DE202011003716U1 - CNT double tube tank heating system - Google Patents

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Abstract

Heizeinrichtung aus mindestens einem thermisch belastbarem Formkörper für die Beheizung von Aggregaten und Materialien in liquider und kombinierter Form aus Glaskeramik, Keramik, synthetischen Polymeren und Metallen mit einer elektrisch leitfähigen Strukturschicht, die geometrisch konstruiert ist und bei Stromdurchfluss infrarote Wärmestrahlung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Strukturschicht ein definiertes Netzwerk aus Carbon-Nanotubes, Carbon-Nanofasern und Nanokeramik aufweist, deren strukturelle Charakteristik einsatzbezogen verwendet wird.Heating device made of at least one thermally resilient molded body for heating units and materials in liquid and combined form made of glass ceramics, ceramics, synthetic polymers and metals with an electrically conductive structure layer that is geometrically constructed and generates infrared heat radiation when current flows through it, characterized in that the The electrically conductive structure layer has a defined network of carbon nanotubes, carbon nanofibers and nanoceramics, the structural characteristics of which are used in relation to the application.

Description

Herkömmliche Behälterheizsysteme werden mit unterschiedlichen Wärmequellen betrieben. Sowohl öl- der gasgeheizte Wärmeerzeuger wie auch durch elektrische Energie beheizte Anlagen sind kostenintensiv in der Anschaffung und im Betrieb. Die vorliegende Erfindung soll zur Kostenminderung und Energieersparnis beitragen und die Umwelt schonen.Conventional container heating systems are operated with different heat sources. Both oil-fired gas generators and electrical energy-heated systems are expensive to buy and operate. The present invention is intended to contribute to cost reduction and energy saving and to protect the environment.

Die CNT-Heizvorrichtung besteht aus zwei, im Durchmesser unterschiedlichen Metall- oder Kunststoffrohren in nicht definierter Länge. (1) Die Rohre sind an beiden Enden durch Ringdeckel verschlossen. (2) Im Rohrkörper befinden sich ein oder mehrere röhrenförmig angebrachte Heizleiter, bestehend aus Glasfasergewebe mit eingewebten versilberten Kupferfäden als Elektroden an den beiden Außenrändern der Heizmatte. Die elektrisch leitende Oberfläche des GfK-Gewebes ist mit einer Dispersionsmatrix beschichtet, die unterschiedliche Anteile von Carbon Nano Tubes enthält und einen definierten ohmschen Widerstand darstellt. (3)The CNT heater consists of two, in diameter different metal or plastic pipes in undefined length. ( 1 ) The pipes are closed at both ends by ring covers. ( 2 ) In the tubular body are one or more tubular heating conductor, consisting of glass fiber fabric with silvered copper wires woven in as electrodes on the two outer edges of the heating mat. The electrically conductive surface of the GfK fabric is coated with a dispersion matrix that contains different proportions of carbon nanotubes and represents a defined ohmic resistance. ( 3 )

Wird dieser Widerstand mit unterschiedlichen Stromstärken von 12–230 Volt angeregt, erzeugt er durch molekulare Schwingung Temperaturen unterschiedlicher Frequenz und Wellenlänge im Bereich von 8–10 mkm. Durch die Füllung des Doppelrohrhohlkörpers mit definiertem thermisch stabilen Öl oder anderer wärmeleitender liquiden Materie erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der durch die GfK-CNT-Heizleiter erzeugten Wärme auf den gesamten Doppelrohrkörper. Wird diese Vorrichtung in ein geschlossenes Tank- oder Behältersystem eingefügt, erfolgt die Erwärmung des im Behälter vorhandenen Liquide z. B. Brauchwasser, Wasser für Heizanlagen oder andere Flüssigkeiten durch die kontinuierliche Wärmeabgabe an der Außen- und Innenwand des Doppelrohrheizmoduls. (4)If this resistor is excited with different currents of 12-230 volts, it generates molecular vibrations of different frequencies and wavelengths in the range of 8-10 mkm. By filling the double-tube hollow body with a defined thermally stable oil or other heat-conducting liquid matter, a uniform distribution of the heat generated by the GfK-CNT heating conductors takes place on the entire double-tube body. If this device is inserted into a closed tank or container system, the heating of the liquid present in the container z. As process water, water for heating systems or other liquids by the continuous heat transfer to the outer and inner wall of Doppelrohrheizmoduls. ( 4 )

Die besondere Konstruktion der Heizpatrone ermöglicht eine Zwangszirkulation des zu erwärmenden flüssigen Mediums im Tank- oder Behälterraum und vergrößert damit das Wärmevolumen. So können mit einer geringeren Energiezufuhr an der GfK-CNT-Matte Strom und damit Kosten eingespart werden. Die so erzielte Gesamtwärmemenge ermöglicht eine Minderung des Nennstromverbrauchs durch gezielte Steuerung über einen Temperaturregler, der sowohl in der Zeitdauer als auch der Temperaturveränderung reagiert und einen programmgesteuerten Zyklus nach Bedarf regelt Die sehr schnelle Erwärmung des Heizleiters, 200°C in ca. 30 Sekunden, macht eine präzise Dosierung des zu erhitzenden Materials sowohl zeit- als auch temperaturmäßig möglich und erspart gewöhnlich vorhandene Überdimensionierung der Gesamtanlage.The special design of the heating cartridge allows forced circulation of the liquid medium to be heated in the tank or container space and thus increases the heat volume. Thus, with a lower energy input to the GfK-CNT mat, electricity and thus costs can be saved. The total amount of heat thus obtained allows a reduction of the nominal power consumption through targeted control of a temperature controller, which reacts both in the duration and the temperature change and controls a program-controlled cycle as needed The very rapid heating of the heating element, 200 ° C in about 30 seconds a precise dosage of the material to be heated both time and temperature possible and usually saves existing over-dimensioning of the entire system.

Das System enthält keine mechanisch bewegten Teile und ist daher wartungsfrei. Es arbeitet völlig geräuschlos. Es kann auch mit Strom aus Windkraft oder Photovoltaik betrieben werden und ist demzufolge äußerst umweltfreundlich. Im Verhältnis zu konventionellen Systemen wie Fassheizungen oder Behälterheizungen senkt das Doppelrohr-CNT-System den Energieverbrauch und die Betriebskosten um mehr als die Hälfte.The system contains no mechanical moving parts and is therefore maintenance free. It works completely noiseless. It can also be powered by electricity from wind or photovoltaic and is therefore extremely environmentally friendly. Compared to conventional systems such as drum heaters or tank heaters, the double-tube CNT system reduces energy consumption and operating costs by more than half.

Erfindungsgemäß können die CNT Heizmodule auch in andere geometrische Formkörper wie Rechteck, Quadrat, Dreieck- oder Rundsäulen usw. eingebaut werden. Entscheidend ist immer die Doppelwandigkeit der gewählten Heizform.According to the invention, the CNT heating modules can also be incorporated into other geometric shaped bodies such as a rectangle, square, triangular or round columns, etc. Decisive is always the double walledness of the selected heating form.

Claims (10)

Heizeinrichtung aus mindestens einem thermisch belastbarem Formkörper für die Beheizung von Aggregaten und Materialien in liquider und kombinierter Form aus Glaskeramik, Keramik, synthetischen Polymeren und Metallen mit einer elektrisch leitfähigen Strukturschicht, die geometrisch konstruiert ist und bei Stromdurchfluss infrarote Wärmestrahlung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Strukturschicht ein definiertes Netzwerk aus Carbon-Nanotubes, Carbon-Nanofasern und Nanokeramik aufweist, deren strukturelle Charakteristik einsatzbezogen verwendet wird.Heating device of at least one thermally loadable shaped body for heating aggregates and materials in liquid and combined form of glass ceramic, ceramic, synthetic polymers and metals with an electrically conductive structural layer, which is geometrically constructed and generates infrared heat radiation at current flow, characterized in that the electrically conductive structure layer has a defined network of carbon nanotubes, carbon nanofibers and nanoceramics, whose structural characteristics are used application-related. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Struktur schicht aus mehreren gleichen oder unterschiedlichen Ohmschen Widerständen bestehen kann, die sowohl parallel oder seriell oder kombiniert geschaltet werden können und ergänzend mit frequenz- und temperatursteuernder Elektronik ausgerüstet sind.Heating device according to claim 1, characterized in that the conductive structure layer may consist of a plurality of identical or different ohmic resistors, which can be connected both in parallel or in series or in combination and are additionally equipped with frequency and temperature-controlling electronics. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Formkörper und leitfähiger Strukturschicht mindestens eine funktionelle Beschichtung aus thermisch behandelter Keramik-, Metallic-, Emailfarbe oder Blocker-, Haft- und Isolierschicht vorhanden ist, wobei mindestens eine Schicht aus CNT-Material besteht.Heating device according to claim 1 and 2, characterized in that between the molded body and conductive structural layer at least one functional coating of thermally treated ceramic, metallic, enamel or blocking, adhesive and insulating layer is present, wherein at least one layer consists of CNT material , Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht sowie, wenn erforderlich, eine Wärmedämmschicht aufgebracht wird.Heating device according to claim 1, 2 and 3, characterized in that an insulating layer and, if necessary, a thermal barrier coating is applied. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlflächen mit funktionaler CNT beschichtet sind, deren Emissionsspektrum die anwendungsgemäße Abstrahlungstemperatur und spezifizierte Infrarotwellenlänge in vorgegebener mkm-Größe auf das Medium überträgt.Heating device according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in that the radiating surfaces are coated with functional CNT whose emission spectrum transmits the application-specific radiation temperature and specified infrared wavelength in a predetermined mkm size to the medium. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung als Verbundelement ausgeführt ist und mindestens zwei Formkörper von gleicher oder unterschiedlicher Stärke umfasst. Mehrere Formkörper mit elektrisch leitender Strukturschicht können lagenweise und abwechselnd angeordnet sein. 1 Heating device according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the heating device is designed as a composite element and comprises at least two shaped bodies of equal or different thickness. Several shaped bodies with an electrically conductive structural layer can be arranged in layers and alternately. 1 Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eines Formkörpers mit einer reflektierenden Schicht versehen ist, die durch kratzfestes Material geschützt ist und aus mindestens einer Schicht CNT besteht und durch eine Flüssigkeitskristallschicht mittels elektronischer Steuerung abgedunkelt werden kann um als „Schwarzstrahler” ein Höchstmaß an IR-Strahlung zu erzeugen.Heating device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the surface of a shaped body is provided with a reflective layer which is protected by scratch-resistant material and consists of at least one layer CNT and by a liquid crystal layer by means of electronic control can be darkened to produce as a "blackbody" a maximum of IR radiation. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente als definierte Fläche oder in vielfältiger Formgebung ausgeführt werden, wobei die äußere Form durch die Anwendungsmodalitäten bestimmt wird und mit Öffnungen und Aussparungen, z. B. Bohrungen, versehen sein kann.Heating device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7, characterized in that the heating elements are designed as a defined area or in a variety of shapes, the outer shape is determined by the application modalities and openings and recesses, for. B. holes can be provided. Heizeinrichtungen nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemvariante darin besteht, das Modul in Form eines „Power-Blocks” in ein Heizsystem einzubauen. Dabei können je nach Anforderung ein oder eine Mehrzahl der „Power Blocks als Zusatzheizmodul in bestehende Öl- oder Gasheizsysteme, in Photovoltaikanlagen oder Geothermie-Systeme eingebracht werden. 1, 2, 3 und 4 zeigt das Konstruktionsprinzip.Heating devices according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, characterized in that a system variant consists in installing the module in the form of a "power block" in a heating system. Depending on the requirement, one or a plurality of the "power blocks" can be introduced as an additional heating module into existing oil or gas heating systems, into photovoltaic systems or geothermal systems. 1 . 2 . 3 and 4 shows the construction principle. Heizeinrichtun nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CNT-Heizeinrichtung in doppelwandige Rohr- oder anders gestaltete Behältersysteme eingebaut werden, die mit thermisch resistenten Ölen, Parafinen oder anderen wärmeleitenden liquiden Medien zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit gefüllt werden.Heating device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9, characterized in that the CNT heating device are installed in double-walled pipe or other designed container systems containing thermally resistant oils, paraffins or other heat-conducting be filled with liquid media to improve the thermal conductivity.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11873042B2 (en) 2018-03-20 2024-01-16 Sentient Ip Ab Method and system for controlling vehicle steering

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US11873042B2 (en) 2018-03-20 2024-01-16 Sentient Ip Ab Method and system for controlling vehicle steering

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