DE8120156U1 - CONTAINER WITH RADIATORS AND / OR PANELS ON THE CONTAINER WALLS - Google Patents

Description

DORNIER SYSTEM GMBH Aktenzeichen: G 81 20 156.7DORNIER SYSTEM GMBH File number: G 81 20 156.7

7990 Friedrichshafen7990 Friedrichshafen

Reg. S 388 Gm |Reg. S 388 Gm |

Behälter mit an den Behälterwänden angeordneten Heiz- :Container with heating elements arranged on the container walls:

körpern und/oder Blenden Lbodies and / or panels L

Die Neuerung betrifft einen Behälter mit an den Behälterwänden angeordneten Heizkörpern und/oder Blenden.The innovation relates to a container with radiators and / or panels arranged on the container walls.

In der Raumfahrt, insbesondere bei der hierbei angewandten Satellitentechnik besteht häufig das Problem, einen bestimmten Behälter, z.B eine im Satelliten installierte so- ■{. In space travel, especially with the satellite technology used here, there is often the problem of finding a certain container, for example a so- ■ {.

genannte Elektronikbox für verschiedene Wärmeübergänge bzw. inamed electronics box for various heat transfers or i

Warmedissipatxonen im Inneren der Box und variablen Um- fWarmedissipatxonen inside the box and variable um- f

gebungstemperaturen auf einer bestimmten Temperatur zu hai- 'ambient temperatures at a certain temperature too hai- '

ten. Dazu wird ein Radiator verwendet, der entweder durch ;ten. A radiator is used for this, which is either through;

an den Innenflächen der Box angeordnete Heizkörper, söge- fradiators arranged on the inner surfaces of the box, so f

nannten Heizmatten und/oder durch an der Boxaussenseite an- ; geordnete jalousieartige, sogenannte Louver-Systerne geregelt wird. Bedingung ist hierbei, dass in jedem Fall die Umgebungstemperatur wesentlich unter der Boxtemperatur liegt,called heating mats and / or by on the outside of the box; regulated louvre-like, so-called Louver systems will. The condition here is that in any case the ambient temperature is significantly below the box temperature,

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andernfalls diese Anordnung versagt.otherwise this arrangement fails.

Nachteilig ist ferner, dass ein mit Heizmatten geregelter Radiator unter ungünstigen Umständen sehr viel elektrische Energie verbraucht, wogegen ein Louver-Radiator den Nachteil hat, dass er nicht hinreichend genau und sicher arbeitet.A further disadvantage is that a radiator controlled by heating mats is very much electrical under unfavorable circumstances Consumes energy, whereas a Louver radiator has the disadvantage that it is not sufficiently accurate and safe is working.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Neuerung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Wärmeübergänge bzw. Wärmedissipationen innerhalb von Behältern und die sie umgebenden verschiedenen Temperaturen mit geringstem Bedarf an elektrischer Energie genau und zuverlässig regelbar sind und die auch noch bei höheren Umgebungstemperaturen einwandfrei und sicher arbeitet.Based on this, it is the task of the innovation to create a device with which heat transfers or heat dissipations inside containers and the various temperatures surrounding them with minimal electrical requirements Energy can be regulated precisely and reliably and which are still flawless and even at higher ambient temperatures works safely.

Neuerungsgemäß sind zur Lösung dieser Aufgabe die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the innovation, the features of the characterizing part of claim 1 are provided to solve this problem. Advantageous refinements of the innovation emerge from the subclaims.

Der Vorteil der Neuerung besteht darin, dass durch die Verwendung von Peltier-Elementen, welche ein Wärmetransportsystem darstellen, dieses dadurch unter Aufwendung von elektrischer Energie in einem Temperaturpotentialfeld einen Wärmestrom aktiv fördern oder hindern bzw. verhindern kann oder auf gleichem Temperaturpotential ermöglicht, sowie von einem niedrigeren Potential auf ein höheres bringen kann.The advantage of the innovation is that through the use of Peltier elements, which have a heat transport system represent, this by using electrical energy in a temperature potential field Can actively promote or hinder or prevent heat flow or allow for the same temperature potential, as well as from can bring a lower potential to a higher one.

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Das bzw. die Peltier-Elemente können dabei Funktionen von einer Kältemaschine, einer Wärmepumpe, einem Wärmeflußventil und einem Wärmeflußverstärker übernehmen. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Neuerung bzw. des Peltier-Radiators gegenüber den herkömmlichen Anordnungen besteht noch darin, dass er über einen grösseren Temperaturbereich der Umgebung und als Wärmestrombremse und -sperre arbeitet.The Peltier element or elements can function as a refrigeration machine, a heat pump, or a heat flow valve and a heat flow amplifier take over. Another advantage of the proposed innovation or the Peltier radiator Compared to the conventional arrangements, there is still the fact that it covers a larger temperature range the environment and works as a heat flow brake and blocker.

Der Behälter bzw. der Peltier-Radiator besteht aus zwei Aluminiumplatten mit dazwischen angeordneten Peltier-Elementen, deren Anzahl nach jeweils vorgegebenen Bedingungen zu bestimmen ist. Um störende Wärmerückflüsse ausserhalb der Peltier-Elemente zu vermeiden, sollten die innenliegenden Flächen bzw. Seiten der Aluminiumplatten wenigstens einen niedrigen Emissionskoeffizienten besitzen oder durch eine Superisolation getrennt sein. Ferner darf über die Befestigungsmittel, welche die Aluminiumplatten miteinander verbinden bzw. zusammenhalten, nur ein geringer Wärmefluß vorhanden sein. Diese Befestigungs- bzw. Verbindungsmittel sollten daher aus einem schlecht wärmeleitenden Material bestehen, z.B. Nylon-Bolzen oder Schrauben o.dgl.. Der auf die Oberseite des Radiators durch Strahlung oder Leitung aufgenommene Wärmestrom wird durch die Wirkungsweise als Kältemaschine bzw. Wärmepumpe der Peltier-Elemente auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, so dass die Unterseite des Radiators mit einer erhöhten Temperatur gegen die Umgebung strahlt. Die Temperatur der Umgebung darf hierbeiThe container or the Peltier radiator consists of two aluminum plates with Peltier elements arranged in between, the number of which is to be determined according to the given conditions. To disruptive heat returns outside To avoid the Peltier elements, the inner surfaces or sides of the aluminum plates should at least have a low emission coefficient or be separated by a super-insulation. Furthermore, about the fasteners, which connect or hold the aluminum plates together, only a small heat flow to be available. These fastening or connecting means should therefore be made of a material that is a poor conductor of heat consist, e.g. nylon bolts or screws or the like .. The one on the top of the radiator by radiation or conduction The heat flow that is absorbed is reduced by the Peltier elements acting as a refrigeration machine or heat pump Brought a higher temperature level, so that the underside of the radiator with an increased temperature against the environment shine. The temperature of the environment is allowed

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höher sein als vergleichsweise bei einem mit Heizmatten geregelten Radiator. Der Peltier-Radiator ist auch z.B. durch Umpolung des elektrischen Stromes als Wärmeflußbremse wirksam, wobei er gegenüber zum heizmattengeregelten Radiator weniger an elektrischer Energie verbraucht. Der Peltier-Radiator ist außerdem auch derart be'-reibbar, dass kein Wärmestrom durchgeht und somit als thermisches Ventil wirkt, d.h. bei Stellung "zu" herrscht "Isolation"; z.B. durch geeignete elektrische Regelung bzw. Schaltung übernimmt ein derartiger Behälter bzw. ein und derselbe Radiator alle Funktionen.be higher than in comparison with a regulated with heating mats Radiator. The Peltier radiator is also effective as a heat flow brake, e.g. by reversing the polarity of the electrical current, whereas it consumes less electrical energy than the heating mat-controlled radiator. The Peltier radiator can also be operated in such a way that no heat flow passes through and thus acts as a thermal valve, i.e. in the "closed" position there is "isolation"; e.g. through suitable electrical control or switching, a such a container or one and the same radiator all functions.

Zum Beispiel ist der Behälter bzw. der Radiator mit zwischen den Aluminiumplatten geschalteten Peltier-Elementen auch derart auslegbar, dass er für die minimale Wärmeübertragung bzw. -dissipation in der Box und maximaler Temperatur der Umgebung die Wärme ohne Aufnahme von elektrischer Energie abführt. Bei zunehmender Warmedissipation in der Box arbeitet das oder die Peltier-Elemente dann als Kältemaschine bzw. Wärmepumpe, in dem diese die zusätzliche Wärmemenge an die Unterseite des Radiators bei erhöhten Temperaturniveau abgeben. Ändert sich dagegen die Umgebungstemperatur zu einem wesentlich tieferen Temperaturniveau, so arbeiten die Peltier-Elemente z.B. durch Umpolen der elektrischen Stromrichtung als Wärmeflußbremse. In diesem Fall bleibt die Temperatur der zu kontrollierenden Box in jedem Fall konstant. Ausser den bereits erwähnten VorteilenFor example, the container or the radiator has Peltier elements connected between the aluminum plates can also be designed in such a way that it is responsible for the minimum heat transfer or dissipation in the box and maximum temperature the environment dissipates the heat without absorbing electrical energy. With increasing heat dissipation in the Box, the Peltier element (s) then works as a refrigeration machine or heat pump, in which these the additional Dissipate the amount of heat to the underside of the radiator at an increased temperature level. If, on the other hand, the ambient temperature changes to a much lower temperature level, the Peltier elements work e.g. by reversing the polarity of the electrical current direction as a heat flow brake. In this case, the temperature of the box to be controlled remains in constant in each case. Except for the advantages already mentioned

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besitzt die Neuerung bzw. der Peltier-Radiator noch die Eigenschaften, dass er gegenüber anderen Systemen noch bei höheren Umgebungstemperaturen arbeitet und, z.B. gemessen an einem durch Heizmatten geregelten Radiator, weni- i, ger elektrische Energie verbraucht. Ebenfalls ist der Pel- |the innovation or the Peltier radiator still has the properties that it still has compared to other systems works at higher ambient temperatures and, e.g. measured on a radiator controlled by heating mats, less ger electrical energy consumed. The Pel- |

tier-Radiator gegenüber einem mit Louver-System ausgelegten f tier radiator compared to an f

Radiator in der Temperaturregelung genauer und praktisch >Radiator in temperature control more precise and practical>

störunanfällig; ausserdem bietet er dagegen erweiterte An- Snot susceptible to failure; in addition, it offers, on the other hand, expanded services

wendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel ist durch Kombination fpossible applications. For example, by combining f

von zwei Peltier-Radiatoren, die gegenüber verschiedenen |of two Peltier radiators facing different |

sich ändernden Umgebungen liegen dürfen, ein Betrieb mög- fchanging environments, an operation f

lieh, wo beide Radiatoren in der bereits beschriebenen |borrowed, where both radiators in the already described |

Weise arbeiten oder nur ein Radiator, während der andere |Way or just one radiator while the other |

jeglichem Wärmestrom bzw. -fluß verhindert, (z.B. bei |prevents any heat flow or flow, (e.g. with |

Wärmeeinstrahlung von aussen). |Heat radiation from outside). |

In Verbindung mit Wärmerohren (heat pipes) können auch l·' In connection with heat pipes, l '

thermisch zu kontrollierende Teile (z.B. Boxen) an beliebi- fthermally controlled parts (e.g. boxes) to any

gen Stellen liegen und dadurch über verschiedene Radiatoren '] kontrolliert werden. Durch eine geeignete Kombination vonin places and thus controlled by various radiators']. A suitable combination of

Peltier-Elementen und Wärmerohren ist es möglich, eine ; "Thermische Weiche" zu realisieren und dadurch Wärmeströme wechselweise in verschiedene Richtungen und zu verschiedenen Radiatoren zu leiten.Peltier elements and heat pipes it is possible to have one; To realize "thermal switch" and thereby heat flows alternately in different directions and to different ones To direct radiators.

Ausführungsbeispiele sind nachstehend beschrieben und durchEmbodiments are described below and by

Skizzen erläutert. t Sketches explained. t

Es zeigen: ⁽!It show: ⁽ !

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Fig. 1 eine Elektronikbox mit an ihrer Unterseite angeordneten Peltier-Radiatoren,1 shows an electronics box with Peltier radiators arranged on its underside,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Peltier-Radiators gem. Fig. 1,FIG. 2 shows a section of the Peltier radiator according to FIG. 1,

Fig. 3 die Elektronikbox mit Peltier-Radiator gem. Fig. 1 . und 2 und daran angeschlossenen Wärmerohren.3 shows the electronics box with Peltier radiator according to FIG. 1 . and 2 and attached heat pipes.

In Fig. 1 ist der Schnitt durch eine Elektronikbox 1 dargestellt, deren Innenraum 1' nach unten von einem Peltier-Radiator 2 und nach seinen übrigen drei Seiten von mit einer Isolation 3 versehenen Wänden 4, 5, 6 begrenzt ist. Von einer mit variabler Temperatur strahlenden Umgebung 7, in der sich die Elektronikbox 1 befindet,ausgehender und durch ihre Wände 4, 5, 6 dringender Wärmestrom Q (siehe Pfeil) erfährt im Innern der Elektronikbox 1 einen Wärmeübergang bzw. eine Wärmedissipation Q_dis (siehe Pfeil) in Richtung Unterseite durch den dort angeordneten Peltier-Radiator 2. Ein Ausschnitt 8 des Peltier-Radiators 2 ist in Fig. 2 vergrössert dargestellt. Zwischen zwei Aluminiumplatten 9, 10, von denen die obere 9 dem Innenraum 1' und die untere 10 der Umgebung 7 der Elektronikbox 1 zugewandt ist, sind in Abständen a voneinander eine Anzahl Peltier-Elemente 11 (auch Fig. 1) angeordnet. Die Aluminiumplatten 9, 10 haben an ihren Oberflächen 12, 13, 14, 15 unterschiedliche Emissionskoeffizienten ζ _f wovon die dem Innenraum 1' und der Umgebung 7 zugewandten Flächen 12, 13 einen Wert von £ as 0,85 und die davon abgewandten (inneren) Flächen 14, 15 einen Wert von f * 0,05 be-1 shows the section through an electronics box 1, the interior 1 'of which is delimited at the bottom by a Peltier radiator 2 and, on its other three sides, by walls 4, 5, 6 provided with insulation 3. Heat flow Q (see arrow) emanating from an environment 7 radiating at variable temperatures, in which electronics box 1 is located, and penetrates through its walls 4, 5, 6, experiences a heat transfer or heat dissipation Q _dis (see FIG Arrow) in the direction of the underside through the Peltier radiator 2 arranged there. A section 8 of the Peltier radiator 2 is shown enlarged in FIG. Between two aluminum plates 9, 10, of which the upper 9 faces the interior 1 'and the lower 10 faces the environment 7 of the electronics box 1, a number of Peltier elements 11 (also FIG. 1) are arranged at intervals a from one another. The aluminum plates 9, 10 have different emission coefficients ζ _f on their surfaces 12, 13, 14, 15 of which the surfaces 12, 13 facing the interior 1 'and the surroundings 7 have a value of £ as 0.85 and the (inner) Areas 14, 15 have a value of f * 0.05

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sitzen. Beide Aluminiumplatten 9, 10 sind durch wenigstens ein aus schlecht wärmeleitendem Material bestehendes Verbindungsmittel 16 (z.B. Nylonschraube) miteinander verbunden bzw. befestigt. Die Abstände a zwischen den Peltier-Elementen 11 sind gegen Wärmefluß mit einer Isolation 3 ausgelegt.sit. Both aluminum plates 9, 10 are connected by at least one connecting means made of poorly thermally conductive material 16 (e.g. nylon screw) connected or fastened to one another. The distances a between the Peltier elements 11 are designed against heat flow with an insulation 3.

In Fig. 3 ist eine gemäß Fig. 1 und 2 beschriebene Elektronikbox 1 als Teil eines Satellitengehäuses 17 dargestellt. Dabei ist der an der Unterseite der Elektronikbox 1 (siehe auch Fig. 1 und 2) angeordneten Peltier-Radiator 2 durch daran befestigte Wärmerohre 18, 19 (siehe auch Schnitt AA) mit am Satellitengehäuse 17 angeordneten Radiatoren 20, 21 verbunden. Der Peltier-Radiator 2 arbeitet in dieser dargestellten Abwandlung als thermische Weiche.In FIG. 3, an electronics box 1 described in accordance with FIGS. 1 and 2 is shown as part of a satellite housing 17. The Peltier radiator 2 arranged on the underside of the electronics box 1 (see also FIGS. 1 and 2) is through Heat pipes 18, 19 attached thereto (see also section AA) with radiators 20, 21 arranged on the satellite housing 17 tied together. The Peltier radiator 2 works in the one shown Modification as a thermal switch.

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Zusammenfassungsummary

Die Neuerung dient zur Warmesteuerung eines gegen seine Umgebung in sich geschlossenen Behälters. Davon ist
wenigstens eine Wand (4, 5, 6) des Behälters (1) Träger eines Radiators (2), welcher aus zwischen zwei Aluminiumplatten (9, 10) angeordneten Peltier-Elementen (11) besteht. The innovation is used to control the heat of a container that is self-contained in relation to its surroundings. Of which is
at least one wall (4, 5, 6) of the container (1) carrier of a radiator (2) which consists of Peltier elements (11) arranged between two aluminum plates (9, 10).

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f; Kr/Szf; Kr / Sz

1 Elektronikbox1 electronics box

1' Innenraum der Elektronikbox1 'interior of the electronics box

2 Peltier-Radiator2 Peltier radiators

3 Isolation3 isolation

4,5,6 Wände der Elektronikbox4,5,6 walls of the electronics box

7 Umgebung der Elektronikbox7 Environment of the electronics box

8 Ausschnitt des Peltier-Radiators8 Section of the Peltier radiator

_1n^ Aluminiumplatten _1n ^ aluminum plates

11 Peitier-Elemente11 whipping elements

₁ A Oberflächen der Aluminiumplatten ₁ A surfaces of the aluminum plates

16 Verbindungsmittel16 Lanyards

17 Satellitengehäuse17 satellite housing

₁Q i Wärmerohre _{5; 1} Q i heat pipes _5;

₂₁I Radiatoren j ₂₁ I radiators j

Q Wärmestrom |Q heat flow |

Q,. Wärmedissipation bzw. Wärmeübergang |Q ,. Heat dissipation or heat transfer |

a Abstände der Peitier-Elemente |a Spacing of the Peitier elements |

£ Emissionskoeffizient f £ Emission coefficient f

6. Juli 1981
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Claims (1)

H · t t tH · t t t • · » · I I I ·• · »· I I I · r r ψ *r r ψ * · ill····· Ill ··· DORNIER SYSTEM GMBH Aktenzeichen: G 81 20 156.7DORNIER SYSTEM GMBH File number: G 81 20 156.7 FriedrichshafenFriedrichshafen Reg. S 388 GmReg. S 388 Gm SCHUT.ZANSPRÜCHE:PROTECTION CLAIMS: 1. Behälter mit an den Behälterwänden angeordneten Heizkörpern und/oder Blenden, dadurch gekennzeichnet, dass [s wenigstens eine Behälterwand (4, 5, 6) ein Radiator (2)1. Container with radiators arranged on the container walls and / or panels, characterized in that at least one container wall (4, 5, 6) has a radiator (2) j ist, welcher aus zwischen zwei Aluminiumplatten (9, 10) j , which consists of between two aluminum plates (9, 10) angeordneten an sich bekannten Peltier-Elementen (11)arranged per se known Peltier elements (11) besteht oder als deren Träger ausgebildet ist.exists or is designed as their carrier. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Peltier-Elementen (11) zugewandten inneren Flächen (14, 15) der Aluminiumplatten (9, 10) wenigstens einen niedrigen Emissionskoeffizienten (6 ) aufweisen.2. Container according to claim 1, characterized in that the Peltier elements (11) facing inner Surfaces (14, 15) of the aluminum plates (9, 10) at least have a low emission coefficient (6). 3. Behälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungs- und Befestigungsmittel3. Container according to claims 1 and 2, characterized in that the connecting and fastening means • · t *• · t * (16) (z.B. Bolzen, Schrauben, Nieten u.a.) der Aluminiumplatten (9, 10) eine minimale Wärmeleitfähigkeit
aufweisen.(16) (e.g. bolts, screws, rivets, etc.) of the aluminum plates (9, 10) have a minimal thermal conductivity
exhibit. 4. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltier-Elemente (11) Wärmeflußbremsen sind.4. Container according to claims 1 to 3, characterized in that the Peltier elements (11) heat flow brakes are. 5. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltier-Elemente (11) Thermöventile sind.5. Container according to claims 1 to 4, characterized in that that the Peltier elements (11) are thermal valves. 6. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Peltier-Elementen (11) Wärmerohre (18, 19) befestigt sind.6. Container according to claims 1 to 5, characterized in that on the Peltier elements (11) heat pipes (18, 19) are attached. 22.12.1982
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