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Die
Erfindung betrifft eine bessere Zusammensetzung und Vorrichtung
für den
Transfer von Wärme auf
Fluide oder von Fluiden, insbesondere, aber nicht ausschließlich, zum
Kühlen
oder Erwärmen
von Fluiden in Dosen oder Flaschen.
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Man
möchte
Getränke
in Dosen, wie Bier und alkoholfreie Getränke, kühlen, ohne dass ein Kühlschrank
nötig ist.
Selbstkühlende
Dosen sind sehr bequem und umweltfreundlich, weil die Verfügbarkeit
solcher Dosen die Verwendung alter und schlecht gewarteter Kühlschränke in weniger
entwickelten Ländern
verringern kann, aus denen schädliche
Substanzen in die Atmosphäre
entweichen können.
Man hat einen Typ der selbstkühlenden
Dose entwickelt, der unter der Handelsbezeichnung "Chill Can" vertrieben wird
und der das in der Dose enthaltene Fluid sehr wirksam kühlt, aber
ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel
enthält,
ein starkes Treibhausgas, das in die Atmosphäre freigesetzt wird.
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Ein
anderer Kühler
ist entwickelt worden, der eine Kohlendioxid-Kapsel verwendet (europäische Patentveröffentlichung
Nr. 757204) mit Kohlendioxidgas unter vergleichsweise niedrigem
Druck, das auf Aktivkohle adsorbiert ist. Die Adsorption des Kohlendioxidgases
auf die Aktivkohle bewirkt, dass die Moleküle näher aneinander gebracht werden.
Dies führt
dazu, dass die Kapsel Energie absorbiert und sich aufheizt. Die
dicht verschlossene Kapsel mit dem darin eingeschlossenen Kohlendioxid
lässt man
dann auf Raumtemperatur abkühlen. Öffnen der
Kapseln bewirkt, dass das Kohlendioxidgas von der Oberfläche der
Aktivkohle entweicht, wodurch die Moleküle Energie aus ihrer Umgebung
aufnehmen und eine Kühlwirkung
erzeugen. Eine verschlossene Kapsel kann in eine Getränkedose
eingebracht werden, die mit einem Mechanismus zum Aufbrechen der
Dichtung der Kapsel ausgestattet ist, wenn die Flüssigkeit
gekühlt
werden soll. Dadurch wird das Kohlendioxid freigesetzt und bewirkt
die Kühlung
des in der Dose enthaltenen Fluids.
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Die
obengenannten selbstkühlende
Getränkedose
ist vergleichsweise wirksam und führt nicht dazu, dass schädliche Substanzen
in die Atmosphäre
freigesetzt werden. Obwohl jedoch der anfängliche Temperaturabfall des
Fluids vergleichsweise schnell erreicht wird (zum Beispiel 25°C auf 12°C in etwa
3 Minuten), dauert es sehr viel länger, bis der endgültige Temperaturabfall
auf eine zufriedenstellende Trinktemperatur erreicht ist. Dies verringert
die Attraktivität
der selbstkühlenden
Dose für
den Konsumenten.
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US 5 842 350 (B. Spinner)
betrifft eine Kühlvorrichtung
mit einem Adsorptionsmaterial, wie Aktivkohle.
EP 0 752 504 (The BOC Group plc) beschreibt
eine Vorrichtung zum Kühlen
von Fluiden; die auf Aktivkohle adsorbiertes Kohlendioxid verwendet.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine bessere Zusammensetzung und
Vorrichtung zum Bewirken einer höheren
Rate an Wärmeenergie-Transfer
auf ein oder von einem Fluid bereitzustellen und dadurch zu bewirken,
dass eine gewünschte
Fluidtemperatur schneller erhalten wird.
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Somit
stellt ein erster Aspekt der Erfindung eine Zusammensetzung bereit
zum Bewirken des Transfers von Wärme
auf eine oder von einer Flüssigkeit,
wobei die Zusammensetzung ein primäres Adsorptionsmaterial zur
Adsorption von Gas, ein Graphitmaterial in einer Menge von 0,01
bis 80 Gew.-% des primären Adsorptionsmaterials
und ein Bindematerial enthält.
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Vorzugsweise
ist das primäre
Adsorptionsmaterial Aktivkohle, und das Gas, das adsorbiert werden soll,
ist Kohlendioxid. Im Kontext dieser Offenbarung betrifft "Aktivkohle" eine Familie kohlenstoffhaltiger
Materialien, die speziell aktiviert sind, damit sie starke Adsorptionseigenschaften
aufweisen, wodurch sogar Spuren von Flüssigkeiten oder Gasen auf den
Kohlenstoff adsorbiert werden können.
Diese Aktivkohlen können aus
einem breiten Spektrum an Quellen hergestellt werden, beispielsweise
Kohle, Holz, Nüssen
(wie Kokosnuss) und Knochen, und können aus synthetischen Quellen
stammen, wie Polyacrylnitril. Verschiedene Verfahren zur Aktivierung
existieren, wie selektive Oxidation mit Dampf, Kohlendioxid oder
anderen Gasen bei höheren
Temperaturen oder chemische Aktivierung, zum Beispiel unter Verwendung
von Zinkchlorid oder Phosphorsäure.
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Die
Zusammensetzung umfasst zudem das primäre Adsorptionsmaterial und
Graphit, auf dessen Oberfläche
Kohlendioxid adsorbiert ist.
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Jede
erhältliche
Form von Graphit, natürlich
oder synthetisch, kann in die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingebracht
werden, zum Beispiel können
Graphitpulver oder -flocken verwendet werden. Vorzugsweise wird
Graphit in einer Menge im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, stärker bevorzugt
von 20 bis 45 Gew.-%, insbesondere 40 Gew.-%, eingebracht.
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Ein
Bindematerial wird in die Zusammensetzung eingebracht, wie Polytetrafluorethylen,
so dass die Formulierung verdichtet wird.
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Vorzugsweise
wird die Zusammensetzung in Form eines Monoliths oder eines Blocks
bereitgestellt. Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung in Form
eines kontinuierlichen, vorzugsweise zylindrischen, Blocks bereitgestellt
wird, weil dies aufgrund des Fehlens von Lücken zwischen den Kohlenstoffteilchen
zur Wärmeübertragung
beiträgt.
eine mechanische Manipulation des Blocks oder des Monoliths kann
beispielsweise durch Bohren von Löchern in den Block durchgeführt werden,
so dass der Gastransfer durch Vergrößern der Oberfläche, von
der das Gas entweichen kann, verstärkt wird.
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Unter
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bewirken
des Transfers von Wärme
auf ein oder von einem Fluid bereitgestellt, wobei die Vorrichtung
ein primäres
Adsorptionsmaterial für die
Adsorption eines Gases, Abdichtmittel zum Zurückhalten des Gases auf der
Oberfläche
auf dem Material und einen Abgabemechanismus zum Aufbrechen der
Dichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre Adsorptionsmaterial
ein Graphitmaterial in einer Menge von 0,01 bis 80 Gew.-% des primären Adsorptionsmaterials
und ein Bindematerial enthält.
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Die
Vorrichtung kann mit einem Behälter
zum Speichern des Fluids ausgestattet sein, wobei durch ein Aufbrechen
der Dichtung das adsorbierte Gas aus dem Adsorptionsmaterial freigesetzt
wird, wodurch die Kühlung
des Fluids bewirkt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter veranschaulicht anhand der folgenden
Beispiele, wobei Beispiel 1 die Kühlwirkung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
untersucht, Beispiel 2 die Erwärmungswirkung
einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
untersucht, Beispiel 3 die aufgenommene Menge an adsorbiertem Kohlendioxid
für verschiedene
komprimierte erfindungsgemäße Zusammensetzungen
sowie die entsprechenden Werte für
die Menge an Kohlendioxid untersucht, die aus den entsprechenden
Zusammensetzungen bei kontrolliertem Entweichen des adsorbierten
Kohlendioxidgases bei nachlassendem Druck freigesetzt wird, Beispiel
4 die Kühlwirkung
untersucht, die sich durch die kontrollierte Druckabsenkung des
adsorbierten Kohlendioxidgases aus verschiedenen komprimierten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ergibt,
und Beispiel 5 die Mengen an Kohlendioxid weiter untersucht, die
bei einer weiteren Reihe komprimierter erfindungsgemäßer Zusammensetzungen
unter Druckbedingungen adsorbiert wird, sowie die entsprechenden
Werte für
die Menge an Kohlendioxid, die aus den entsprechenden Zusammensetzungen
bei kontrolliertem Entweichen bei nachlassendem Druck freigesetzt
wird, und anhand der beigefügten
Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine
Schemazeichnung einer selbstkühlenden
Dose des Standes der Technik;
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2 ein
Diagramm, das die Kühlwirkung
einer Zusammensetzung aus reiner Aktivkohle, einer Zusammensetzung
aus Kohlenstoff mit 10% Aluminium, einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff
mit 10% Graphit und einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff mit 30%
Graphit miteinander vergleicht; und
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3 ein
Diagramm, das die Erwärmungswirkung
einer Zusammensetzung aus reiner Aktivkohle, einer Zusammensetzung
aus Kohlenstoff mit 10% Graphit und einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff
mit 30% Graphit miteinander vergleicht.
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Siehe 1 der
beigefügten
Zeichnungen: Eine selbstkühlende
Dose 4 des Standes der Technik ist dargestellt. Die benötigte Wärmeaustauscheinheit
für zur
Vereinfachung weggelassen. Ein abgedichteter Behälter 6 ist bereitgestellt
zum Speichern des Getränkes
B mit Öffnungsmitteln
(nicht gezeigt) an der Oberseite des Behälters, damit man zu dem Getränk, wenn
erforderlich, Zugang hat. Die Dose ist mit einem Block aus Adsorptionsmaterial 10,
wie Aktivkohle, ausgestattet, der in einem Gehäuse 12 eingeschlossen
ist und auf dessen Oberfläche
Kohlendioxid adsorbiert ist. Ein Pfropf 14 ist bereitgestellt
zum Zurückhalten
des Kohlendioxidgases in dem Material und ein Abgabemechanismus 16 zum
Aufbrechen der Dichtung. Auf diese Weise setzt das Aufbrechen der
Dichtung mithilfe des Abgabemechanismus 16 Kohlendioxid
aus dem Adsorptionsmaterial frei, wodurch dieses Material drastisch
abkühlt.
Diese Kühlwirkung
führt dazu,
dass die in dem Behälter
enthaltene Flüssigkeit
abgekühlt
wird, ohne dass ein Kühlschrank
nötig ist.
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Es
wurde gefunden, dass die Zugabe von Graphit zum Adsorptionsmaterial
die Rate des Transfers von Wärme
von dem Material an seine Umgebung um eine überraschende und unerwartete
Menge erhöht.
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Beispiel 1
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Die
Kühlwirkung
der komprimierten erfindungsgemäßen Zusammensetzung
wurde untersucht, indem ein Stahlblock unter Verwendung von hydratisiertem
Calciumchlorid und Eis auf –55°C abgekühlt und
die Zeit aufgezeichnet wurde, die benötigt wurde, damit die Zusammensetzung
in Kontakt mit dem Block die Temperatur senkte (mithilfe eines Thermoelements
in Kontakt mit der Oberfläche
der komprimierten Zusammensetzung gemessen). Die Kühlwirkung
wurden anhand von Zusammensetzungen untersucht, die 10 Gew.-% und 30
Gew.-% Graphit enthielten. Zudem wurden ähnliche Untersuchungen durchgeführt mit
komprimierter Aktivkohle und mit einer komprimierten Kohlenstoffzusammensetzung,
die 10 Gew.-% Aluminiumpulver enthielt. Die nachstehende Tabelle
1 und 2 veranschaulichen die Ergebnisse des Experiments.
(Die prozentualen Zugaben von Graphit, PTFE und Aluminium beziehen
sich auf Formulierungen, die auf Zugaben zu 100 Teilen Aktivkohle
basieren, z.B. 100 g Aktivkohle plus 30 g Graphit plus 10 g PTFE).
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Aus
den Ergebnissen der Untersuchung wird deutlich, dass eine Zusammensetzung
mit 10% Graphit eine ähnliche
Kühlwirkung
hat wie eine Zusammensetzung, die 10% Aluminium und Aktivkohle enthält. Dies ist
deshalb überraschend,
weil Aluminium dafür
bekannt ist, dass es eine größere Wärmeleitfähigkeit
als Graphit besitzt. Daher wäre
zu erwarten gewesen, dass die Zusammensetzung, die Aluminium enthält, ein
schnellere Kühlwirkung
hätte als
die komprimierte Zusammensetzung, die eine entsprechende Graphit-Beimischung enthält. Es ist
wünschenswert,
für die
Bereitstellung eines selbstkühlenden
Getränkedoseneinsatzes
an Stelle einer Zusammensetzung, die Aluminiumpulver enthält, eine
Zusammensetzung zu verwenden, die Graphit enthält, weil Graphit mit der Aktivkohle
besser verträglich
und zudem ein billigeres Material ist. Die Zugabe von 30% Graphit
bewirkte, dass die komprimierte Zusammensetzung die gewünschte Temperatur
(gewöhnlich würde man
eine Temperatur von weniger als 10°C als angemessen gekühlt für ein Getränkt betrachten)
schneller als irgendeine der anderen getesteten Zusammensetzungen
erreichte. Dies ist von Vorteil, weil die gesamte Zeitdauer verringert
wird, die benötigt
wird, damit ein zufriedenstellender Temperaturabfall eines in einer
Dose enthaltenen Getränkes
erhalten wird.
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Beispiel 2
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Die
Erwärmungswirkung
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
wurde untersucht, indem ein Block auf 79°C erwärmt wurde die Zeit aufgezeichnet
wurde, die benötigt
wurde, damit die komprimierte Zusammensetzung in Kontakt mit dem
Stahlblock die Temperatur erhöhte
(mithilfe eines Sondenthermoelements in Kontakt mit der Oberfläche der
komprimierten Zusammensetzung gemessen). Die Erwärmungswirkung wurde anhand
von Zusammensetzungen untersucht, die 0 Gew.-%, 10 Gew.-% und 30
Gew.-% Graphit enthielten. 3 der beigefügten Zeichnungen
ist ein Diagramm der Ergebnisse. Es veranschaulicht, dass eine Zusammensetzung,
die Kohlenstoff mit 10% Graphit enthielt, die Temperatur schneller
erhöhte
als eine Zusammensetzung, die nur reinen Kohlenstoff enthielt. Auch
hier erhöhte
die Zugabe von mehr Graphit (30%) in der komprimierten Zusammensetzung
die Geschwindigkeit der Erwärmungswirkung.
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Die
Beispiele 1 und 2 zeigen, dass erfindungsgemäße Zusammensetzungen die Kühlrate eines
Fluids gegenüber
dem Stand der Technik erhöhen.
Das Verfahren zum Abkühlen
des Fluids beinhaltet eine physikalische Reaktion, wobei adsorbiertes
Kohlendioxidgas aus dem Gemisch von Aktivkohle und Graphit freigesetzt wird.
Vorzugsweise macht Graphit nicht mehr als 50% der Zusammensetzung
aus, weil dies die Adsorptionsfähigkeit
der Zusammensetzung in nachteiliger Weise verringern würde.
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Beispiel 3
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Es
wurde eine Untersuchung der Menge an Kohlendioxidgas durchgeführt, die
unter Druckbedingungen durch verschiedene erfindungsgemäße komprimierte
Zusammensetzungen adsorbiert wird, sowie der Menge an Kohlendioxidgas
bestimmt, die aus den entsprechenden Zusammensetzungen bei Nachlassen
des Gasdrucks freigesetzt wird.
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Eine
experimentelle Testausrüstung,
die eine Testdose mit einem Volumen von 209 cm3 mit
daran befestigten Verbindungen umfasste, wurde bis zu ihrem Fassungsvermögen mit
einer komprimierten Kohlenstoffzusammensetzung gefüllt, indem
eine Stempelkompressionsvorrichtung geeigneter Größe angewendet
wurde, die mit einer aufgewendeten Kraft bis zu 2,75 kN cm–2 (2
Tonnen pro Quadratinch) arbeitete. Das Gewicht der komprimierten
Zusammensetzung wurde aufgezeichnet. Eine Zuleitung für komprimiertes
Kohlendioxidgas wurde mit der experimentellen Testdose verbunden,
und Gas wurde langsam bei Umgebungstemperatur eingeleitet. Es wurde
beobachtet, dass die Temperatur bei der Testdose und dem Inhalt
aufgrund der Adsorptionsexothermen ansteigt. Die Testdosenausrüstung und
der Inhalt wurden in ein Kühlbad
bei 0°C überführt, und
die Verbindung zum komprimierten Kohlendioxid wurde bei einem Druck
von 11 bar für
60 Minuten aufrechterhalten, bis vollständige Gasaufnahme erreicht
war. Der Inhalt der Testdose wurde erneut gewogen, und die Kohlendioxidaufnahme
wurde bestimmt. Man ließ die
unter Druck stehende Dose Umgebungstemperatur erreichen. Dann wurde
die Testdosenausrüstung
belüftet,
indem der Abgabemechanismus gegenüber Atmosphäre geöffnet wurde, so dass die Pfropfendichtung
im unteren Abschnitt der Dose aufgebrochen wurde. Nach 20 Minuten
wurde die belüftete
Dose erneut gewogen und die Menge an freigesetztem Kohlendioxid
bestimmt. Man ließ Testdosen
Umgebungstemperatur erreichen und wog sie nach etwa 15 Stunden nach
dem Freilassen des Gases. Unter den getesteten komprimierten Zusammensetzungen
waren Formulierungen mit 0%igen, 10%igen und 30%igen Graphit-Zugaben
zu einer ausgewählten
Qualität
von granulärer
Aktivkohle mit PTFE-Bindemittel. Zu Vergleichszwecken wurde auch
ein Test mit der granulären
Aktivkohle ohne Zugabe von Bindemittel oder Graphit durchgeführt. Die
nachstehende Tabelle 2 veranschaulicht die Ergebnisse der Experimente.
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Die
Testwerte zeigen, dass jede erfindungsgemäße komprimierte Zusammensetzung
verglichen mit dem Kontroll-Kohlenstoff eine erhöhte Kompressionsdichte liefert.
Die Kohlendioxidaufnahmewerte für
die Zusammensetzungen waren größtenteils ähnlich wie
beim Kontroll-Kohlenstoff und wurden bei Graphitzugaben nicht proportional
verringert. Die aus den komprimierten Zusammensetzungen nach Belüften für 20 Minuten freigesetzten
Kohlendioxidmengen waren jedoch in günstiger Weise größer als
beim Kontroll-Kohlenstoff, was zeigt, dass Kohlendioxid mit einer
etwas schnelleren Rate freigesetzt wurde und die getesteten Zusammensetzungen
weniger zurückhaltend
waren. Alle Beobachtungen und Hinweise hinsichtlich der erfindungsgemäßen komprimierten
Zusammensetzungen werden als großer Vorteil für die Verwendung
bei einer Kühldosenanwendung
interpretiert.
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Beispiel 4
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Bei
einer Reihe zusätzlicher
Experimente, wie im obigen Beispiel 3 im Einzelnen angegeben, wurde eine
Untersuchung zur Bestimmung der Kühlwirkung durchgeführt, die
durch die Freisetzung von Kohlendioxidgas aus der unter Druck stehenden
Testdose samt Inhalt erhalten wird. Es wurde besonders geachtet
auf die Wirkung von beigemischten Graphit- und Bindemittelzugaben
auf die erhaltene Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der Zeit, die
nach dem Belüften
verstrich, bis die entsprechende Mindesttemperatur erreicht war,
und zudem auf das aufgezeichnete Mindesttemperaturdifferenzial (d.h.
den Unterschied in den erreichten Mindesttemperaturen zwischen Thermoelementen,
die sich an einer oberen und einer unteren Position an einer Kühldosentestausrüstung befanden).
Außerdem
wurde auf Schwankungen in den Wärmeleitfähigkeitsmesswerten
geachtet, die für
die erfindungsgemäßen komprimierten
Zusammensetzungen bestimmt wurden.
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Nach
jedem Entlüften
des Kohlendioxids wurde die Oberflächentemperatur an zwei Punkten
mithilfe von Sondenthermoelementen in Kontakt mit der Testdosenoberfläche gemessen,
die sich im oberen und unteren Abschnitt der Dose befanden. Unter
Verwendung eines Datenakquisitionssystems zur Überwachung und Erfassung der
Kühleigenschaften
wurden bis zu 3000 Datenpunkte für
jeden Temperaturkanal während
20 Minuten gesammelt.
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Eine
Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse ist in der folgenden
Tabelle 3 dargestellt, die auch die von der Testdose erzielte Mindesttemperatur
(die ein Durchschnitt zwischen der oberen und der unteren Mindesttemperatur
ist) und die Zeit enthält,
die vom Entlüften
des Gases bis zum Erreichen der jeweiligen Mindesttemperatur benötigt wird.
Die Tabelle zeigt einen Wert für
das Kühldifferential,
der den Unterschied in der erreichten Mindesttemperatur für die Thermoelemente
in oberen und unteren Abschnitt der Dose wiedergibt.
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Für weitere
Vergleiche wurden Beispiele für
jede komprimierte Zusammensetzung getrennt hergestellt und unabhängig voneinander
auf ihre wirksame Wärmeleitfähigkeit
untersucht. Der verwendete Test war ein absolutes Verfahren zur
Bestimmung der Gleichgewichts-Wärmeleitfähigkeit,
die unter Verwendung eines modifizierten geleiteten Heizplattenverfahrens
gemessen wurde. Die Bestimmungen der wirksamen Wärmeleitfähigkeit basierten auf Messungen
des Temperaturgradienten, der durch eine komprimierte Kohlenstoffkomprimierung
bei Anwenden eines bekannten axialen Wärmestroms unter Gleichgewichtsbedingungen
erzeugt wurde.
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Es
wurde gefunden, dass die Zugabe von Graphit zur Aktivkohlezusammensetzung
die Kühlwirkung, TOmin,
erhöht
und zudem die Zeit verkürzt,
die zum Erreichen der Mindesttemperatur benötigt wird. Die größte Wirkung
wurde bei der komprimierten Zusammensetzung beobachtet, die eine
30%ige Zugabe von Graphit (LM 256) enthielt und die das niedrigste
Temperaturminimum ergab, ohne dass sich die Zeit verlängerte,
die zum Erreichen dieses Minimums benötigt wurde, und dies im Verhältnis zu
der Zusammensetzung mit 10% Graphit trotz der niedrigeren erreichten
Temperatur, Mindesttemperaturen von –15°C wurden erreicht, die eine signifikante
Gesamtreduktion von 25°C
von einer Ausgangstemperatur von 10°C für Testdose und Inhalt darstellen.
Die Wärmeleitfähigkeit
und das Kühldifferenzial
waren zu der in der komprimierten Zusammensetzungen enthaltenen
Graphitmenge direkt proportional. Eine Erhöhung der Graphitzugabe rief
einen entsprechenden Anstieg der Wärmeleitfähigkeit und eine Verringerung
des Temperaturdifferenzials zwischen oberem und unterem Abschnitt
der Testdose hervor. Es wurde ebenfalls beobachtet, dass eine Zugabe
von PTFE-Bindemittel allein zu der Kohlenstoffzusammensetzung (LM
254) ebenfalls die Kühlwirkung
erhöhte,
die eine niedrigere Mindesttemperatur und ein verringertes Temperaturdifferenzial
verglichen mit Aktivkohle allein aufwies.
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Beispiel 5
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Es
wurde eine weitere Untersuchung an einer weiteren Reihe komprimierter
erfindungsgemäßer Zusammensetzungen
durchgeführt,
in der die Menge an absorbiertem und freigesetztem Kohlendioxid
bestimmt und die Kühlwirkung
durch eine kontrollierte Druckabsenkung von adsorbiertem Kohlendioxid
aus den verschiedenen komprimierten Zusammensetzungen untersucht
wurde, die 25%ige, 30%ige, 40%ige, 60%ige und 80%ige Graphitzugaben
zu der gleichen ausgewählten
Qualität
von granulärer
Aktivkohle, die in den obigen Beispielen 3 und 4 verwendet wurde,
zusammen mit PTFE-Bindemittel enthielten.
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Die
Experimentreihe wurde genauso durchgeführt, wie vorstehend in Bezug
auf die Beispiele 3 und 4 beschrieben. Es wurde auf die Wirkungen
von Graphit- und Bindemittelzugaben auf die Komprimierungsdichte,
die erreichte Mindesttemperatur, die Zeit, die nach der Druckabsenkung
verstrich, bis eine entsprechende Mindesttemperatur erreicht wurde,
und das aufgezeichnete Mindesttemperaturdifferenzial (wie oben definiert) geachtet.
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Die
Ergebnisse der Tests sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben:
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Die
Ergebnisse zeigten, dass jede der erfindungsgemäßen komprimierten Zusammensetzungen
eine höhere
Kompressionsdichte ergab, wenn die entsprechende Graphitzugabe anstieg.
Die Kohlendioxidaufnahmewerte für
die komprimieren Zusammensetzungen bei 0°C und 12 bar Druck verringerten
sich leicht, wenn die entsprechende Graphitzugabe anstieg. Das Gewicht
des durch die komprimierten Zusammensetzungen nach Belüften für 20 Minuten
freigesetzten Kohlendioxids blieb jedoch unabhängig vom Graphitanteil durchgehend
konstant. Die größte Kühlwirkung
bei dieser und bei der im Beispiel 4 getesteten vorherigen Reihe
komprimierter Zusammensetzungen wurde mit der Zusammensetzung beobachtet,
die eine 40%ige Graphitzugabe enthielt (d.h. LM 005). Die komprimierte
Zusammensetzung LM 005 ergab die niedrigste Mindesttemperatur von –15,9°C, was eine
signifikante Gesamtkühlwirkung
ergab.
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Formulierungen,
die entweder einen größeren oder
kleineren Anteil an Graphit enthielten, erzeugten eine annehmbare
Kühlwirkung,
erreichten aber nicht ganz das Ausmaß an Kühlung wie die Zusammensetzung LM
005 mit 40% Graphit. Die Zeit, die benötigt wurde, damit die komprimierte
Zusammensetzung LM 005 die Mindesttemperatur erreichte, betrug 2,05
Minuten ab dem Entlüften
des CO2. Dies machte eine beträchtliche Steigerung
der Kühlrate
verglichen mit der Rate aus, die von einem komprimierten Kontroll-Kohlenstoff ohne Zugabe
von Graphit oder Bindemittel erzeugt wurde, siehe Beispiel 4; Tabelle
3, d.h. die komprimierte LM 005-Formulierung erzeugte eine weitere
Verringerung der Mindesttemperatur um 3,6°C, die in einer um 0,16 Minuten
kürzeren
zeit erzielt wurde. Das Kühldifferenzial
für die
komprimierte Zusammensetzung LM 005 betrug 4,1°C, was für die zusätzliche Reihe getesteter komprimierter
Formulierungen recht typisch war (d.h. einen Unterschied in der
erreichten Mindesttemperatur zwischen Thermoelementen, die sich
während
der CO2-Druckabsenkung im oberen und unteren
Abschnitt der Testdose befanden).
