DE4345157A1 - Safety and control devices for the practical application of filled heat-storage pockets, and filled heat-storage pockets having an outer protective envelope - Google Patents

Safety and control devices for the practical application of filled heat-storage pockets, and filled heat-storage pockets having an outer protective envelope

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Abstract

The invention relates to: safety and control devices for the practical application of filled heat-storage pockets, and filled heat-storage pockets having an outer protective envelope.

Description

Die Erfindung betrifft Sicherheits- und Kontrolleinrichtungen für die gefahrlose Betreibung von befüllten Wärmespeicher­ taschen. Wärmespeichertaschen sind für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten von großer Bedeutung. Es sei z. B. an den Einsatz solcher Wärmespeichertaschen erinnert, wie sie in der Kfz-Technik als integrierender Bestandteil eines Latent­ wärmespeichers Anwendung finden. Weitere Nutzanwendungen von Latentwärmespeichereinheiten sind, wie erfindungsgemäß beschrieben, in stationären- und mobilen Aggregaten, Kompres­ soren und der hauseigenen Heizkraftanlage möglich.The invention relates to security and control devices for the safe operation of filled heat storage bags. Heat storage bags are for a variety of Areas of application of great importance. It is e.g. B. to the Use of such heat storage bags reminds you of how in automotive technology as an integral part of a latent find heat storage application. Other utility applications of latent heat storage units are as according to the invention described, in stationary and mobile units, compresses sensors and the in-house heating system possible.

Ferner beschreibt der Folgetext die Nutzanwendung von befüllten Wärmespeichertaschen in der Medizin-, Gastronomie- und Haus­ technik.Furthermore, the following text describes the use of filled Heat storage bags in medicine, catering and home technology.

Der Einsatz von Wärmespeichertaschen, als integrierender Be­ standteil eines Latentwärmespeichers, ferner die Positionierung der Latentwärmespeichereinheit in der Kfz-Anordnung, ist aus den Druckschriften DE 38 23 474 A1 und DE 42 19 612 C2 bekannt.The use of heat storage bags, as an integrating Be part of a latent heat storage, also the positioning the latent heat storage unit in the motor vehicle arrangement is off the publications DE 38 23 474 A1 and DE 42 19 612 C2 known.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirkmerkmale von dem im Kühlwasserstrom einer Kfz-Anlage eingebauten Latentwärmespei­ cher, mit seinen integrierten Wärmespeichertaschen optimal und kostengünstig zu nutzen. Ferner sieht die Erfindung die Aufgabe darin, dem Betreiber eine long-live-Garantie sowie ausreichende Betriebssicherheit für Mensch, Umwelt und Maschi­ ne, durch geeignete Überwachungseinrichtungen zu garantieren. The object of the invention is to develop the active features of the Cooling water flow of a motor vehicle built-in latent heat storage optimal with its integrated heat storage pockets and inexpensive to use. The invention further provides the Task in giving the operator a long live guarantee as well sufficient operational safety for people, the environment and machinery ne to guarantee by suitable monitoring devices.  

Damit der Wirkeffekt der Wärmespeichertaschen eines in einem Kühlmittelstrom integrierten Latentwärmespeichers optimal, kontrolliert und reversibel erfolgen kann, werden erfindungs­ gemäß Zusatzkomponenten wie in Fig. 1 dargestellt erforderlich. Kühlmittelpumpe 7 , elektrische Steuer- oder Regeleinrichtung, Durchlaßventile 5, 6 und Taktventile 10, 10.1, sowie Heizkör­ per 11 mit Links- und Rechtsregelung.In order for the effect of the heat storage pockets of a latent heat storage integrated in a coolant flow to be optimal, controlled and reversible, additional components according to the invention as shown in FIG. 1 are required. Coolant pump 7 , electrical control or regulating device, passage valves 5 , 6 and timing valves 10 , 10.1 , and Heizkör by 11 with left and right control.

Für die Sicherheit im Störungsfalle, wenn z. B. eine Wärmespei­ chertasche des Latentwärmespeichers durch Leckage ihren Inhalt Ba(OH)₂ 8H₂O in den Kühlwasserstrom abgibt, zeigt eine pH- Wertüberwachung des Kühlmittelstromes, gekoppelt mit einer optisch- und akustischer Anzeige dem Betreiber die Störung an. Durch geeignete Coating-Beschichtung all der dem Kühl­ mittelstrom ausgesetzten Kontaktflächen, läßt sich der Fahrbe­ trieb bis zur nächsten Innstandsetzung dennoch aufrecht erhal­ ten, wenn die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllt sind. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.For security in the event of a fault, e.g. B. a Wärespei chertasche the latent heat storage by leakage their content Ba (OH) ₂ 8H₂O in the cooling water flow, a pH value monitoring of the coolant flow, coupled with a visual and acoustic display to the operator of the malfunction. By means of a suitable coating coating of all the contact surfaces exposed to the coolant flow, the driving operation can still be maintained until the next repair if the conditions according to the invention are met. An exemplary embodiment of the invention with reference to the drawings Fig. 1 and Fig. 2 will be described.

Innerhalb der Schnittstellen A und B befindet sich der herkömm­ liche Kühlwasserstrom einer mobilen Kfz-Anlage, wie sie zum Kühlen einer Wärmeerzeugereinrichtung, dem Motor 1, mit dem Kühler 2, einem Thermostat 3 und einer Motorkühlmittelpumpe 4 bekannt ist.Within the interfaces A and B is the conventionally Liche cooling water flow of a mobile vehicle system, as is known for cooling a heat generator device, the engine 1 , with the radiator 2 , a thermostat 3 and an engine coolant pump 4 .

Die erzeugende Wärmequelle kann bei mobilen Einrichtungen durch den Motor eines Kraftfahrzeuges dargestellt werden. Bei einer stationären Einrichtung kann die Pos. 1 ebenfalls durch eine Kfz-, Kompressoranlage, bzw. einem Aggregat oder einer hauseigenen Heizkraftanlage dargestellt sein. Wird den zuvor genannten mobilen oder stationären Kraftanlagen eine Latentwärmespeichereinrichtung integriert, so erfordert dies zusätzliche Einbauten, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2, außerhalb den Schnittstellen A und B veranschaulicht sind.The generating heat source can be represented by the engine of a motor vehicle in mobile devices. In the case of a stationary facility, item 1 can also be represented by a motor vehicle, compressor system, or an aggregate or an in-house thermal power system. If a latent heat storage device is integrated in the aforementioned mobile or stationary power plants, this requires additional installations, as are illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, outside the interfaces A and B.

Durchlaßventile 5, 16, 6 und 17; Kühlmittelpumpe 7, 18; Latent­ wärmespeicher 8, 19; Meßsonde 9, 20 zur permanenten pH-Wertkon­ trolle; Taktventile 10, 21, 10.1 und 21.1; Heizkörper mit Links- und Rechtsregelung 11, 22.Passage valves 5 , 16 , 6 and 17 ; Coolant pump 7 , 18 ; Latent heat storage 8 , 19 ; Measuring probe 9 , 20 for permanent pH control; Clock valves 10 , 21 , 10.1 and 21.1 ; Radiators with left and right regulation 11 , 22 .

In Abhängigkeit des Wirkeffektes der Latentwärmespeicherein­ heit, also Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme, erfolgt die Schal­ tung der Ventile 5, 16 und 6, 17 . Damit die Anlage auch bei Überschreitung des max. zulässigen pH-Wertes bis zur nächsten Instandsetzungsphase betriebsbereit bleibt, sind alle vom Kühlmittelstrom benetzten Rohrleitungen und Einbauten innerhalb und außerhalb der Schnittstellen A und B aus einem beständigen Material oder mittels geeigneter Coating-Beschichtung auszu­ statten. Die erforderliche Beständigkeit ist gegenüber Ba(OH)₂ 8H₂O für einen Betriebstemperaturbereich -30°C-150°C auszu­ legen. Wird eine Latentwärmespeicherintegration für eine Anlage ohne ausreichenden Korrosionsschutz der Pos. 12-15 von Fig. 2 geplant, so unterbindet die Ventilschaltung 19.1 und 19.2, als Funktion der pH-Wertüberschreitung den weiteren Kühlwasser­ strom durch den Latentwärmespeicher. Depending on the effect of the latent heat storage unit, i.e. heat emission or heat absorption, the switching device of the valves 5 , 16 and 6 , 17th So that the system even when the max. permissible pH value remains operational until the next repair phase, all pipes and fittings wetted by the coolant flow inside and outside the interfaces A and B must be made of a stable material or by means of a suitable coating coating. The required resistance to Ba (OH) ₂ 8H₂O is to be interpreted for an operating temperature range -30 ° C-150 ° C. If latent heat storage integration is planned for a system without adequate corrosion protection in items 12-15 of FIG. 2, valve switching 19.1 and 19.2 , as a function of the pH value being exceeded , prevents the further cooling water flow through the latent heat storage device.

Eine weitere praktische Nutzanwendung befüllter Wärmespeicher­ taschen wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß der latente Wärmeeffekt der Wärmespeichertaschen für die gezielte Tempe­ rierungsmöglichkeiten in der medizinischen Behandlung, der Gastronomie und privater Haushalte genutzt wird.Another practical application of filled heat storage According to the invention, pockets are seen in the fact that the latent Heat effect of the heat storage bags for the targeted temperature opportunities in medical treatment, the Gastronomy and private households is used.

Aufgabe der Erfindung ist es, Wärmespeichertaschen in ihrer einfachsten Ausführung technisch so zu modifizieren, daß sie eine breitgestreute Nutzanwendung bei geringster Störanfällig­ keit und geringstmöglicher Schadeinwirkung für den Betreiber, nebst seiner Umwelt darstellen.The object of the invention is to heat storage bags in their simplest execution technically to modify it a widespread use with minimal susceptibility to interference the least possible damage to the operator, display along with its environment.

Z.B. bei der Warmhaltung von Speisen werden oft Einrichtungen benutzt, die eine offene Feuerquelle besitzen. Bei dieser Art von Geräten, erfolgt die Wärmeübertragung meist partiell an einem oder mehreren Punkten. Eine gleichmäßige Übertragung der Wärme auf eine größere, zusammenhängende Fläche ist jedoch hierbei nicht gewährleistet. Überdies sind offene Feuerquellen nicht ganz ungefährlich.E.g. facilities are often used to keep food warm used that have an open fire source. At this Type of devices, the heat transfer is mostly partial at one or more points. An even transmission the heat on a larger, coherent surface, however not guaranteed here. They are also open sources of fire not entirely harmless.

Elektrisch vorgeheizte Standplatten bieten zwar den Vorteil, daß sie die Wärmeübertragung gleichmäßiger über eine größere Fläche abgeben können. Sie sind jedoch in ihren Anschaffungs- und -bereithaltungskosten von relativ hohem Niveau. Ihre Abküh­ lung erfolgt sehr rasch, ferner ist ihr Temperaturzustand meist nicht visuell erkennbar. Die nachfolgend beschriebene Einrichtung einer latenten Wärmespeicherausführung, bietet größere Vorteile gegenüber all den bisher bekannten Einrichtun­ gen. Ferner läßt diese Ausführungsvariante ein größeres Anwen­ dungsspektrum bei optimalen Sicherheitsvorkehrungen zu.Electrically preheated stand plates offer the advantage that they transfer heat more evenly over a larger one Can give up area. However, they are in their acquisition and maintenance costs of a relatively high level. Your cooling development takes place very quickly, and its temperature is also mostly not visually recognizable. The one described below Establishment of a latent heat storage version, offers greater advantages over all the previously known furnishings gen. Furthermore, this embodiment leaves a larger application range with optimal safety precautions.

Die Erfindung sieht vor, daß in einem bestimmten Abstand die Außenkontur der Wärmespeichertasche durch eine zusätzliche Schutzhülle umgeben wird. An dieser äußeren, die Wärmespeicher­ tasche umgebenden Schutzhülle befinden sich Anschlüsse, die den Zustand der Wärmespeichertasche anzeigen. So z. B. eine digitale Temperaturanzeige des Speichermediums, Dichtheit der Wärmespeichertaschenhülle, ob ein Leck vorliegt. Ferner befindet sich der momentane Temperaturzustand des Speichermedi­ ums oberhalb oder unterhalb der Schmerzgrenze. Der Spalt, zwischen der Außenkontur der Wärmespeichertasche und zusätz­ licher Schutzhülle kann durch eine Flüssigkeit oder Gas über­ brückt werden. In Abhängigkeit des gewählten Spaltmediums kann eine Leckage der Wärmespeichertasche als pH-Wertmessung bei flüssigem Spaltmedium, bzw. als Heliumlecktest bei gasför­ migem Spaltmedium angewendet werden.The invention provides that at a certain distance the outer contour of the heat storage bag with an additional one Protective cover is surrounded. At this outer, the heat accumulator pocket surrounding the protective cover are connections that display the state of the heat storage bag. So z. Legs digital temperature display of the storage medium, tightness the heat storage bag cover whether there is a leak. Further is the current temperature of the storage medium  um above or below the pain threshold. The gap, between the outer contour of the heat storage bag and additional Licher protective cover can be through a liquid or gas be bridged. Depending on the selected split medium There may be a leak in the heat storage bag as a pH measurement with liquid fission medium or as helium leak test with gasför moderate fission medium can be used.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand Fig. 3 beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG. 3.

In Fig. 3 ist eine Wärmespeichertasche 31 mit einer zusätz­ lichen äußeren Schutzhülle 32 versehen, dargestellt. Mittels visueller Anzeige 33 kann der Bereich der Schmerzgrenze darge­ stellt werden, eine weitere Anzeige 34 übermittelt digital die aktuelle Temperatur des Speichermediums. Über einen An­ schluß 35 kann der Leckzustand der Speichertasche als Funktion des Spaltmediums 36 überprüft werden. Wird als Spaltmedium ein gasförmiger Übergang gewählt, so eignet sich eine Helium­ leckkontrolle. Wird hingegen ein flüssiges Medium gewählt, so eignet sich eine pH-Wertmeßmethode. Wird eine Leckageprüfung durchgeführt, so ist das Speichermedium mittels geeigneter Temperatureinwirkung zu verflüssigen. Wird als Speichermedium Ba(OH)₂ 8H₂O gewählt, so liegt die Leckprüftemperatur oberhalb 80°C.In Fig. 3, a heat storage bag 31 is provided with an additional outer protective cover 32 , shown. The range of the pain limit can be shown by means of a visual display 33 , a further display 34 digitally transmits the current temperature of the storage medium. At a connection 35 , the leakage state of the storage pocket can be checked as a function of the gap medium 36 . If a gaseous transition is selected as the fission medium, helium leak control is suitable. If, on the other hand, a liquid medium is selected, a pH value measurement method is suitable. If a leakage test is carried out, the storage medium must be liquefied using a suitable temperature. If Ba (OH) ₂ 8H₂O is selected as the storage medium, the leak test temperature is above 80 ° C.

Claims (9)

1. Damit Wärmespeichertaschen in der Praxis einen funktions­ sicheren, störungsfreien Betrieb garantieren, benötigen sie für die Integration eines Latentwärmespeichers nachfol­ gende Zusatzeinrichtungen:
  • - Kühlmittelpumpe, Regeleinrichtung, Durchlaß- und Takt­ ventile sowie Heizkörper mit Links- und Rechtsregelung, ferner eine pH-Wertüberwachungseinrichtung des Kühl­ mittelstromes.
1. To ensure that heat storage bags guarantee reliable, trouble-free operation in practice, they require the following additional equipment for the integration of a latent heat storage:
  • - Coolant pump, control device, passage and clock valves and radiators with left and right control, and a pH value monitoring device of the coolant flow.
2. Einrichtung(en) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen nicht nur in mobilen Kfz-Anlagen, sondern auch in stationären und hauseigenen Kraftanlagen betreibbar sind.2. Device (s) according to claim 1, characterized, that these devices are not only used in mobile vehicle systems, but also in stationary and in-house power plants are operable. 3. Einrichtung(en) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Korrosionsbeständigkeit gegenüber Ba(OH)₂ 8H₂O für den Anwendungstemperaturbereich -30°C-150°C, der mit Wärmespeichertaschen auszustattenden Kraftanlagen, durch geeignete by-pass-Schaltung im Kühlmittelstrom, nicht erfor­ derlich wird, die Korrosionsbeständigkeit der Zusatzeinrich­ tungen jedoch Bedingung ist.3. Device (s) according to claim 1 and 2, characterized, that corrosion resistance to Ba (OH) ₂ 8H₂O for the application temperature range -30 ° C-150 ° C, the with Power plants to be equipped with heat storage pockets suitable by-pass circuit in the coolant flow, not required The corrosion resistance of the additional equipment becomes necessary conditions is a requirement. 4. Einrichtung(en) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Korrosionsbeständigkeit gegenüber Ba(OH)₂ 8H₂O für den Temperaturbereich -30°C-150°C auch für die mit Ergän­ zungseinrichtungen auszustattende Kraftanlage selbst sowie deren Zusatz- und Kontrolleinbauten für den störungsfreien Dauerbetrieb erforderlich sind. 4. Device (s) according to claim 1 and 2, characterized, that corrosion resistance to Ba (OH) ₂ 8H₂O for the temperature range -30 ° C-150 ° C also for those with suppl power plants to be equipped themselves as well their additional and control components for trouble-free Continuous operation is required.   5. Wärmespeichertaschen in ihrer einfachsten Ausführung, als latente Wärmeträger, mit und ohne äußere Schutzhülle, sind für die Wärmeabgabe und den jeweiligen Anwendungsfall entsprechend mit einer geeigneten Temperaturanzeige und Leckageüberwachung auszustatten.5. Heat storage bags in their simplest design, as latent heat transfer medium, with and without outer protective cover, are for the heat emission and the respective application accordingly with a suitable temperature display and Equip leakage monitoring. 6. Einrichtung(en) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Temperaturanzeige des Speichermediums für den Betreiber sichtbar angeordnet ist. Ferner, daß eine zusätzliche Anzeige dem Betreiber visuell übermittelt, ob die Temperatur des Speichermediums sich oberhalb- oder unterhalb der Schmerzgrenze bewegt.6. Device (s) according to claim 5, characterized, that the digital temperature display of the storage medium is arranged visibly for the operator. Furthermore, that visually transmits an additional advertisement to the operator, whether the temperature of the storage medium is above or moved below the pain threshold. 7. Einrichtung(en) nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeichertasche an keine geometrische Form gebunden ist. Sie können quadratisch, rechteckig, vieleckig, rhombisch oder kreisförmig sein.7. Device (s) according to claim 5 and 6, characterized, that the heat storage bag has no geometric shape is bound. They can be square, rectangular, polygonal, be rhombic or circular. 8. Einrichtung(en) nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wärmespeichertaschenausführung, mit äußerer Schutzhülle, als Spaltmedium ein gasförmiges oder flüssiges Medium verwendet werden kann.8. Device (s) according to one of claims 5-7, characterized, that with the heat storage pocket design, with outer Protective cover, a gaseous or liquid as the fission medium Medium can be used. 9. Einrichtung(en) nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Leckagenachweis befüllter Wärmespeichertaschen die Leckprüfung mittels Heliumlecktest oder als pH-Wertmessung erfolgen kann. Ferner, daß bei der Leckageüberprüfung die Temperatur des Speichermediums oberhalb 80°C sein muß. Die Betriebstemperatur kann jedoch im Bereich -30°C-150°C liegen.9. Device (s) according to one of claims 5-8, characterized, that for the leak detection of filled heat storage pockets the leak test using a helium leak test or as a pH measurement can be done. Furthermore, that the leakage check The temperature of the storage medium must be above 80 ° C. However, the operating temperature can range from -30 ° C to 150 ° C lie.
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