objekte können aus einem hydrophoben Schaum bestehen. Alternativ können die Objekte aus hydrophobem Schwammaterial bestehen. Die Objekte können auch als Ballons in hydrophoben Beuteln ausgebildet sein. Die Objekte können aus Gummi, Kunststoff, Schaum, in sich geschlossenem Schaum oder Gummi, oder vakuumlaminiertem Schaum oder Gummi bestehen. Die Objekte können in vakuumlaminierten Beuteln eingeschlossen sein.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vorgesehen. Die Vorrichtung enthält ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer und einem oder mehreren kompressiblen Objekten, die in die Einlaß- und Auslaßkammern eingebettet sind. Die Objekte haben bevorzugt ein Größen- und Volumenverhältnis zu der in den Kammern befindlichen Flüssigkeit.
Unter einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens einer Ummantelung und eines Einbettens eines oder mehrerer kompressibler Objekte in die Ummantelung.
Unter einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer und eines Einbettens eines oder mehrerer kompressibler Objekte in den Einlaß- und Auslaßkammern.
Unter einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems. Die Vorrichtung umfaßt eine Ummantelung und eine oder mehrere Lufttaschen, die in der Ummantelung angeordnet sind. Die Lufttaschen sind bevorzugt am weitesten von der Stelle entfernt positioniert, an welcher die Flüssigkeit in der Ummantelung einzufrieren beginnt.
Die Lufttaschen haben bevorzugt ein Volumen, welches proportional zu der Flüssigkeitsmenge in der Ummantelung ist. Die Lufttaschen sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt. Das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion liegt bevorzugt zwischen 5 und 25 %.
Unter einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer sowie eine oder mehrere Lufttaschen, die in den Einlaß- und Auslaßkammern angeordnet sind. Die Lufttaschen sind bevorzugt am weitesten von der Stelle entfernt positioniert, an welcher die Flüssigkeit in den Kammern einzufrieren beginnt. Die Lufttaschen haben bevorzugt ein Volumenverhältnis zu der in den Kammern befindlichen Flüssigkeitsmenge.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vorgesehen. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens einer Ummantelung und einer Anordnung einer oder mehrerer Lufttaschen in der Ummantelung. Die Lufttaschen sind am weitesten entfernt von der Stelle positioniert, an welcher die Flüssigkeit in der Ummantelung einzufrieren beginnt.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer und einer Anordnung von einer oder mehreren Lufttaschen in den Einlaß- und Auslaßkammern. Die Lufttaschen sind am weitesten entfernt von der Stelle angeordnet, an welcher die Flüssigkeit in den Kammern einzufrieren beginnt.
Unter einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vor. Die Vorrichtung umfaßt eine Ummantelung zum Halten von Flüssigkeit mit mehreren Wänden und wenigstens einem flexiblen angekuppelten Objekt, welches einen Abschnitt wenigstens einer Wand der Ummantelung bildet, so daß ein auf die flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen der Ummantelung vergrößert.
Die flexiblen Objekte sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt. Die flexiblen Objekte können mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet sein. Die flexiblen Objekte können sich bevorzugt zwischen einem Minimalvolumen-Zustand und einem Maximalvolumen-Zustand zusammenziehen bzw. expandieren. Die flexiblen Objekte sind bevorzugt innerhalb der Ummantelung befestigt und unter Druck deformierbar. Die flexiblen Objekte können aus Gummi bestehen. Alternativ können die flexiblen Objekte aus Kunststoff oder aus Schaumstoff bestehen.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems vorgesehen. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer und wenigstens einem angekuppelten flexiblen Objekt, welches einen Abschnitt von wenigstens einer Einlaß- und einer Auslaßkammer bildet, so daß auf die flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert. Die flexiblen Objekte sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt.
Unter einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens einer Ummantelung und einer Anordnung wenigstens eines flexiblen Objektes zur Bildung eines Abschnittes von wenigstens einer Wand der Ummantelung, so daß auf die flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen der Ummantelung vergrößert. Die flexiblen Objekte sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems offenbart. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer und einer Anordnung von wenigstens einem flexiblen Objekt zwecks Bildung eines Abschnittes von wenigstens einer Einlaß- und Auslaßkammer, so daß auf die flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert. Die flexiblen Objekte sind bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen geschlossenen Kühlsystems, welches eine elektro-osmotische Pumpe und einen Wärmetauscher aufweist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Einlaß- und Auslaßkammern von reduzierter Größe und reduziertem Volumen gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer in einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer eines Gehäuses angeordneten Lufttasche gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines kompressiblen Objektes, welches gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer eines Gehäuses angeordnet ist.
6A zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Einlaß- und Auslaßkammern und mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten flexiblen Objekten, welche an die Kammern gekuppelt sind.
6B zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Einlaß- und Auslaßkammern und mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten, an die Kammern gekuppelten flexiblen Objekten, wobei die flexiblen Objekte während einer Flüssigkeitsexpansion verformt worden sind, um ein Bersten zu verhindern.
7A zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten, welche innerhalb eines Wärmetauschers an die Einlaß- und Auslaßanschlüsse gekuppelt sind.
7B zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten, welche entlang einer Bodenfläche eines Wärmetauschers innerhalb benachbarter Mikrokanäle angeordnet sind.
8A zeigt eine schematische Darstellung kompressibler Objekte, welche an Wände einer mit Flüssigkeit gefüllten Rohranordnung innerhalb eines Wärmeableiters gekuppelt sind.
8B zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten, welche entlang der Länge von mit Flüssigkeit gefüllten Rohren innerhalb eines Wärmeableiters angeordnet sind.
9 zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten, die innerhalb von mit Flüssigkeit gefüllten Kanälen einer Platte innerhalb eines Wärmeableiters angeordnet sind.
10 zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten, welche in Flüssigkeitssegmenten eines Kühlkreislaufs angeordnet sind.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer und mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten, flexiblen Objekten, welche an die Kammern gekuppelt sind.
12 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Einlaß- und Auslaßkammern und mehreren mit gegenseitigem Abstand an die Kammern gekuppelten flexiblen Objekten, welche während einer Flüssigkeitsexpansion verformt worden sind, um ein Bersten zu verhindern.
13 zeigt ein Flußdiagramm, welches Schritte eines bevorzugten Verfahrens nach einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Einaß- und Auslaßkammern, welche einen relativ verengten mittleren Abschnitt und im wesentlichen identische erweiterte Endabschnitte aufweisen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung
Nunmehr werden die bevorzugten und alternative Ausgestaltungen der Erfindung im einzelnen an Ausführungsbeispiel beschrieben, die in den Zeichnungen darstellt sind. Während die Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausgestaltungen beschrieben wird, sollen diese die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltungen begrenzen. Die Erfindung soll, im Gegenteil, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, welche innerhalb des Erfindungsgedankens und des Rahmens der Erfindung enthalten und durch die Ansprüche umfaßt sind. Weiterhin sind in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezifische Details benannt, um ein durchgängiges Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es wird jedoch ausdrücklich darauf verwiesen, daß die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischend Details verwirklicht werden kann. Andererseits sind bekannte Verfahren und Komponenten zum Teil nicht im einzelnen beschrieben, um die Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötigerweise zu verbergen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines geschlossenen Kühlsystems 100, welches einen Wärmetauscher 20 aufweist, der an einer wärmeerzeugenden Vorrichtung 55 (gezeigt als ein integrierter Schaltkreis, der an einer Schaltkarte befestigt ist, der jedoch auch eine Schaltkarte bzw. eine gedruckte Schaltung oder eine andere wärmeerzeugende Einrichtung sein könnte), eine Pumpe 30 zum Zirkulieren von Flüssigkeit, einen Wärmeableiter 40, der mehrere Rippen 46 zur weiteren Unterstützung der Wärmeableitung aus dem System 100 aufweisen kann, und eine Steuereinheit 50 für eine Pumpen-Eingangsspannung basierend auf einer am Wärmetauscher 20 gemessenen Temperatur. Die Flüssigkeit strömt von einem Ein-laß 32, wird innerhalb der Pumpe 30 durch elektro-osmotische Kräfte durch eine poröse Struktur (nicht gezeigt) gezogen, und tritt durch den Auslaß 34 aus. Während die bevorzugte Ausgestaltung eine elektro-osmotische Pumpe verwendet, kann die vorliegende Erfindung auch in einem System verwendet werden, welches andere Pumpentypen verwendet.
Wie sich weiterhin aus 1 ergibt, strömt die Flüssigkeit durch den Wärmetauscher 20 und den Wärmeableiter 40 durch Rohre 114 und 110, bevor sie über eine andere Rohrleitung 112 zum Einlaß 32 der Pumpe 30 zurückgeführt wird. Unter der Steuereinheit 50 ist ein elektronischer Kreis zu verstehen, welcher Eingangssignale von Thermometern in dem Wärmetauscher 20 oder von Thermometern in der zu kühlenden Vorrichtung 55 aufnimmt, wobei diese Signale über Signallinien 120 übertragen werden. Die Steuereinheit 50 reguliert basierend auf den Eingangsignalen die Strömung durch die Pumpe 30 durch Beaufschlagung einer mit der Pumpe 30 verbundenen Leistungsversorgung (nicht gezeigt) mit Signalen über die Signallinien 122, um die gewünschte thermische Arbeitsweise zu erhalten.
Wenn die Flüssigkeitstemperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, führt die Eisbildung zu einer Blockade. Ein fortgesetztes Anwachsen von Eis in Abschnitten des Systems 100 kann zu einem exzessiven Flüssigkeitsdruck führen. Der sich ergebende Druck kann zu einem Bersten oder einer sonstigen Beschädigung individueller Elemente wie den Rohren 110, 112, 114, Kanälen in den Wärmetauschern 20 und 40 und/oder Kammern innerhalb der Pumpe 30 führen. Wie weiter unten im einzelnen erläutert wird und nachvollziehbar ist, müssen die individuellen Elemente in einer Weise gestaltet werden, welche eine Expansion der Flüssigkeit beim Einfrieren schadlos erträgt.
Eine in 2 dargestellte Vorrichtung wie eine Pumpe 60 weist ein Gehäuse 68 mit einer Einlaßkammer 62 und einer Auslaßkammer 64 auf. Ein Pumpmechanismus bzw. eine Pumpstruktur 69 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern 62, 64 voneinander zwischen einer Bodenfläche des Gehäuses 68 und einer Oberseite des Gehäuses 68. Die Pumpstruktur 69 kanalisiert Flüssigkeit von einem Pumpeneinlaß 61 zu einem Pumpenauslaß 66. Die Kammern 62 und 64 sind mit Flüssigkeit gefüllt. Vorzugsweise ist die in der Pumpe 60 verwendete Flüssigkeit Wasser. Es kann jedoch auch jegliche andere geeignete Flüssigkeit bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Pumpe 60 gemäß 2 kann so gestaltet werden, daß keine großen Wassertaschen in den Kammern 62 und 64 vorhanden sind. Da Wasser beim Einfrieren expandiert, nimmt das Eis mehr Raum ein als die Flüssigkeit. Wenn ein Einfrieren in begrenzten Räumen wie in den Kammern 62 und 64 auftritt, ist die durch die Flüssigkeitsexpansion verursachte Verdrängung proportional zu der Menge an Flüssigkeitsvolumen in den Kammern 62 und 64. Eine Minimalisierung der von den Kammern 62 und 64 eingenommenen Größe und ihres Volumens reduziert die Verdrängung und verhindert dadurch ein Verbiegen, Strecken oder Bersten der Kammern 62 und 64.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Volumen der Einlaß- bzw. Auslaßkammern 72 bzw. 74 verglichen mit den Kammern 62 und 64 in 2 wesentlich reduziert. Dadurch ist die in der Pumpe 70 vorhandene Wassermenge erheblich reduziert. Es ist zwar eine detaillierte mechanische Analyse der Kammern 72 und 74 erforderlich, doch können die Kammern 72 und 74 so gestaltet werden, daß sie der durch gefrorenes Wasser erzeugten Kraft widerstehen. Die Einlaß- und Auslaßkammern 72 bzw. 74 können so gestaltet sein, daß sie sich zwischen einer Minimalgröße bzw. einem Minimalvolumen und einer Maximalgröße bzw. einem Maximalvolumen zusammenziehen bzw. expandieren können. Es sei darauf verwiesen, daß die Rohrleitungen 110, 112 und 114 in 1 bezüglich ihrer Größe und ihres Volumens reduziert werden können, um die durch eine Flüssigkeitsexpansion in Abschnitten des Systems 100 (1) verursachte Verdrängung zu reduzieren.
Bei einer in 4 gezeigten anderen Ausgestaltung weist eine Vorrichtung bzw. Pumpe 80 eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer 84 auf. Eine Pumpstruktur 89 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern 82 bzw. 84 voneinander und verläuft zwischen einer Bodenfläche des Gehäuses 88 und einer Oberseite des Gehäuses 88. Die Pumpstruktur 89 kanalisiert Flüssigkeit von einem Pumpeneinlaß 81 zu einem Pumpenauslaß 86. Die Kammern 82 und 84 sind in einem großen Ausmaß mit Flüssigkeit gefüllt. Vorzugsweise besteht die von der Pumpe 80 verwendete Flüssigkeit aus Wasser. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß auch jegliche andere geeignete Flüssigkeit für die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
Wie weiterhin aus 4 erkennbar ist, sind Lufttaschen 85 und 87 in den Einlaß- und Auslaßkammern 82 bzw. 84 angeordnet. Die Lufttaschen 85 und 87 sind bevorzugt am weitesten entfernt von einer Stelle angeordnet, an welche die Flüssigkeit in den Kammern 82 und 84 einzufrieren beginnt. Eine Expansion des Eises nach Einfrieren der Flüssigkeit in den Kammern 82 und 84 nimmt etwas von dem Raum ein, der durch die Lufttaschen 85 und 87 eingenommen ist, und verursacht einen geringfügigen Druckanstieg in den Kammern 82 und 84. Luft ist jedoch hinreichend kompressibel, daß sie mit relativ kleinen Kräften signifikant zu komprimieren ist, so daß die Expansion des Eises leicht zu verkraften ist. Bevorzugt steht das Volumen der Lufttaschen 85 und 87 in einem Verhältnis zu der in den Kammern 82 und 84 vorhandenen Flüssigkeitsmenge. Die Lufttaschen 85 und 87 können bevorzugt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion zwischen 5 und 25 % angepaßt sein.
Wie vorstehend bereits erwähnt worden ist, verursacht eine Eisbildung in einem begrenzten Raum typischerweise nicht dort einen Bruch, wo eine Eisblockade beginnt. Vielmehr verursacht nach einer vollständigen Eisblockade in einem begrenzten Raum ein fortgesetztes Einfrieren und eine Expansion innerhalb des begrenzten Raumes stromabwärts einen Anstieg des Flüssigkeitsdrucks. Der Flüssigkeitsdruck erreicht in einem hermetisch abgedichteten System ein Maximum an einer letzten Stelle. Der Druck kann sehr groß sein, es sei denn, daß in diesem Bereich eine eingeschlossene Lufttasche vorhanden ist. Die thermische Konstruktion der Kammern 82 und 84 kann verändert werden, um eine Stelle auszuwählen, an welcher die Flüssigkeit einzufrieren beginnt, und dafür zu sorgen, daß das an einer Stelle beginnende Einfrieren in Richtung auf eine Lufttasche an einer anderen Stelle kontinuierlich fortschreitet. Wenn beispielsweise eine Lufttasche an der Oberseite einer Kammer vorhanden ist, sollte die Flüssigkeit an der Bodenfläche der Kammer mit der Kristallisation beginnen. Da die Flüssigkeit am Boden der Kammer einzufrieren beginnt, verdrängt die Eisexpansion Wasser und komprimiert die Lufttasche. Da Luft leicht kompressibel ist, kann die Kammer vollständig einfrieren, ohne daß dadurch an irgendeiner Stelle der Kammer große Kräfte erzeugt werden.
Um eine Stelle eines initialen Einfrierens der Flüssigkeit in der Kammer zu erzeugen, kann es notwendig sein, einen thermischen Pfad von der Stelle des initialen Einfrierens zu deren Umgebung zu schaffen. Wenn die Flüssigkeit oder die Kammer von einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes abgekühlt wird, dient der thermische Pfad dazu, an der Stelle gespeicherte Wärme wirksam abzuleiten. Beispielsweise kann ein metallischer Einsatz 288 vorgesehen sein, der sich von der Stelle des initialen Einfrierens in der Kammer zu deren Oberseite erstreckt. Bevorzugt ist der metallische Einsatz 288 aus einem Material wie Kupfer gebildet, welches die Flüssigkeit nicht kontaminiert. Alternativ könnte eine Reduzierung der Größe und des Volumens der Kammer oder eine Reduzierung der Kammerisolierung vorgesehen sein. Ein kritischer Faktor ist die Verwendung eines Materials oder einer Struktur, die dazu beitragen, daß eine bestimmte Stelle am schnellsten abgekühlt wird, so daß ein kontinuierlicher Fortschritt des Einfrierens von jener Stelle zu den Lufttaschen 85 und 87 gemäß 4 erfolgt.
In einigen Fällen kann es schwierig sein, die Positionierung der Lufttaschen 85 und 87 in den Kammern 82 und 84 zu steuern. Weiterhin kann es schwierig sein, eine Lufttasche in jeder Kammer des Systems 100 (1) vorzusehen. Bei einer weiteren in 5 dargestellten Ausgestaltung sind ein oder mehrere kompressible Objekte 95 und 97 in der Pumpe 90 angeordnet. Die Pumpe 90 hat eine Gehäuse 98 mit einer Einlaßkammer 92 und einer Auslaßkammer 94. Eine Pumpstruktur 99 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern 92 bzw. 94 voneinander und erstreckt sich von einer Bodenfläche des Gehäuses 98 zur Oberseite des Gehäuses 98. Die Pumpstruktur 99 kanalisiert Flüssigkeit von einem Pumpeneinlaß 91 zu einem Pumpenauslaß 96. Die Kammern 92 und 95 sind in einem großen Ausmaß mit Flüssigkeit gefüllt. Vorzugsweise besteht die in der Pumpe 90 verwendete Flüssigkeit aus Wasser. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß jegliche andere geeignete Flüssigkeit für die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
In 5 sind ein oder mehrere kompressible Objekte 95 und 97 eingebettet und an die Einlaß- und Auslaßkammern 92 bzw. 94 gekuppelt. Die Objekte 95 und 97 können aus einem hydrophoben Schaum- oder Schwammaterial bestehen. Bevorzugt sind die Objekte 95 und 97 einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion zwischen 5 und 25 % angepaßt. Um sich der Flüssigkeitsexpansion anzupassen, können die Objekte 95 und 97 bevorzugt eine Größe und ein Volumen aufweisen, welches proportional zu der Flüssigkeitsmenge in den Kammern 92 und 94 ist.
Die Objekte 95 und 97 können aus einem kompressiblen Material wie einem Schaum mit offenen oder geschlossenen Zellen, Gummi, Schwamm, luftgefüllten Blasen, einem Elastomer oder irgendeinem anderen diesbezüglichen Material bestehen und eine Schutzschicht aufweisen, welches alle Seiten des kompressiblen Materials bedeckt. Ein Zweck einer Schutzschicht besteht darin, einen Kontakt zwischen dem kompressiblen Material und der dieses umgebenden Flüssigkeit zu verhindern. Die Schutzschicht kann auf unterschiedlichste Weise ausgebildet werden, einschließlich Umhüllen und Abdichten, Tauchbeschichten, Sprühbeschichten oder ähnliche Maßnahmen. Die Schutzschicht kann eine eine durch Vakuumkaschierung gebildete Lage sein, wie eine aufgesprühte Lage, eine abgelegte Lage oder eine Lage, die durch Reaktion oder Oberflächenerwärmung des kompressiblen Materials erzeugt wird. Weiterhin ist es möglich, eine Schutzschicht aus der Oberfläche des kompressiblen Materials durch thermisches Verflüssigen, Schmelzen oder chemische Modifizierung der Oberfläche zu bilden. Die Schutzschicht kann hinreichend flexibel sein, so daß das Volumen des kompressiblen Materials unter Druck zu reduzieren ist. Um diesen Grad an Flexibilität zu erreichen, kann die Schutzschicht viel dünner als das kompressible Material sein. Weiterhin kann die Schutzschicht aus einem Material gebildet sein, welches durch die in dem Flüssigkeitssystem verwendete Flüssigkeit nicht chemisch angegriffen oder durch Temperaturzyklen oberhalb und unterhalb des Gefrierpunktes zersetzt wird. Die Schutzschicht kann hermetisch abgedichtet sein, so daß Gas weder in das von ihr umschlossene Volumen eindringen noch dieses verlassen kann. Die Schutzschicht kann aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, einschließlich Teflon, Mylar, Polyethylen, Nylon, PET, PVC, PEN oder irgendeinem anderen geeigneten Kunststoff, und kann zusätzlich an ihren inneren oder äußeren Flächen einen dünnen Metallfilm aufweisen, um die hermetische Abdichtung zu verbessern. Weiterhin kann die Schutzschicht aus einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial bestehen, wie es bei Kartoffelchip-Verpackungen verwendet wird, und kann als undurchlässige Schicht dienen, welche jegliche Gas- und Flüssigkeitsdiffusion blockiert. Weiterhin kann die Schutzschicht in Fällen, in denen sich gelegentlich Blasen durch das Kühlsystem bewegen, wie dieses der Fall ist, wenn eine elektro-osmotische Pumpe Stickstoff- und Sauerstoffblasen erzeugt, hydrophil ausgebildet sein, um die Möglichkeit zu reduzieren, daß die Blasen an die Oberflächen andocken.
Bei einer in 6A gezeigten weiteren Ausgestaltung weist eine Vorrichtung wie eine Pumpe 103 ein Gehäuse 108 mit einer Einlaßkammer 102 und einer Auslaßkammer 104 auf. Eine Pumpstruktur 109 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern 102 und 104 und erstreckt sich von einer Bodenfläche des Gehäuses 108 bis zu einer Oberseite des Gehäuses 108. Die Pumpstruktur 109 kanalisiert Flüssigkeit von einem Pumpeneinlaß 101 zu einem Pumpenauslaß 106. Die Kammern 102 und 104 sind zu einem großen Ausmaß mit Flüssigkeit gefüllt. Bevorzugt ist die für die Pumpe 103 verwendete Flüssigkeit Wasser. Es kann jedoch auch für die vorliegende Erfindung jegliche andere geeignete Flüssigkeit vorgesehen sein.
Weiterhin zeigt 6A mehrere mit gegenseitigem Abstand angeordnete flexible Objekte 105 und 107, welche an die Einlaß- und Auslaßkammern 102 bzw. 104 gekuppelt sind. Bei dieser Ausgestaltung bestehen die flexiblen Objekte 105 und 107 bevorzugt aus einem flexiblen Material wie Gummi oder Kunststoff. Das flexible Material ist bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, daß es zu verdrängen bzw. zu verformen ist, um sich einer Eisexpansion an zupassen, ohne selbst zu bersten, und ohne daß andere feste Elemente der Einlaß- und Auslaßkammern 102 bzw. 104 bersten. Bevorzugt sind die flexiblen Objekte 105 und 107 ein vorgegebenes Niveau einer Flüssigkeitsexpansion zwischen 5 und 25 % angepaßt. Die flexiblen Objekte können mit einem vorgegebenen Abstand in gegenseitigem Abstand angeordnet sein. Bevorzugt sind die flexiblen Objekte 105 und 107 in der Lage, sich zwischen einem einer Bedingung mit Minimalvolumen und einer Bedingung mit Maximalvolumen zusammenzuziehen bzw. zu expandieren. Alternativ sind die flexiblen Objekte 105 und 107 innerhalb der Kammern 102 und 104 befestigt.
7A zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten 132 und 134, welche an Einlaß- und Auslaßanschlüsse 131 bzw. 135 eines Wärmetauschers 130 gekuppelt sind. Flüssigkeit strömt allgemein von einem oder mehreren Einlaßanschlüssen 131 entlang einer Bodenfläche 137 in Mikrokanälen 138 irgendeiner Konfiguration und tritt durch den Auslaßanschluß 135 aus, wie dieses durch Pfeile gezeigt ist. Die kompressiblen Objekte 132 und 134 sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, daß sie teilweise verdrängt bzw. verformt werden können, um sich einer Eisexpansion anzupassen, ohne selbst zu bersten, und ohne daß andere feste Teile in den Einlaß- und Auslaßanschlüssen 131 und 135 in 7A bersten.
7B zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten 145, welche entlang einer Bodenfläche 147 eines Wärmetauschers 140 in Mikrokanälen 148 angeordnet sind. Wie in 7B gezeigt ist, können die kompressiblen Objekte 145 in den Mikrokanälen 148 so angeordnet sein, daß die kompressiblen Objekte 145 einen Teil einer Abdichtung zischen einer Oberseite 149 und der Bodenseite 147 bilden. In den 7A und 7B wirken die kompressiblen Objekte als Gefrierschutz innerhalb eines Wärmetauschers. Die Positionierung der kompressiblen Objekte 147 soll den Strömungswiderstand minimalisieren und eine Verminderung der Wärmeübertragung von der Bodenfläche 147 auf die Flüssigkeit verhindern.
Eine Plazierung der kompressiblen Objekte 145 an Seiten der Mikrokanäle ist ebenfalls möglich, jedoch weniger vorteilhaft als die in 8A gezeigte Positionierung. Eine Positionierung auf der Bodenfläche 148 würde die Arbeitsweise des Wärmetauschers 140 wegen des hohen thermischen Widerstandes der kompressiblen Objekte 145 erheblich nachteilig beeinflussen.
8A zeigt eine schematische Darstellung von kompressiblen Objekten 152 und 154, die an Wände 151 und 155 von mit Flüssigkeit gefüllten Rohren 150 innerhalb eines Wärmeableiters gekuppelt sind. Die Verrohrung 150 kann wesentlich länger als andere Abschnitte des Systems sein, und beispielsweise in bestimmten Teilen des Systems 100 (1) bezüglich ihrer Länge in Zentimetern bemessen sein, während sie in anderen Teilen bezüglich ihrer Länge in Metern zu bemessen ist. Eine Plazierung einer Länge der kompressiblen Objekte 152 und 154 an den Wänden 151 und 155 der Verrohrung 150 dient als Gefrierschutz innerhalb eines Wärmeableiters. Alternativ kann, wie in 8B gezeigt ist, ein kompressibles Element 165, wie ein aus einem kompressiblen Schaummaterial bestehendes Element, längs einer Länge der Verrohrung 160 in dieser angeordnet sein. Das kompressible Element 165 kann sich innerhalb der Verrohrung 160 frei bewegen. Da das kompressible Element 165 dünner ist als die Verrohrung 160, kann es einfach in diese eingefädelt werden, ohne befürchten zu müssen, daß es die Verrohrung 160 blockiert. Die Länge des kompressiblen Elementes 165 variiert gemäß der Länge der Verrohrung 160.
9 zeigt in einer schematischen Darstellung verschiedene mögliche Ausgestaltungen für kompressible Objekte 171, 173, 175 und 177, welche innerhalb mit Flüssigkeit gefüllter Kanäle 170 einer Platte 180 innerhalb eines Wärmeableiters angeordnet sind. Wie in 9 gezeigt ist, kann Flüssigkeit durch die Kanäle 170 einer Platte 180 geführt werden, welche der Flüssigkeit ermöglicht, zwischen einem Flüssigkeitseinlaß 172 und einem Flüssigkeitsauslaß 174 zu strömen. Der Wärmeableiter kann Rippen 190 aufweisen, die an der Platte 180 angeordnet sind und in einem thermischen Kontakt zu ihr stehen. Die kompressiblen Objekte 171, 173, 175 und 177, die in den Kanälen 170 angeordnet sind, schaffen einen Gefrierschutz und verbessern dadurch die Arbeitsweise des gesamten Systems.
Zusätzlich zu bzw. außer der oben bereits diskutierten Verwendung von Mitteln zum reduzieren der Größe und des Volumens wie Lufttaschen und kompressible Objekte können andere Techniken verwendet werde, um ein Bersten in einem Flüssigkeits-Kühlsystem zu verhindern, wie ein Fachmann erkennt. Beispielsweise können kompressible Elemente alle von Flüssigkeit durchströmten Segmente eines geschlossenen Kühlkreislaufes teilweise ausfüllen, wie dieses in 10 gezeigt ist. In all diesen Fällen ist für den Fachmann ersichtlich, daß eine mechanische Entwurfsanalyse nützlich ist, um die Beanspruchungen in dem gesamten Kühlsystem zu berechnen, einschließlich der Kammern, Rohrlängen und anderer Ummantelungen, welche Lufttaschen oder kompressible Objekte enthalten (jedoch nicht hierauf begrenzt), um ein System zu entwerfen, bei dem sich die Beanspruchungen nicht an irgendeiner Stelle zu einer Größe aufbauen, welche groß genug ist, eine Fehlleistung der Ummantelungen zu verursachen. Bei einem geschlossenen Kühlsystem für eine elektronische Vorrichtung sind im allgemeinen relativ große Flüssigkeitsreservoirs in den Kammern der Pumpe oder der Verrohrung des Wärmetauschers vorhanden. Ein Systementwurf sollte anstreben, diese Flüssigkeitsvolumina zu eliminieren, um dadurch die Reservoirs an ihrer Quelle zu reduzieren. Wenn dieses mißlingt, oder wenn große Flüssigkeitsvolumina erforderlich sind, um bei ausgedehnter Benutzung ausreichend viel Flüssigkeit zu garantieren, können die oben beschriebenen Ausgestaltungen die während des Einfrierens erzeugten Kräfte auf ein handhabbares Niveau reduzieren.
Bei einer in 11 gezeigten anderen Ausgestaltung weist eine Vorrichtung wie eine Pumpe 200 ein Gehäuse 208 mit einer Einlaßkammer 202 und einer Auslaßkammer 204 auf. Eine Pumpstruktur 209 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern 202 bzw. 204 und erstreckt sich von der Bodenfläche des Gehäuses 208 zur Oberseite des Gehäuses 208. Die Pumpstruktur 209 kanalisiert Flüssigkeit von einem Pumpeneinlaß 201 zu einem Pumpenauslaß 206. Die Kammern 202 und 204 sind mit Flüssigkeit gefüllt. Bevorzugt wird für die Pumpe 200 als Flüssig keit Wasser verwendet. Es kann jedoch auch jegliche andere geeignete Flüssigkeit für die vorliegende Erfindung Verwendung finden.
Das Gehäuse 208 gemäß 11 kann so ausgebildet sein, daß es einer Expansion der Flüssigkeit widersteht, wenn ein Einfrieren auftritt. Mehrere flexible Objekte 210 sind an wenigstens eine Wand des Gehäuses 208 gekuppelt. Das Gehäuse 208 besteht aus festen Platten und stützt die Kammern 202 und 204 ab. Die Platten bilden mehrere Seiten der Kammern 202 und 204 und sind durch flexible Objekte 210 miteinander verbunden. Die flexiblen Objekte 210 können an den Platten befestigt sein. Die flexiblen Objekte 210 können an irgendeiner oder jeder der mehreren Seiten der Kammern 202 und 204 ausgebildet sein, welche Eckkanten aufweisen und den Platten gestatten, nach außen verschoben bzw. verformt zu werden, wenn eine Kraft auf sie einwirkt, wie in 12 gezeigt ist. Die flexiblen Objekte können aus Elastomer-Gelenken oder jeglichen anderen geeigneten Poylmer-Gelenken bestehen, solange sie bei einer Kraftbeaufschlagung ihre Form ändern.
Bei einer in 13 gezeigten alternativen Ausgestaltung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Berstens in einer Pumpe offenbart, welches mit dem Schritt 300 beginnt. Bei dem Schritt 310 wird ein Gehäuse mit einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer vorgesehen, welche durch eine Pumpenstruktur getrennt sind. Bei dem Schritt 320 werden mehrere mit gegenseitigem Abstand angeordnete flexible Objekte vorgesehen, die wenigstens eine Wand des Gehäuses bilden, so daß ein auf die mehreren mit Abstand zueinander angeordneten flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert. Die flexiblen Objekte können einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt sein.
Das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion kann zwischen 5 und 25 % liegen. Die flexiblen Objekte sind bevorzugt mit einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet. Weiterhin sind die flexiblen Objekte bevorzugt in der Lage, sich zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenzuziehen bzw. zu expandieren. Die Pumpe kann eine elektro-osmotische Pumpe sein. Das Gehäuse kann feste Platten aufweisen. Weiterhin können die flexiblen Objekte an den festen Platten befestigt sein. Die flexiblen Objekte können aus Gummi, Kunststoff oder Schaumstoff hergestellt sein.
Bei einer in 14 gezeigten anderen Ausgestaltung weist eine als Pumpe 400 ausgebildete Vorrichtung ein Gehäuse 410 mit sanduhrförmigen Einlaß- und Auslaßkammern auf. Die sanduhrförmigen Kammern können einen relativ eng benachbarten Mittel- bzw. Zentralabschnitt 405 und im wesentlichen identisch erweiterte Endabschnitte 407 aufweisen. Eine Pumpstruktur 420 trennt die Einlaß- und Auslaßkammern voneinander und erstreckt sich von einer Bodenfläche des Gehäuses 410 zur Oberseite des Gehäuses 410. Die Vorrichtung kann einen thermischen Pfad aufweisen, der von einer Stelle des initialen Einfrierens zu deren Umgebung führt.
Wenn sich die Flüssigkeit oder die Kammer von einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes abkühlt, dient der thermische Pfad dazu, die an der betreffenden Stelle gespeicherte Wärme wirksam abzuführen. Beispielsweise kann ein metallischer Einsatz 430 zwischen der Stelle des initialen Einfrierens in der Kammer und der Oberfläche der Kammer angeordnet sein. Bevorzugt ist der metallische Einsatz aus einem Material wie Kupfer gebildet, welches die Flüssigkeit nicht kontaminiert. Ein kritischer Faktor ist die Verwendung eines Materials oder einer Struktur wodurch gewährleistet wird, daß eine bestimmte Stelle am schnellsten abgekühlt wird, so daß ein Fortschreiten des Einfrierens sich kontinuierlich von jener Stelle zu den erweiterten Endabschnitten 407 der Kammern fortsetzt. Die Kombination von sanduhrförmig ausgebildeten Kammern und dem metallischen Einsatz 430 ermöglicht, daß das Einfrieren an dem verengten mittleren Abschnitt 405 der sanduhrförmigen Kammern beginnt und sich nach außen zu den erweiterten Endabschnitten 407 fortsetzt.
Bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen ist die Erfindung auf eine Pumpe bzw. ein Gehäuse mit einer Einlaß- und einer Auslaßkammer angewendet worden. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf jegliche Umhüllung in einem Flüssigkeits-Kühlsystem angewendet werden. Das Flüssigkeits-Kühlsystem weist bevorzugt eine elektro-osmotische Pumpe und einen Wärmetauscher auf. Die Mittel zum Reduzieren der Größe und des Volumens, die Lufttaschen und die kompressiblen Objekte können jedoch auf jegliche bzw. jede Ummantelung in dem System angewendet werden, einschließlich der Verrohrung des Flüssigkeits-Kühlsystems.
Die vorliegende Erfindung ist mit Begriffen spezifischer Ausgestaltungen beschrieben worden, welche Details enthalten, um das Verständnis der Konstruktionsprinzipien und der Arbeitsweise der Erfindung zu ermöglichen. Diese Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen und deren Details soll jedoch den Schutzumfang der Ansprüche nicht begrenzen. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß Modifikationen der zwecks Erläuterung ausgewählten Ausgestaltungen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassung
Ein Flüssigkeits-Kühlsystem, welches Ummantelungen von minimaler Größe bzw. von minimalem Volumen verwendet, sieht Lufttaschen, kompressible Objekte und flexible Objekte vor, um es gegen eine Expansion von Lösungen auf Wasserbasis zu schützen, wenn diese eingefroren sind. In einem solchen System sind die Rohre, Pumpen und Wärmetauscher so ausgebildet, daß sie ein Bersten ihrer Ummantelungen und Kammern verhindern. Auch beschrieben sind Verfahren zum Verhindern eines Berstens in einem Flüssigkeits-Kühlsystem. In all diesen Fällen muß das System so ausgebildet sein, daß es eine Expansion von Wasser erträgt, wenn dieses gefroren ist.

Claims

Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: wenigstens einen Wärmetauscher; wenigstens einen sich durch eine erste Öffnung erstreckenden Einlaßanschluß zum Zuführen einer Flüssigkeit an mehrere Kanäle und Passagen; wenigstens einen sich durch eine zweite Öffnung erstreckenden Auslaßanschluß zum Abführen der Flüssigkeit aus den mehreren Kanälen und Passagen; und ein oder mehrere kompressible Objekte, welche in einem nicht unter Druck stehenden Zustand an die Einlaß- und Auslaßanschlüsse gekuppelt sind, so daß die kompressiblen Objekte das Volumen des Einlaßanschlusses und des Auslaßanschlusses reduzie ren, wobei ein auf die kompressiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Einlaßanschlusses und des Auslaßanschlusses vergrößert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kompressiblen Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die kompressiblen Objekte auf ein Minimalvolumen zusammenziehen und auf ein Maximalvolumen ausdehnen können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kompressiblen Objekte in dem Einlaßanschluß und dem Auslaßanschluß befestigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kompressiblen Objekte innerhalb des Einlaßanschlusses und des Auslaßanschlusses begrenzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kompressiblen Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Schwamm oder Schaum hydrophob ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das kompressible Objekt von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Umhüllung eine hydrophile Oberfläche oder Beschichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Umhüllung aus Kunststoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kunststoffmaterial aus der Gruppe: Teflon, Mylar, PET, PEN, PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: wenigstens einen Wärmetauscher mit einem oberen Element und einem unteren Element; mehrere in dem unteren Element ausgebildete Kanäle und Passagen zur Schaffung einer Flüssigkeitsströmung durch das untere Element; und ein oder mehrere kompressible Objekte, die in einem oder mehreren der Kanäle bzw. Passagen positioniert sind, so daß die kompressiblen Objekte in einem nicht unter Druck stehenden Zustand das Volumen jeder der komprimierte Objekte aufweisenden Kanäle und Passagen reduzieren, wobei die kompressiblen Objekte unter einem innerhalb der Kanäle und Passagen ausgeübten Druck komprimiert werden, um das Volumen jeder dieser Kanäle und Passagen zu vergrößern.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die kompressiblen Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei sich die kompressiblen Objekte auf ein Minimalvolumen zusammenziehen und auf ein Maximalvolumen ausdehnen können.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die kompressiblen Objekte an einem Abschnitt des oberen Elementes positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die kompressiblen Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die kompressiblen Objekte von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Umhüllung eine hydrophile Oberfläche oder Beschichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Umhüllung aus Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Kunststoffmaterial aus der Gruppe: Teflon, Mylar, PET, PEN, PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: Eine Ummantelung; und ein oder mehrere in die Ummantelung eingebettete kompressible Objekte.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte ein Größen- und Volumenverhältnis aufweisen, welches der Flüssigkeitsmenge in der Ummantelung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schaum bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schwammaterial bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Objekte von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Umhüllung aus Kunststoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei das Kunststoffmaterial aus der Gruppe: Teflon, Mylar, PET, PEN, PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und ein oder mehrere kompressible Objekte, die in die Einlaß- und Auslaßkammern eingebettet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte ein Größen- und Volumenverhältnis aufweisen, welches der Flüssigkeitsmenge in den Kammern entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schaummaterial bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schwammaterial bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Objekte von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei die Umhüllung aus Kunststoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 45, wobei der Kunststoff aus der Gruppe Teflon, Mylar, PET, PEN, PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, welches eine oder mehrere Pumpen und einen oder mehrere Wärmetauscher aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen einer Ummantelung; und Einbetten einer oder mehrerer kompressibler Objekte in die Ummantelung.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte ein Größen- und Volumenverhältnis aufweisen, welches der Flüssigkeitsmenge in der Ummantelung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schaummaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schwammaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte aus einem der folgenden Materialien hergestellt werden: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Objekte von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt sind.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Umhüllung aus Kunststoff gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 56, wobei das Kunststoffmaterial aus der Gruppe Teflon, Mylar, PET, PEN oder PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und Einbetten eines oder mehrer kompressibler Objekte in die Einlaß- und Auslaßkammern.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die Expansion aufgrund eines Phasenwechsels eines eingeschlossenen Materials vom flüssigen in den festen Zustand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte ein Größen- und Volumenverhältnis haben, welches der in den Kammern enthaltenen Flüssigkeitsmenge entspricht.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schaum bestehen.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte aus einem hydrophoben Schwammaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte aus einem der folgenden Materialien gebildet werden: Schwamm, Schaumstoff, luftgefüllte Blasen oder Ballons.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Objekte von einer gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Umhüllung eingekapselt sind.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei die Umhüllung aus einem metallischen Begrenzungsmaterial oder einem metallisierten, bahnförmigen Kunststoffmaterial gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei die Umhüllung aus Kunststoff gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 68, wobei das Kunststoffmaterial aus der Gruppe Teflon, Mylar, PET, PEN oder PVC ausgewählt ist oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff besteht.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit einer oder mehreren Pumpen und einem oder mehreren Wärmetauschern sowie einer Ummantelung, wobei die Ummantelung so ausgebildet ist, daß sie sich zwischen einem Zustand minimaler Größe und eines minimalen Volumens und einem Zustand maximaler Größe und eines maximalen Volumens zusammenziehen bzw. ausdehnen kann.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens in einer Pumpe, enthaltend: Ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer, wobei die Einlaß- und Auslaßkammern einen relativ verengten mittleren Abschnitt und im wesentlichen identisch erweiterte Endabschnitte aufweisen; und Mittel zum Initiieren eines Einfrierens von dem verengten mittleren Abschnitt zu den erweiterten Endabschnitten.
Vorrichtung nach Anspruch 71, wobei die Initiiermittel wenigstens einen metallischen Einsatz aufweisen, der an einer Stelle in wenigstens einer der Einlaß- und Auslaßkammern montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 72, wobei der metallische Einsatz aus einem der folgenden Materialien besteht: Kupfer, Gold, Silber oder einem anderen Material hoher thermischer Leitfähigkeit wie Silizium, Aluminium oder einem Metall.
Vorrichtung nach Anspruch 72, wobei der metallische Einsatz mit Nickel oder Kupfer beschichtet ist.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens in einer Pumpe mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer, wobei die Einlaß- und Auslaßkammern einen relativ verengten Abschnitt und im wesentlichen identisch erweiterte Endabschnitte aufweisen; und Vorsehen von Mitteln zum Initiieren des Einfrierens von dem verengten mittleren Abschnitt zu den erweiterten Endabschnitten.
Verfahren nach Anspruch 75, wobei der Schritt des Vorsehens von Initiiermitteln eine Anordnung von wenigstens einem metallischen Einsatz an einer Stelle in wenigstens einer der Einlaß- und Auslaßkammern umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 76, wobei der metallische Einsatz aus einem der folgenden Materialien besteht: Kupfer, Gold, Silber oder ein anderes Material hoher thermischer Leitfähigkeit wie Silizium, Aluminium oder einem anderen Metall.
Verfahren nach Anspruch 76, wobei der metallische Einsatz mit Nickel oder Kupfer beschichtet wird.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens in einem Flüssigkeitssystem, enthaltend: eine Ummantelung; und wenigstens eine in der Ummantelung angeordnete Lufttasche, wobei die Lufttasche am weitesten entfernt von der Stelle angeordnet ist, an welcher die Flüssigkeit in der Ummantelung einzufrieren beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei die Lufttasche ein Volumenverhältnis hat, welches der in der Ummantelung enthaltenen Flüssigkeitsmenge entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei die Lufttasche einem vorgegebenen Niveau einer Flüssigkeitsexpansion entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 81, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und wenigstens eine Lufttasche, die in den Einlaß- und Auslaßkammern angeordnet ist, wobei die Lufttasche am weitesten entfernt von der Stelle positioniert ist, an welcher die Flüssigkeit in den Kammern einzufrieren beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 83, wobei die Lufttasche aus Volumenverhältnis aufweist, welches der in den Kammern enthaltenen Flüssigkeitsmenge entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 84, wobei das Verhältnis 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 83, wobei die Lufttasche einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 86, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen einer Ummantelung; und Anordnung wenigstens einer Lufttasche in der Ummantelung, wobei die Lufttasche am weitesten entfernt von der Stelle positioniert wird, an welcher die Flüssigkeit in der Ummantelung einzufrieren beginnt.
Verfahren nach Anspruch 88, wobei die Lufttasche ein Volumenverhältnis aufweist, welches der in der Ummantelung enthaltenen Flüssigkeitsmenge entspricht.
Verfahren nach Anspruch 88, wobei die Lufttasche einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt ist.
Verfahren nach Anspruch 90, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und Vorsehen von wenigstens einer Lufttasche in den Einlaß- und Auslaßkammern, wobei die Lufttasche am weitesten entfernt von derjenigen Stelle angeordnet wird, an welcher die Flüssigkeit in den Kammern einzufrieren beginnt.
Verfahren nach Anspruch 92, wobei die Lufttasche ein Volumenverhältnis aufweist, welches der in den Kammern vorhandenen Flüssigkeitsmenge entspricht.
Verfahren nach Anspruch 92, wobei die Lufttasche einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 94, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: eine Ummantelung mit mehreren Wänden zum Halten einer Flüssigkeit; und wenigstens ein angekuppeltes flexibles Objekt, welches einen Abschnitt von wenigstens einer Wand der Ummantelung bildet, so daß ein auf das flexible Objekt ausgeübter Druck das Volumen der Ummantelung vergrößert.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei das flexible Objekt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 97, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei das flexible Objekt so ausgebildet ist, daß es sich zwischen einer Minimum-Volumenbedingung und einer Maximum-Volumenbedingung zusammenziehen bzw. ausdehnen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei das flexible Objekt in der Umhüllung befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei das flexible Objekt aus einem der folgenden Materialien besteht: Gummi, Kunststoff oder Schaummaterial.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei die Ummantelung ein Rohr bzw. eine Verrohrung ist.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems, enthaltend: ein Gehäuse zum Halten einer Flüssigkeit mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und wenigstens ein angekuppeltes flexibles Objekt zum Bilden eines Abschnittes von wenigstens einer der Einlaß- und Auslaßkammern, so daß ein auf das flexible Objekt ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert.
Vorrichtung nach Anspruch 103, wobei das flexible Objekt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 103, wobei das flexible Objekt sich zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenziehen bzw. ausdehnen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 103, wobei das flexible Objekt in den Einlaß- und Auslaßkammern befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 103, wobei das flexible Objekt aus einem der folgenden Materialien besteht: Gummi, Kunststoff oder Schaumstoff.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen einer Ummantelung mit mehreren Wänden zum Halten von Flüssigkeit; und Vorsehen von wenigstens einem flexiblen Objekt zur Bildung eines Abschnittes von wenigstens einer Wand der Ummantelung, so daß ein auf das flexible Objekt ausgeübter Druck das Volumen der Ummantelung vergrößert, wobei das flexible Objekt einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 109, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 109, wobei das flexible Objekt sich zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenziehen bzw. ausdehnen kann.
Verfahren nach Anspruch 109, wobei das flexible Objekt aus einem der folgenden Materialien hergestellt wird: Gummi, Kunststoff oder Schaumstoff.
Verfahren nach Anspruch 109, wobei die Umhüllung ein Rohr bzw. eine Verrohrung ist.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens eines Flüssigkeitssystems mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen eines Gehäuses zum Halten von Flüssigkeit mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und Vorsehen von wenigstens einem flexiblen Objekt zur Bildung eines Abschnittes von wenigstens einer der Einlaß- und Auslaßkammern, so daß ein auf das flexible Objekt ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert, wobei die flexiblen Objekte einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Verfahren nach Anspruch 114, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 114, wobei sich das flexible Objekt zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenziehen bzw. ausdehnen kann.
Verfahren nach Anspruch 114, wobei das flexible Objekt aus einem der folgenden Materialien hergestellt wird: Gummi, Kunststoff oder Schaumstoff.
Vorrichtung zum Verhindern eines Berstens in einer Pumpe, enthaltend: ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten flexiblen Objekten, die angekuppelt sind, um einen Abschnitt von wenigstens einer Wand des Gehäuses zu bilden, so daß ein auf die mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die flexiblen Objekte einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 119, wobei das vorgegebene Niveau des Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die flexiblen Objekte sich zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenziehen bzw. ausdehnen können.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die Pumpe eine elektro-osmotische Pumpe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die flexiblen Objekte aus Elastomer-Gelenken bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die flexiblen Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Kunststoff, Gummi oder Schaumstoff.
Vorrichtung nach Anspruch 118, wobei die flexiblen Objekte an festen Platten des Gehäuses befestigt sind.
Verfahren zum Verhindern eines Berstens in einer Pumpe mit folgenden Verfahrensschritten: Vorsehen eines Gehäuses mit wenigstens einer Einlaßkammer und wenigstens einer Auslaßkammer; und Vorsehen mehrerer mit gegenseitigem Abstand angeordneter flexibler Objekte, um wenigstens eine Wand des Gehäuses zu bilden, so daß ein auf die mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten flexiblen Objekte ausgeübter Druck das Volumen des Gehäuses vergrößert, wobei die mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten flexiblen Objekte einem vorgegebenen Niveau der Flüssigkeitsexpansion angepaßt sind.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei das vorgegebene Niveau der Flüssigkeitsexpansion 5 bis 25 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei die flexiblen Objekte sich zwischen einem Zustand mit Minimalvolumen und einem Zustand mit Maximalvolumen zusammenziehen oder ausdehnen können.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei die Pumpe eine elektro-osmotische Pumpe ist.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei die flexiblen Objekte aus Elastomer-Gelenken bestehen.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei die flexiblen Objekte aus einem der folgenden Materialien bestehen: Kunststoff, Gummi oder Schaumstoff.
Verfahren nach Anspruch 126, wobei die flexiblen Objekte an festen Platten des Gehäuses befestigt sind.