DE10297141T5

DE10297141T5 - Kontrollierte Freisetzung von Additiven in Kühlsysteme

Info

Publication number: DE10297141T5
Application number: DE10297141T
Authority: DE
Inventors: Dennis Chicago Kelly; Joseph C. Park Ridge Drozd; Thomas Flossmoor Blakemore; Doug Cookeville Hudgens; Harold R. Cookeville Martin
Original assignee: Dober Chemical Corp; Fleetguard Inc
Current assignee: Cummins Filtration Inc; Dober Chemical Corp
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US20040091654A1; GB2396311B; GB2396311A; GB0402648D0; WO2003019065A1; US20070000831A1

Abstract

Ein Behälter zum Freisetzen eines chemischen Additivs in ein flüssiges Kühlmittel, der umfasst:
– ein Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse, das einen im Wesentlichen hohlen Innenraum und wenigstens eine Öffnung definiert,
– eine Kühlmitteladditivzusammensetzung, die im Innenraum des Gehäuses bereitgestellt wird, wobei die Kühlmitteladditivzusammensetzung ein in einem flüssigen Kühlmittel lösliches chemisches Additiv umfasst, und
– wenigstens ein Kühlmittel-durchlässiges Element, das an oder in der Nähe der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird und die Freisetzung eines Teils des chemischen Additivs in das flüssige Kühlmittel, das in Kontakt mit dem Gehäuse ist, effektiv ermöglicht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, um chemische Additive für die Kühlflüssigkeit in Kühlsystemen bereitzustellen, z.B. aber nicht darauf beschränkt, bei solchen Systemen in Verbrennungsmaschinen, wie z.B. in Automobilen, Trucks, Schwermaschinen und ähnlichen, in offen-zirkulierenden Kühl- oder Kühlmittelsystem wie z.B. Kühltürmen und ähnlichen.
Hintergrund der Erfindung
Kühlsysteme in Fahrzeugen werden durch die Bildung von Kesselstein und/oder Korrosion oft aufgrund eines thermischen Zerfalls der gelösten Komponenten und eines Angriffs gelöster Elektrolyte auf Metalloberflächen des Kühlsystems gestört. Im Versuch diesen Schaden zu entschärfen werden verschiedene chemische Additive üblicherweise periodisch dem Kühlsystem, z.B. wann immer die Kühlmittelniveaus nach Verdampfung aufgefüllt werden, hinzugefügt. Die chemischen Additive beinhalten Antifäulnismittel, Kesselsteingegenmittel, Korrosionsinhibitoren, pH-Puffermittel, Mikrobizide und ähnliches, sind aber nicht darauf beschränkt. Gewöhnlich ist die Konzentration eines bestimmten Mittels im Kühlsystem, welche aufgrund von Verdampfung, chemischer Neutralisation und von Abbau etc. variieren kann, nicht zu jeder Zeit bekannt. Stattdessen wird eine vorherbestimmte Menge von Additiven in einem vorherbestimmten Verhältnis in regelmäßigen Wartungsintervallen oder wann immer die Kühlmittelniveaus auf ein Niveau fallen, das zusätzliches Kühlmittel erfordert, in das System hinzugegeben.
Verschiedene Verfahren zur Zugabe von Additiven in Fahrzeugflüssigkeitssysteme sind allgemein vorgeschlagen worden. Rohde beschreibt in U.S. Patent Nr. 3,749,247 einen Behälter für die Freisetzung eines Oxidationsinhibitors in ein auf Kohlenwasserstoff basierendes Schmiermittelöl in einer Arbeitsmaschine. Der Oxidationsinhibitor wird in einem Polyolefinbehälter aufbewahrt, der verhindert, dass das Additiv durch die Behälterwand in das Öl eindringt. Ein weiterer Ansatz wird von Lefebvre im U.S. Patent Nr. 5,591,330 beschrieben, welches einen Kohlenwasserstoffölfilter offenbart, wobei die Oxidationsadditive in einem thermoplastischen Material in einem Gehäuse zwischen einem Teilchenfiltermaterial und einer Filzunterlage eingebracht werden. Wie berichtet wird, löst sich das thermoplastische Material in Gegenwart eines Hochtemperaturöls auf, wobei dabei die Additive freigesetzt werden. Zusätzlich wird eine Vorrichtung zur Additivfreisetzung für die Verwendung in einer Kohlenwasserstofftreibstoffleitung eines Motors von Thunker et al im U.S. Patent Nr. 5,456,217 vorgeschlagen. Letztere Vorrichtung umfasst eine teilweise durchlässige Patrone, die im Füllansatz des Treibstofftanks angebracht ist, so dass, wann immer Treibstoff hinzugeführt wird, ein Teil des Additivinhalts der Patrone in den Tank freigesetzt wird.
Kühlmittel auf Wasserbasis ergeben eine Umgebung, die sich von der von Kohlenwasserstoffflüssigkeiten unterscheidet. Zum Beispiel lösen sich die meisten Thermoplasten nicht in wässrigen Lösungen auf. Außerdem müssen relativ große Mengen von Additiven, z.B. 0.23 Kg (0.5 lbs), für ein typisches wässriges Kühlmittel bereitgestellt werden. Die plötzliche Bereitstellung von solchen großen Mengen von Additiven kann verursachen, daß ein Material-"Klumpen" ausfällt und im System zirkuliert, was zur Beschädigung und dem Ausfall der Pumpendichtungen führen kann. Dementsprechend schlagen Hudgens et al im U.S. Patent Nr. 5,662,799 einen Arbeitskühlmittelfilter vor, der das Kühlmittel filtert und eine Additivmenge durch ein Diffusionsrohr oder alternativ durch eine Diffusionswafer in das Kühlmittel freisetzt. Alternative Versionen dieses Ansatzes werden von Tregidgo et al in U.S. Patent Nr. 5,435,346 und Cheadle et al in U.S. Patent Nr. 4,782,891 vorgeschlagen, welche sich die korrosive Natur des Kühlmittels zunutze machen, um ein Trennmittel, wie z.B. eine Stange, in den Kühlmittelfilter zu erodieren und antikorrosives Material freizusetzen.
Es wäre vorteilhaft, relativ kostengünstige und schnell installierte Apparate und Verfahren bereitzustellen, die chemische Additive in das Kühlmittel des Kühlsystems mit einer anhaltenden Geschwindigkeit bereitstellen, ohne es dem Kühlmittel zu ermöglichen, korrosiv zu werden oder auf andere Weise das Kühlmittel oder das Kühlsystem signifikant nachteilig zu beeinflussen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es sind neue Apparate und Verfahren zur Bereitstellung der Freisetzung, bevorzugt zur anhaltenden Freisetzung, wenigstens eines Additivs in die Kühlmittelzusammensetzung eines Kühlsystems entdeckt worden. Die vorliegenden Apparate und Verfahren stellen effektiv eine stufenweise, bevorzugt anhaltende und am bevorzugtesten im Wesentlichen kontrollierte Freisetzung eines Additives aus den Apparaten in die Kühlmittelzusammensetzung, zum Beispiel eine Flüssigkeit wie z.B. im Wesentlichen eine wässrige Flüssigkeit, eine Flüssigkeit, die Wasser und wenigstens einen Gefrierpunktserniedriger wie z.B. wenigstens ein Glycol umfasst, im Wesentlichen eine nichtwässrige Flüssigkeit und ähnliches, bereit. Da das Additiv nur durch einen Teil des Apparates freigesetzt wird, hat es sich als sehr zweckmäßig herausgestellt, dass die Freisetzungsgeschwindigkeit des Additivs im Wesentlichen kontrolliert werden kann.
Viele Komponenten der Apparate der Erfindung sind anders als das Additiv oder die Additive in einer Kühlmittelzusammensetzung im Wesentlichen unlöslich, sogar bei den erhöhten Temperaturen einer solchen Zusammensetzung in der Arbeitsumgebung, z.B. einem Maschinenkühlsystem, so dass diese Komponenten intakt bleiben und sich nicht im Kühlmittel und im Kühlsystem lösen und/oder dieses auf andere Weise nachteilig beeinflussen. Zusätzlich können die unlöslichen Komponenten der vorliegenden Apparate nach Freisetzung des darin enthaltenen Kühlmitteladditivs wiederverwendet werden. Die vorliegenden Apparate sind leicht und unkompliziert kosteneffizient Handzuhaben, und können leicht und effektiv in einem Kühlsystem mit wenigen oder keiner Modifikation verwendet werden.
In einem breiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf Behälter für chemische Additive für die Verwendung in Kühlsystemen, z.B. in den Kühlsystemen, die mit Maschinen, Kühltürmen und ähnlichem verbunden sind, welche entworfen worden sind, um eine stufenweise, bevorzugt anhaltende und am bevorzugtesten im Wesentlichen kontrollierte Freisetzung von wenigstens einem Additiv(en) in das Kühlmittel bereitzustellen, gerichtet. Beispielhafte Kühlmittelzusammensetzungen sind im Wesentlichen wässrige Flüssigkeiten, Flüssigkeiten, die Wasser und wenigstens ein Gefrierpunktserniedriger, z.B. wenigstens ein Glycol wie z.B. Ethylenglycol, Propylenglycol und ähnliche Glycole beinhalten, im Wesentlichen nichtwässrige Flüssigkeiten, z.B. Kühlmittel, die im Wesentlichen auf einem oder mehreren Glycolen basieren (z.B. die, die wenigstens ungefähr 50 Gew.-% eines oder mehrerer Glycole enthalten) und ähnliches.
Die vorliegenden Behälter umfassen ein Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse, das einen im Wesentlichen hohlen Innenraum und wenigstens eine Öffnung definiert. Eine Kühlmitteladditivzusammensetzung, die wenigstens ein im Kühlmittel lösliches chemisches Additiv, zum Beispiel wenigstens ein im Kühlmittel lösliches zusätzliches Additiv, umfasst, wird im Innenraum des Gehäuses bereitgestellt. Das Kühlmitteladditiv kann in Form einer Flüssigkeit, eines Gels, einer Paste oder in fester Form bereitgestellt werden. In einer besonders verwendbaren Ausführungsform der Erfindung wird die Kühlmitteladditivzusammensetzung als eine Vielzahl von Teilchen oder in Teilchenform, zum Beispiel in der Form von Kügelchen, Tabletten, Pellets, Granulaten oder einer anderen Teilchenform bereitgestellt.
Das Gehäuse und andere Kühlmittel-undurchlässige Komponenten des Apparates der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt aus Materialien, die aus geeigneten Metallen, im Kühlmittel unlöslichen polymeren Materialien, Kombinationen davon und Mischungen davon ausgewählt werden, zusammengesetzt. Nützliche Gehäuse können aus Materialien, die aus Metallen wie z.B. Stahl, Aluminium, Metalllegierungen und ähnlichen, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polyethylenvinylacetat (EVA), Polypropylenvinylacetat (PVA), Kombinationen davon und Mischungen davon und ähnlichen ausgewählt werden, hergestellt werden.
Die Behälter der vorliegenden Erfindung beinhalten ebenso wenigstens ein Kühlmittel-durchlässiges Element oder Komponente, die an oder in der Nähe der wenigstens einen Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird. Dieses Kühlmittel-durchlässige Element ermöglicht effektiv die Freisetzung eines Teils der chemischen Additivzusammensetzung des Gehäuses in eine Kühlmittelzusammensetzung, z.B. eine flüssige Kühlmittelzusammensetzung, die in Kontakt mit dem Gehäuse steht. Eine solche Freisetzung erfolgt über einen Zeitraum, so dass ein Teil des chemischen Additivs innerhalb des Gehäuses zurückgehalten wird, wenigstens nachdem die anfängliche Freisetzung des Additivs erfolgt. Die Additivfreisetzung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist bevorzugt eine anhaltende Additivfreisetzung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse im Wesentlichen von zylindrischer Form. Das Gehäuse beinhaltet wenigstens eine Öffnung, z.B. an einem Ende des Gehäuses oder in einer Seitenwand des Gehäuses, wobei es dem Kühlmittel ermöglicht wird, mit einem Teil der Kühlmitteladditivzusammensetzung, die innerhalb des Gehäuses enthalten ist, in Kontakt zu treten. Zum Beispiel kann eine Abschlusskappe, die an das offene Ende eingepasst oder angebracht ist und die Kühlmitteladditivzusammensetzung innerhalb des Gehäuses zurückhält, verwendet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das zylindrisch geformte Gehäuse zwei offene Enden, wobei jedes offene Ende von einer Abschlusskappe bedeckt ist. Die Abschlusskappe umfasst ein Kühlmittel-undurchlässiges Material und hält die Kühlmitteladditivzusammensetzung effektiv innerhalb des Gehäuses. Die Abschlusskappe enthält einen oder mehrere Einlässe oder Öffnungen, um eine flüssige Kommunikation zwischen der Kühlmittelzusammensetzung, die sich außerhalb des Gehäuses befindet, und der Kühlmitteladditivzusammensetzung innerhalb des Gehäuses zu ermöglichen, um die Freisetzung, z.B. durch Diffusion oder auf andere Art und Weise, des chemischen Additivs in die Kühlmittelzusammensetzung bevorzugt mit einer im Wesentlichen kontrollierten Geschwindigkeit zu erlauben.
In einer anderen Ausführungsform hat das Gehäuse eine im Wesentlichen schalenförmige Form. Die wenigstens eine Öffnung kann sich an irgendeinem Punkt des Gehäuses, z.B. an der Oberseite des Gehäuses, an einer Seite (Seitenwand) des Gehäuses und/oder an der Unterseite des Gehäuses befinden. In einer verwendbaren Ausführungsform kann ein Kappenelement, besonders wenn das schalenförmige Gehäuse ein offenes Ende z.B. eine offene Oberseite hat, beinhaltet sein, welches Mittel zum Zurückhalten der Kühlmitteladditivzusammensetzung innerhalb des Gehäuseinnenraums, bereitstellt. Das Kappenelement ist vorteilhaft aus einem polymeren Material hergestellt und beinhaltet wenigstens einen Einlass oder Öffnung und bevorzugt eine Vielzahl von Einlässen oder Öffnungen, um den Kontakt zwischen der Kühlmitteladditivzusammensetzung und der Kühlmittelzusammensetzung zu ermöglichen. Das Kappenelement kann an eine innere Oberfläche des Gehäuses befestigt werden und kann darin etwas eingelassen werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kappenelement entfernbar befestigt oder entfernbar an dem Gehäuse, z.B. mittels eines O-Ringes oder anderer geeigneter, z.B, herkömmlicher, Dichtelemente oder Baueinheiten, abgedichtet. Zusätzlich kann ein Plattenelement bereitgestellt und innerhalb des schalenförmigen Gehäuses fixiert werden. Das Plattenelement beinhaltet eine oder mehrere Platteneinlässe, welche im Wesentlichen mit den Kappenelementeinlässen ausgerichtet sind. Das Plattenelement kann aus irgendeinem im Kühlmittel unlöslichen Material hergestellt werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Behälter der vorliegenden Erfindung ein schalenförmiges Gehäuse, das sowohl das Kappenelement als auch das Plattenelement über dem offenen Ende des Behälters angeordnet hat. Ein Kühlmittel- durchlässiges Element ist zwischen dem Kappenelement und dem Plattenelement angeordnet oder liegt dazwischen.
Das Kühlmittel-undurchlässige Element(e) oder Komponente(n) kann irgendeine geeignete Kühlmittel-durchlässige Struktur umfassen und all diese Strukturen sind in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. In einer besonders verwendbaren Ausführungsform umfasst das Kühlmittel-durchlässige Element oder die Komponente ein Filterelement oder Filtermedium, z.B. eine poröse oder semipermeable Membran.
Die poröse oder semipermeable Membran des Apparates der Erfindung kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, das die gewünschte, bevorzugt anhaltende Freisetzung des chemischen Additivs in das Kühlmittel ermöglicht, insbesondere wenn das Gehäuse in Kontakt mit dem Kühlmittel steht. Die Membran kann aus einem im Kühlmittel unlöslichen Material hergestellt werden, wobei sie darin z.B. Kanäle von unregelmäßiger Größe oder getrennt große Poren hat. Eine "poröse" Membran wie hier verwendet, bezieht sich im Allgemeinen auf Membranen mit Poren in einem im Wesentlichen getrennten Größenbereich, wie z.B. ein Drahtsieb oder ein Filtermedium, z.B. Filterpapier und ähnliches. Eine "semipermeable" Membran wie hier verwendet, bezieht sich auf ein regelmäßiges Medium, welches keine Poren in einem getrennten Größenbereich hat, aber stattdessen bevorzugt die Diffusion von Molekülen durch enge Kanäle, deren Größe schwierig zu messen ist, erlaubt.
In einer Ausführungsform umfasst die Membran, z.B. die poröse oder semipermeable Membran, ein oder mehrere Metalle und/oder Gläser und/oder ein oder mehrere polymere Materialien und/oder ein oder mehrere Papiere und/oder ähnliches, Kombinationen davon und Mischungen davon. Sehr nützliche Membrane können aus Materialien hergestellt werden, die aus Nylon, Zelluloseacetat, polymere Zellulose, Gläsern, Polyester, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyethylenvinylacetat, Polypropylenvinylacetat, natürlichen und synthetischen Gummis und ähnlichem, Kombinationen davon und Mischungen davon ausgewählt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlmittel-durchlässige Element(e) oder die Komponente(n) ein im Kühlmittel lösliches Material beinhalten, wie z.B. in der Form einer auflösbaren, d.h. im Kühlmittel-auflösbaren Dichtung, welche sich z.B. stufenweise in Gegenwart des Kühlmittels auflöst, um die Freisetzung des Additivs aus dem Gehäuse zu bewirken. Die auflösbare Dichtung kann z.B. eine im Kühlmittel lösliche Polymerdichtung umfassen. Obwohl nicht notwendig, enthält das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element bevorzugt eine Trägerstruktur, z.B. ein Drahtsieb oder ein Gewebe, z.B. ein Glasfasergewebe oder ein anderes im Kühlmittel lösliches Material oder Kombinationen davon, welche mit einem im Kühlmittel löslichen Polymer beschichtet werden können, um eine geeignete Dichtungsstruktur zu bilden. Alternativ kann die auflösbare Dichtung alleine das im Kühlmittel lösliche Polymer , ohne eine solche Trägerstruktur, umfassen. Es sei ebenfalls angemerkt, dass die Membran z.B. mit einem polymeren Material, wie z.B. einem im Kühlmittel löslichen polymeren Material oder einem im Kühlmittel unlöslichen Material, beschichtet werden kann, um die Freisetzung des Additivs aus dem Behälter in das Kühlmittel effektiver zu kontrollieren.
In einem anderen breiten Aspekt ist die Erfindung auf Verfahren zur Freisetzung eines chemischen Additivs bevorzugt mit einer anhaltenden, bevorzugter mit einer im Wesentlichen kontrollierten Geschwindigkeit in eine Kühlmittel zusammensetzung, z.B. ein flüssiges Kühlmittel, gerichtet. Optional kann das flüssige Kühlmittel andere Additive als die, die von dem Apparat der vorliegenden Erfindung freigesetzt werden, enthalten. Die vorliegenden Verfahren umfassen das In-Kontakt-bringen eines hier dargestellten Behälters mit einer Kühlmittelzusammensetzung. Wenn der Behälter der Kühlmittelzusammensetzung ausgesetzt ist, tritt das Kühlmittel, z.B. diffundiert, durch das Kühlmittel-durchlässige Element oder die Elemente und tritt mit einem Teil der Kühlmitteladditivzusammensetzung in Kontakt. Die Freisetzung, bevorzugt anhaltende, im Wesentlichen kontrollierte Freisetzung des Additivs oder der Additive in die Kühlmittelzusammensetzung wird z.B. durch Diffusion durch das Kühlmittel-durchlässige Element erhalten.
In einer verwendbaren Ausführungsform ersetzt der Behälter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise das zentrale Rohr eines Filterbauelementes, das verwendet wird, um das Kühlmittel zu filtern, während z.B. das Kühlmittel verwendet wird, und/oder ist in dieses integriert. Somit ermöglicht der Behälter effektiv die Additivabgabe und ist als ein Strukturelement in einer Filterbaueinheit effektiv.
Die gemeinsam übertragene US-Patentanmeldung Seriennummer (Anwaltsnr. D-2979), die am gleichen Tag wie hier eingereicht wurde, ist auf einen etwas ähnlichen Gegenstand gerichtet. Die Offenbarung dieser ebenfalls anhängigen US-Anmeldung ist hier vollständig als Referenz aufgenommen.
Jedes hier beschriebene Merkmal und jede Kombination zweier oder mehrerer solcher Merkmale ist in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, vorausgesetzt, dass die in eine solche Kombination mit enthaltenen Merkmale nicht gegenseitig unvereinbar sind.
Zusätzliche Aspekte oder Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen dargelegt, besonders wenn sie in der Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen ähnliche Teile ähnliche Referenznummern tragen, gesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine Teilquerschnittsansicht eines bevorzugten zylindrischen Additivbehälters, wobei das Additiv durch beide Enden des Behälters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung freigesetzt wird. In dieser Ausführungsform werden Schraubkappen an beiden Enden des Behälters mit Löchern oder Öffnungen bereitgestellt.
1B ist eine Explosionsansicht verschiedener Komponenten des Kühlmittel-durchlässigen Elementes, das im in 1A gezeigten Behälter verwendet wird.
2A ist eine Querschnittsansicht eines alternativen zylindrisch geformten Additivbehälters der vorliegenden Erfindung, wobei eine Einpressabschlusskappe mit einer Ausflussöffnung, die dazu dient die Freisetzung des Additivs aus dem Behälter zu kontrollieren, bereitgestellt wird.
2B ist eine Seitenansicht der Abschlusskappe, die in 2A gezeigt ist.
3A ist eine schematische Zeichnung, die den Additivbehälter von 1A in Verwendung in Verbindung mit einer Kühlmittelleitung zeigt.
3B ist eine schematische Zeichnung, die den Additivbehälter von 2A in Verwendung in Verbindung mit einem Kühlmittelsystem zeigt.
4A ist eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen Ausführungsform eines Additivbehälters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine Ansicht, die entlang der Linie 4B-4B von 4A genommen ist.
5A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Additivbehälters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
5B ist eine Ansicht, die entlang der Linie 5B-5B von 5A genommen ist.
6 ist eine schematische Zeichnung einer weiteren Ausführungsform eines im Allgemeinen schalenförmigen Additivbehälters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Zeichnung einer weiteren anderen Ausführungsform eines im Allgemeinen zylindrisch geformten Additivbehälters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Zeichnung einer Kühlmittelfilterbaueinheit, die einen Additivbehälter enthält.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft Behälter für den Gebrauch in Kühlmittel- oder Kühlsystemen, einschließlich solcher Systeme, die mit Motoren, Maschinen, wie z.B. Verbrennungsmaschinen, z.B. in Fahrzeugen wie Automobilen, Flugzeugen, Zügen, Trucks und ähnlichem, in Schwermaschinen, einschließlich sowohl stationärer als auch mobiler Ausrüstung, als auch mit offen-zirkulierenden Kühlmittel- oder Kühlsystemen, wie z.B. Kühltürmen und ähnlichem verbunden sind, aber nicht darauf beschränkt sind.
Solche Behälter sind über einen verlängerten Zeitraum in der stufenweisen Freisetzung, z.B. unter anhaltenden Bedingungen, eines oder mehrerer chemischer Additive in ein Kühlmittel, bevorzugt ein flüssiges Kühlmittel, effektiv. Repräsentative Kühlmittelzusammensetzungen beinhalten Flüssigkeiten, wie z.B. im Wesentlichen eine wässrige Flüssigkeit, eine Flüssigkeit, die Wasser und wenigstens einen Gefrierpunktserniedriger wie z.B. wenigstens ein Glycol umfasst, im Wesentlichen eine nichtwässrige Flüssigkeit und ähnliches, sind aber nicht darauf beschränkt.
Solche Kühlmittelzusammensetzungen beinhalten oft anfänglich (d.h. vor der Behandlung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung) einen oder mehrere Glykole und/oder andere Gefrierpunktserniedriger und/oder andere Additive, die einen oder mehrere Vorteile für die Kühlmittelzusammensetzung und/oder das Kühlsystem liefern. Auf jeden Fall macht die Gegenwart einer wesentlichen Menge, bevorzugt einer Hauptmenge, d.h. wenigstens ungefähr 50 Gew.-% Wasser oder Glycol in einer solchen Kühlmittelzusammensetzung sie im Wesentlichen zu auf Kohlenwasserstoff basierenden Schmiermittelölen und Kohlenwasserstofftreibstoffen chemisch unterschiedlich. Optional können diese Kühlmittel andere Additive als die enthalten, die durch den Apparat der vorliegenden Erfindung freigesetzt werden. Diese Additive beinhalten ein solches Additiv oder Additive, die herkömmlich für die in Frage kommende Art des Kühlmittels verwendet werden, sind aber nicht darauf beschränkt.
Wenn nicht anders gegenteilig bemerkt, bedeuten die Worte "beinhaltet", "beinhalten", "beinhaltet" und "beinhaltend" und der Ausdruck "zum Beispiel" und die Abkürzung "z.B.", wie hier verwendet, um auf eine oder mehrere Gegenstände oder Wirkungen Bezug zu nehmen, dass der Bezug nicht auf diese eine oder mehreren Gegenstände oder Wirkungen, auf die speziell Bezug genommen wird, beschränkt ist.
Die vorliegenden Behälter umfassen ein Gehäuse, z.B. ein im Kühlmittel unlösliches und Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse, das einen im Wesentlichen hohlen Innenraum hat oder definiert. Das Gehäuse hat wenigstens eine Öffnung. Das Gehäuse kann jede geeignete Form und Größe haben, die oft ausgewählt wird, um mit der besonders betroffenen Anwendung übereinzustimmen. Das Gehäuse kann z.B. eine im Allgemeinen zylindrische Form, eine im Allgemeinen schalenförmige Form oder irgendeine der großen Anzahl der anderen Formen haben. Das Gehäuse kann eine oder mehrere gekrümmte und/oder planare Wände haben oder es kann nur gekrümmte oder planare Wände haben.
Die wenigstens eine Öffnung im Gehäuse kann an jeder Stelle oder Stellen im Gehäuse bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann sich eine solche Öffnung oder Öffnungen wie gewünscht an der Oberseite und/oder Unterseite und/oder an den Enden und/oder der Seite oder den Seiten des Gehäuses befinden. Die Wahl des Ortes für die Öffnung oder die Öffnungen basiert häufig wenigstens teilweise auf der besonderen verbundenen Anwendung und/oder der Leichtigkeit und/oder den Kosten zur Herstellung der vorliegenden Additivbehälter und ähnlichen Faktoren und kann wenigstens einen gewissen Effekt auf die Effektivität der Leistung des Behälters haben.
Um die Erfindung genauer zu veranschaulichen und zu beschreiben sind zylindrisch geformte Gehäuse und schalenförmige Gehäuse hier hervorgehoben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und ist auf Gehäuse mit anderen Formen anwendbar. Behälter, die solche anderen geformten Gehäuse einschließen, sind innerhalb des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
In einer Ausführungsform kann das Gehäuse von zylindrischer Form sein, wobei es z.B. ein erstes Ende und ein zweites Ende hat. Das Gehäuse wird mit wenigstens einer Öffnung an z.B. einem oder sowohl dem ersten Ende als auch dem zweiten Ende und/oder in der Seitenwand des Gehäuses bereitgestellt. Das Gehäuse kann im Wesentlichen schalenförmig sein. Das schalenförmige Gehäuse definiert z.B. einen hohlen Innenraum, eine Oberseite, eine Unterseite und eine oder mehrere Seitenwände. Die Öffnung oder die Öffnungen können sich in der Oberseite, der Unterseite und/oder einer oder mehreren Seitenwänden befinden.
Eine Kühlmittelzusammensetzung welche wenigstens ein im Kühlmittel lösliches Additiv umfasst wird in dem hohlen Innenraum des Gehäuses bereitgestellt. Wenigstens ein Kühlmittel-durchlässiges Element ist an oder in der Nähe wenigstens einer Öffnung des Gehäuses bereitgestellt. Zum Beispiel wird ein Kühlmittel-durchlässiges Element vorteilhaft an oder in der Nähe jeder Öffnung des Gehäuses bereitgestellt. Ein solches Kühlmittel-durchlässiges Element oder Elemente ermöglichen effektiv die Freisetzung eines Teils der chemischen Additivzusammensetzung in die Kühlmittelzusammensetzung, die in Kontakt mit dem Gehäuse steht, z.B. auf eine anhaltende Art und Weise über die Zeit, während ein Rest des Additivs innerhalb des Gehäuses zurückgehalten wird.
Das Gehäuse des Behälters kann aus irgendeinem geeigneten Konstruktionsmaterial oder -materialien hergestellt werden. Das Gehäuse als solches hat übt im Wesentlichen keinen nachteiligen Effekt auf die Additivzusammensetzung oder die Kühlmittelzusammensetzung oder auf die Leistung des vorliegenden Behälters aus. Das Gehäuse ist bevorzugt aus einem Material zusammengesetzt, das aus Metallen wie z.B. Stahl, Aluminium, Metalllegierungen und ähnlichem, Polymermaterialien, Kombinationen davon und Mischungen davon ausgewählt wird. In einer besonders verwendbaren Ausführungsform wird das Gehäuse aus Metallen, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (Niederdruck- und/oder Hochdruck-), Polypropylen (PP), Nylon, Polyethylenvinylacetat (EVA), Polypropylenvinylacetat (PVA), Polyester, Acetal, Polyphenylensulfid (PPS) und ähnlichem, Kombinationen davon und Mischungen davon ausgewählt.
In einer Ausführungsform erleichtert oder erlaubt das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element oder die Komponente des vorliegenden Behälters, der bevorzugt wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Membran wie z.B. eine poröse oder semipermeable Membran umfasst, den Kontakt der Kühlmittelzusammensetzung mit dem chemischen Additiv, das innerhalb des Gehäuses bereitgestellt wird. Die Membran kann wenn gewünscht optional durch wenigstens ein Membranretentionselement oder zwei oder mehrere Retentionselemente, z.B. ein offener Drahtsieb, Glasfasergewebe und ähnliches, die die Membran effektiv in einer im Wesentlichen fixierten Position relativ zum Gehäuse, z.B. innerhalb, halten, begleitet werden.
Die Kühlmittel-durchlässige Membran der Erfindung ist vorteilhaft aus einem geeigneten im Kühlmittel unlöslichen Material, das bevorzugt aus polymeren Materialien, Gläsern, Metallen, Kombinationen davon und Mischungen davon ausgewählt wird, zusammengesetzt. Zum Beispiel beinhalten geeignete Materialien Gläser, Nylon, Zelluloseacetat, Polyester, Polyethylenvinylacetat (EVA), Polypropylenvinylacetat (PVA), Polyvinylchlorid (PVC), zellulosische Polymere, Polyurethan, ein rostfreies Stahlnetz, gesintertes Metall (wie z.B. gesinterte Metalldiscs und ähnliches), Metallmembranfilter (wie z.B. Silbermembranfilter und ähnliches) und ähnliches, als auch Kombinationen davon und Mischungen davon, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Membran kann alternativ ein Material sein, durch welches ein Kühlmitteladditiv, z.B. durch Diffusion (obwohl nicht notwendigerweise durch Poren) hindurchgehen kann, wie z.B. Silikongummi, Polyethylen, Polyvinylacetat, natürliches und synthetisches Gummi und andere Polymere und Wachse und Kombinationen davon und Mischungen davon. Solche Membranen werden oft als semipermeable Membranen bezeichnet. In einer Ausführungsform betrifft eine "semipermeable Membran" einen kontinuierlichen Film eines polymeren Materials, der für eine Kühlmittelzusammensetzung durchlässig ist, was die Diffusion von Molekülen durch mikroskopische Kanäle ermöglicht. Die Porengröße einer solchen semipermeablen Membran ist nicht leicht zu messen und ist üblicherweise weniger als ungefähr 0.2 Mikrometer.
Die Kühlmittel-durchlässige Membran der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt eine poröse Membran, vorteilhaft eine mikroporöse Membran, wie z.B. die Membranen mit einer Porengröße innerhalb des Bereiches von ungefähr 0.2 Mikrometer bis ungefähr 300 Mikrometern. Eine "Membran" kann wie hier bezeichnet eine einzelne Schicht sein oder kann mehrere Lagen enthalten. Die Dicke der Membran liegt bevorzugt in einem Bereich von ungefähr 0.1 mm bis ungefähr 0.5 mm oder ungefähr 1 mm oder ungefähr 5 mm, obwohl andere Dicken effektiv verwendet werden können. Beispiele von Membranmaterialien beinhalten Metalldrahtnetze, Polymer, wie z.B. Nylon und ähnliches, Netze, Filtermedien, Kombinationen davon und Mischungen davon und ähnliches. Besonders verwendbare Membranmaterialien beinhalten Materialien, die als Filtermedien, z.B. in Kühlmittelfiltern, nützlich sind. Beispiele solcher Materialien beinhalten das Filtermedium, das von Fleetguard-Nelson unter dem Warenzeichen STRATOPORE verkauft wird und Filtermedien, die von Whatman und Millipore erhältlich sind.
Die Kühlmittel-durchlässige Membran des vorliegenden Apparates umfasst ein geeignetes im Kühlmittel lösliches Material, welches Nylon, Zelluloseacetat, Polyester, Polyolefin, Polyethylenvinylacetat (EVA), Polypropylenvinylacetat (PVA) und ähnliches, als auch Kombinationen und Mischungen davon sein kann. Für den Fall, dass ein ausgewähltes Material unter den wiederholten Heiß-Kaltzyklen eines Kühlsystems ungenügend steif ist, kann ein thermoresistenteres Material, wie z.B. eines, das aus Keramik, Glas und ähnlichem, Kombinationen davon und Mischungen davon gemacht ist, angewendet werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Kühlmittel-durchlässige Element wie oben erwähnt des weiteren wenigstens ein Retentionselement. Zum Beispiel kann die Membran über der Öffnung des Gehäuses durch einen oder mehrere Draht- oder Netzsiebe, z.B. rostfreie Stahlnetzsiebe, gehalten werden. Die Membran kann zwischen wenigstens zwei Retentionselementen dazwischenliegen. Die Retentionselemente sind bevorzugt strukturiert, so dass sie z.B. eine Netzgröße haben, um es dem chemischen Additiv zu erleichtern oder zu erlauben, z.B. durch Diffusion aus dem Gehäuse in die Kühlmittelzusammensetzung, die in Kontakt mit dem Behälter steht, überzugehen. Das Retainerelement oder die -elemente haben bevorzugt z.B. eine Netzgröße im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 300 Mikrometern oder ungefähr 500 Mikrometern oder mehr. Ein besonders bevorzugtes Retentionselement ist ein Metall, z.B. ein rostfreies Stahlsieb und/oder ein Glasfasergewebe.
Eine oder mehrere Komponenten des Kühlmittel-durchlässigen Elements können wenigstens teilweise in der Kühlmittelzusammensetzung, die in Kontakt mit dem Behälter steht, löslich sein. Das Kühlmittel-durchlässige Element kann z.B. eine wenigstens teilweise Kühlmittel-auflösbare Dichtung oder Dichtungselement, z.B. eine Wachs(Paraffin)dichtung, beinhalten. Das Dichtungselement e) kann an eine montierte Membran und/oder ein Retentionselement angebracht werden, um einen abgedichteten Behälter zu bilden, der effektiv verschifft und/oder gelagert werden kann, ohne dass die Additivzusammensetzung aus dem Gehäuse leckt und/oder der Atmosphäre ausgesetzt wird. Für den Fall, dass eine flüssige Kühlmitteladditivzusammensetzung im Gehäuse enthalten ist, wird die Dichtung(en) bevorzugt so ausgewählt, dass sie z.B. an oder bei Raumtemperatur in der flüssigen Additivzusammensetzung nicht löslich sind. Dieses "Additiv-unlösliche" Dichtungsmerkmal verringert im Wesentlichen oder eliminiert sogar das Risiko, dass die flüssige Additivzusammensetzung während des Verschiffens oder der Lagerung aus dem Gehäuse leckt. Die Dichtung(en) löst sich nachdem der Behälter oder das Gehäuse z.B. bei erhöhten Temperaturen dem Kühlmittel ausgesetzt ist auf, wobei dabei die Freisetzung des chemischen Additivs aus dem Gehäuse ermöglicht wird.
In einer sehr gut verwendbaren Ausführungsform ist das Dichtungselement oder die Baueinheit strukturiert, um die Freisetzung der Kühlmitteladditivzusammensetzung aus dem Gehäuse zu verzögern, sogar nachdem das Gehäuse in Kontakt mit dem Kühlmittel gebracht worden ist. Das Kühlmittel kann z.B. das Additiv oder die Additive aus dem Gehäuse für einen wesentlichen Zeitraum nicht benötigen, insbesondere wenn ein neues Kühlmittel, das ein volles Komplement frischen Additivs enthält, im Kühlsystem verwendet wird. Somit kann es vorteilhaft sein, die Freisetzung der Additive aus dem Gehäuse für einen verlängerten Zeitraum zu verzögern.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Dichtungselement ein Material welches gegenüber dem Auflösen im Kühlmittel resistent ist, so dass z.B. die Dichtung nur wenn sie dem Kühlmittel verlängert ausgesetzt ist beeinträchtigt wird und die Additive aus dem Gehäuse in das Kühlmittel freigesetzt werden. In einer sehr gut verwendbaren Ausführungsform werden das Material oder die Materialien, die für das Dichtungselement oder Bauelement verwendet werden, ausgewählt, um den gewünschten Grad oder das Ausmaß der Verzögerung der anfänglichen Freisetzung der Kühlmitteladditivzusammensetzung in das Kühlmittel bereitzustellen. Eine solche Auswahl kann leicht z.B. durch Messen der Löslichkeiten verschiedener Dichtungsmaterialien in dem in Frage kommenden Kühlmittel bei normalen Arbeitstemperaturen und Bedingungen der speziellen verbundenen Anwendung bestimmt werden. Das Dichtungselement oder die Baueinheit können natürlich so strukturiert sein, dass sie das Additiv oder die Additive aus dem Gehäuse in das Kühlmittel im Wesentlichen sofort nachdem das Gehäuse in Kontakt mit dem Kühlmittel gebracht worden ist freisetzen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet das Dichtungselement oder die Baueinheit eine Trägerstruktur, z.B. ein poröses Material, wie z.B. ein Drahtsieb, ein Glasfasergewebematerial und ähnliches, das beschichtet, imprägniert oder auf andere Weise mit einem im Kühlmittel löslichen Material oder Dichtungselement, z.B. einem Wachs, Polymer und ähnlichem verbunden ist. Eine bevorzugte Dichtungsbaueinheit umfasst z.B. eine Trägerstruktur, z.B. eine im Kühlmittel unlösliche Trägerstruktur, wie z.B. ein Drahtsieb, ein Glasfasergewebe und ähnliches, die imprägniert oder beschichtet oder auf andere Weise mit einem im Kühlmittel löslichen Material, z.B. einem im Kühlmittel löslichen Wachs, Polymer und dergleichen, wie z.B. ein geschmolzenes, im Kühlmittel lösliches Polymer, welchem es dann ermöglicht wird, abzukühlen und auszuhärten, verbunden sind. Ein solches im Kühlmittel lösliches Dichtungsmaterial und ähnliches kann z.B. ohne die Trägerstruktur als Dichtungselement verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die Trägerstruktur des Dichtungselementes ein Retentionselement für die Membran des Kühlmittel-durchlässigen Elementes. Die Verwendung einer solchen Trägerstruktur/Retentionselementes erleichtert effektiv das Abdichten des Behälters für das Verschiffen und die Lagerung und das Halten der Membran an ihrem Platz während der Freisetzung des Additivs aus dem Gehäuse.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Dichtungselement ein poröses oder mikroporöses Material, z.B. ein Drahtsieb oder ein Glasfasergewebematerial, das mit einem im Kühlmittel löslichen Polymer beschichtet oder imprägniert ist. Eine bevorzugte Dichtung umfasst z.B. ein solches Drahtsieb oder Glasfasergewebe, das mit einem Wachs (unlöslich) oder Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, einschließlich Polyethylenglycol (löslich), aber nicht darauf beschränkt, imprägniert worden ist und dem es ermöglicht ist, abzukühlen und auszuhärten.
Jedes geeignete Material oder Kombinationen von Materialien können für die vorliegenden, wenigstens teilweise Kühlmittel-auflösbaren Dichtungen verwendet werden, vorausgesetzt, dass ein solches Material oder Materialien keinen übermäßig nachteiligen Effekt auf die chemischen Additive, die Kühlmittelzusammensetzungen oder die Leistung der vorliegenden Behälter ausüben. Die vorliegenden Dichtungen können z.B. aus natürlichen und/oder synthetischen Wachsen, die eine Erweichungstemperatur von wenigstens ungefähr 140°F haben und die in der zu behandelnden Kühlmittelzusammensetzung löslich sind, ausgewählt werden. Repräsentative Materialien aus welchen die Dichtungen hergestellt werden können, beinhalten ohne Einschränkungen Materialien, die schnell im Kühlmittel löslich sind, wie z.B. Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid und ähnliche und Kombinationen und Mischungen davon, Materialien, die im Wesentlichen gegenüber dem Auflösen im Kühlmittel resistent sind wie z.B. Wachse, z.B. Polyethylenwachse, Polypropylenwachse und Polyisobutylenwachse und ähnliche und Kombinationen davon und Mischungen davon. Solche Materialien beeinträchtigen die Kühlmittelqualität nicht und können tatsächlich die Kühlmittelqualität/Leistung steigern.
Die Kühlmitteladditivzusammensetzung, die innerhalb eines Behälters der Erfindung bereitgestellt wird, umfasst wenigstens ein chemisches Additiv, das, wenn es in die Kühlmittelzusammensetzung freigesetzt wird, effektiv ist, um einen oder mehrere Vorteile oder vorteilhafte Eigenschaften der Kühlmittelzusammensetzung und/oder dem Kühlmittelsystem, in welchem die Kühlmittelzusammensetzung verwendet wird, zu übertragen oder aufrechtzuerhalten. Die Additivzusammensetzung kann in der Form einer Flüssigkeit, eines Gels, einer Paste oder fester Teilchen, z.B. Kügelchen, Tabletten, Pellets oder Granulate und ähnliches, als auch Mischungen davon, innerhalb des Gehäuses bereitgestellt werden. Ein solches chemisches Additiv wird bevorzugt aus Korrosionsinhibitoren, Kesselsteininhibitoren, Puffermitteln und ähnlichen ausgewählt und kann wie hier an anderer Stelle genauer beschrieben eine Mischung davon sein.
Eine Kühlmitteladditivzusammensetzung der Erfindung kann des weiteren vorteilhaft ein Beschichtungsmaterial umfassen, das wie hier an anderer Stelle diskutiert wenigstens teilweise das chemische Additiv umhüllt oder einkapselt oder beschichtet. Ein solches Beschichtungsmaterial kann bereitgestellt werden, um wenigstens beim Kontrollieren der Freisetzung des chemischen Additivs aus dem Gehäuse, wie gewünscht, mitzuwirken oder diese zu kontrollieren. Das Beschichtungsmaterial kann entweder im Kühlmittel löslich oder im Kühlmittel unlöslich sein. Die Beschichtung des chemischen Additivs sollte so sein, dass wenigstens etwas Freisetzung der Additive aus dem Gehäuse in die Kühlmittelzusammensetzung ermöglicht und erlaubt wird.
Die Kühlmitteladditivkomponenten der vorliegenden Erfindung können sich in einem Matrixmaterial, z.B. einem im Kühlmittel unlöslichen Matrixmaterial, wie z.B. ein im Kühlmittel lösliches polymeres Material, befinden. Wenn überhaupt sollte das Matrixmaterial so sein, damit es die Freisetzung der Additivkomponente aus dem Gehäuse in das Kühlmittel erlaubt oder ermöglicht. Das Matrixmaterial unterstützt effektiv beim Kontrollieren der Freisetzung der Additivkomponente in das Kühlmittel oder ist effektiv um zu kontrollieren. In einer Ausführungsform liegt die Additivkomponente im Gehäuse vor und kein Matrixmaterial wird verwendet.
Wie hier beschrieben beinhaltet das Kühlmittel-durchlässige Element oder die Elemente in einer Ausführungsform eine polymerenthaltende Membran, z.B. eine polymerbeschichtete Membran, um eine verbesserte Additivfreisetzungskontrolle zu erreichen. In diesem letzten Aspekt wird die Membran, d.h. die Membran des Kühlmittel-durchlässigen Elementes oder der Elemente, mit einem polymeren Material auf geeignete Weise beschichtet, imprägniert oder auf andere Weise, z.B. durch Spraybeschichten, Tauchbeschichtung und ähnlichem, verbunden. Geeignete Polymermaterialien beinhalten ohne Einschränkung im Kühlmittel unlösliche Materialien, die keinen wesentlich nachteiligen Effekt auf die zu behandelnde Kühlmittelzusammensetzung, auf die Additivkomponenten in dem Gehäuse oder auf die Leistung des vorliegenden Behälters haben. Beispiele solcher Beschichtungsmaterialien beinhalten die, die durch Mitchell et al in U.S. Patent Nr. 6,010,639 aufgelistet wurden, wobei die Offenbarung hier vollständig als Referenz aufgenommen worden ist. Ein besonders bevorzugtes Polymermaterial ist Polyethylenvinylacetatcopolymer. Zusätzlich oder alternativ kann das vorliegende Retentionselement des Kühlmittel-durchlässigen Elementes oder der Elemente mit einem Material, z.B. einem im Kühlmittel unlöslichen Polymermaterial, wie das, das von Mitchell et al in U.S. Patent Nr. 6,010,639 offenbart wurde, beschichtet, imprägniert oder auf andere Weise verbunden werden, um wenigstens beim Kontrollieren der Freisetzung der Additivzusammensetzung aus dem Gehäuse wie gewünscht zu unterstützen oder dies zu kontrollieren.
Der Behälter der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt mit einem oder mehreren Kühlmitteladditiven durch die Öffnung oder die Öffnungen des Gehäuses oder auf andere Weise befüllt.
Die Behälter der Erfindung, z.B. die Gehäuse der Behälter, können ein oder mehrere Kühlmittel-undurchlässige Kappenelemente oder Kühlmittel-undurchlässige Stopfen beinhalten, welche von dem Gehäuse oder dem Rest des Gehäuses abnehmbar oder entfernbar sind, um die Befüllung des Innenraums des Gehäuses mit Additivzusammensetzung zu erleichtern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der das Gehäuse im Wesentlichen von zylindrischer Form ist und die Öffnung oder die Öffnungen sich am Ende oder den Enden des Gehäuses befinden, kann ein oder beide Enden des Gehäuses ein Kappenelement enthalten, wobei wenigstens eines der Kappenelemente entfernbar ist, um es dem Gehäuse oder der Patrone zu ermöglichen, mit Kühlmitteladditivzusammensetzung gefüllt oder wiedergefüllt zu werden. Wenn gewünscht kann ein anderes offenes Ende des Gehäuses ein Kappenelement enthalten, das permanent daran gebunden ist, z.B. während des Herstellens z.B. während des Spritzgiessens des Behälters. Wann immer die Kappe oder der Stopfen durch Einsetzen oder Aufschrauben auf das Gehäuse angebracht wird, können die Schraubengewinde an die entsprechenden Teile während oder nach dem Giessen mittels geeigneter Stempel oder innerhalb der Gußform angebracht werden. Das Kappenelement kann alternativ durch Einpressen an das Gehäuse angebracht werden. In diesem Fall können geeignete Toleranzen bereitgestellt werden, um ein Schnappschluss zwischen dem Gehäuse und dem Endstück herzustellen, z.B. auf die Plastikspritzgußformen, die verwendet werden, um die entsprechenden Teile herzustellen. Das Endteil kann ebenso integral mit dem Gehäuse, z.B. durch Spritzgiessen, gebildet werden.
Die Kappe oder das Endstück, die verwendet werden, um wenigstens ein Ende des Gehäuses, das das chemische Additiv enthält, zu schließen, wird üblicherweise mit wenigstens einer Öffnung bereitgestellt, um die Freisetzung des chemischen Additivs hindurch zu erlauben und eine flüssige Kommunikation zwischen der Kühlmittelzusammensetzung, die sich außerhalb des Behälters befindet und der Kühlmitteladditivzusammensetzung, die innerhalb des Behälterinnenraumes angeordnet ist, bereitzustellen. Wann immer ein Endstück mit dem Gehäuse integral gebildet wird, kann die Öffnung darin während oder nach der Bildung des Gehäuses, z.B. durch Spritzgiessen, bereitgestellt werden.
Es wird vom Durchschnittsfachmann beachtet werden, dass die Freisetzung der Additivzusammensetzung in ein Kühlsystem, das einen Behälter der vorliegenden Erfindung nutzt, ermöglicht wird und die Freisetzungsgeschwindigkeit im Wesentlichen durch Beachtung mehrerer Faktoren kontrolliert werden kann. Die folgenden Faktoren können sowie andere ebenfalls einen Effekt auf die Leistung und Effektivität des Behälters der vorliegenden Erfindung haben. Zum Beispiel kann eine gewünschte Freisetzungsgeschwindigkeit des Kühlmitteladditivs durch geeignete Auswahl: der Zahl und der Art der Membranschichten, der Membranzusammensetzung, der Membranporengröße, wenn überhaupt, des Vorliegens, der Art und der Menge, wenn überhaupt, eines verbundenen Polymers, das z.B. auf das Trägerelement oder die Membran und/oder das Retentionselement beschichtet ist und des Vorliegens, des Typs und der Menge, wenn überhaupt, der Beschichtung der Additivzusammensetzung, erhalten werden. Die Freisetzungsgeschwindigkeit kann ebenfalls durch die Anzahl und Größe der Öffnungen im Gehäuse und ähnlichem beeinflusst werden. Andere Faktoren die beachtet werden müssen beinhalten unter anderem die Art und die Form des chemischen Additivs in der Kühlmitteladditivzusammensetzung, die Löslichkeit des Additivs, die Kühlmitteltemperatur und die Geschwindigkeit des Kühlmittels durch die Kühlmittelleitung und andere Faktoren.
Des weiteren ist innerhalb der Erfindung ein Verfahren zur Freisetzung eines chemischen Additivs beabsichtigt, bevorzugt mit einer kontrollierten Geschwindigkeit in eine flüssige Kühlmittelzusammensetzung. Das Verfahren umfasst das In-Kontakt-bringen der Kühlmittelzusammensetzung mit einem hier beschriebenen Behälter oder einer Patrone, die die chemische Additivkomponente oder Zusammensetzung enthält. Die hier beschriebene Behälter- oder Patronenkonfiguration ermöglicht bevorzugt eine Freisetzung, bevorzugt eine kontrollierte Freisetzung, der Additivkomponente aus dem Gehäuseinnenraum in die Kühlmittelzusammensetzung. Es ist beabsichtigt, dass es der Kühlmittelzusammensetzung in einigen Konfigurationen ermöglicht wird, um das Gehäuse, dass das chemische Additiv enthält, herumzufließen und dieses zu umgeben. Sogar bei diesen Konfigurationen ist die Freisetzung des chemischen Additivs jedoch bevorzugt eher anhaltend und/oder kontrolliert durch z.B. passive Diffusion, als durch erzwungenen Fluss der Kühlmittelzusammensetzung durch das Gehäuse.
Eine chemische Additivkomponente für die Verwendung in einem Behälter oder einer Patrone der Erfindung wird bevorzugt als eine Flüssigkeit, ein Gel, eine Paste oder als Teilchen, z.B. Kügelchen, Tabletten, Pellets, Granulate, beschichtete Versionen von diesen und ähnliches, als auch Mischungen davon bereitgestellt. Die Teilchen haben eine physikalische Größe, die groß genug ist, den Durchgang durch die Kühlmittel-durchlässigen Komponenten der Erfindung zu verhindern, wie an anderer Stelle hier beschrieben.
Ein chemisches Kühlmitteladditiv für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist von der Art, dass es effektiv ist, um einige vorteilhafte Funktionen innerhalb der Kühlmittelzusammensetzung und/oder des Kühlsystems zu dienen. Zum Beispiel kann die Kühlmitteladditivzusammensetzung ein oder mehrere fäulnisverhindernde Mittel, ein pH-Puffermittel, ein Oberflächengrübchenbildungsinhibitor, ein Metallkorrosions- oder Heißoberflächenkorrosionsinhibitor, ein Entschäumungsmittel, ein Kesselsteininhibitor, ein Ablagerungsinhibitor auf heißen Oberflächen, ein Dispersionsmittel, ein Tensid und ähnliches und Mischungen davon beinhalten. Eine sehr nützliche Kühlmitteladditivzusammensetzung ist eine Kombination von Ammonium- oder Alkalimetallsalzen von Nitrit-, Nitrat- und Molybdationen, insbesondere eine Kombination von Natriumnitrit, Natriumnitrat und Natriummolybdat. Zusätzliche Additive beinhalten z.B. Ammonium- oder Alkalimetallsalze, z.B. Phosphatsalze, Boratsalze, Silikatsalze, saure Salze, basische Salze und ähnliches und Mischungen davon. Weitere Additive, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können bei Mitchell et al in U.S. Patent Nr. 6,010,639 gefunden werden, dessen Offenbarung hier vollständig als Referenz aufgenommen worden ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Additivkomponente eine oder mehrere der folgenden: (1) Puffer, um den gewünschten Grad an Azidität/Bassizität, z.B. einen neutralen oder alkalischen pH, aufrechtzuerhalten, wobei z.B. Alkalimetallphosphate, -borate und ähnliches und Mischungen davon beinhaltet sind, (2) Inhibitoren der Kavitationsleitungsgrüppchenbildung, einschließlich Alkalimetallnitriten, -molybdaten und ähnliches und Mischungen davon, (3) Metallkorrosionsinhibitoren und/oder Heißoberflächenkorrosionsinhibitoren, einschließlich Alkalimetallnitraten und -silikaten, Carbonsäuren, Phosphonsäuren, Phosphonaten, Pyrophosphaten, Azolen, Sulfonsäuren, Mercaptobenzothiazole, Metaldithiophosphate, Metaldithiocarbonate, Phenolische Antioxidantien, einschließlich 4,4'-Methylenebis(2,6-di-tertbutylphenol, das kommerziell unter dem Warenzeichen Ethyl 702 von der Ethyl Corporation erhältlich ist) und ähnliches und Mischungen davon, (4) Entschäumungsmittel, die Silikonentschäumer, Alkohole wie z.B. polyethoxyliertes Glycol, polypropoxyliertes Glycol, acetylenisches Glycol und ähnliches und Mischungen davon einschließen, (5) Ablagerungsinhibitoren auf heißen Oberflächen und/oder Kesselsteininhibitoren, die Phosphatester, Phosphinocarbonsäuren, Polyacrylate, Styrolmaleinsäureanhydridcopolymere, Sulfonate und ähnliches und Mischungen davon einschließen, (6) Dispersionsmittel, die nichtionische und/oder anionische Tenside, z.B. Phosphatester, Alkylsulfonate, Arylsulfonate, Alkylarylsulfonate, lineare Alkylbenzolsulfonate, Alkylphenole, ethoxylierte Alkohole und Carbonsäureester und ähnliches und Mischungen davon enthalten, (7) organische Säuren, die Adipinsäure, Sebazinsäure und ähnliches und Mischungen davon enthalten, (8) Gelverhütungsmittel, die die von Feldman et al in U.S. Patent Nr. 5,094,666 offenbarten beinhalten, wobei die Offenbarung dieser hier vollständig als Referenz aufgenommen ist, Copolymere von Ethylen und Vinylester von Fettsäuren mit Molekulargewichten von 500–50.000, Talkaminsalze von Phtalanhydrid, Talkaminsalze von Dithiobenzolsäure, 4-Hydroxy-3,5-di-t-butyldithiobenzolsäure, Ethylenvinylacetatcopolymere und ähnliches und Mischungen davon, und (9) Mikrobiozide, bevorzugt Mikrobiozide, die in Kühltürmen verwendet werden, einschließlich denen, die von Sherbondy et al in U.S. Patent Nr. 5,662,803 offenbart sind, wobei die Offenbarung hier vollständig als Referenz aufgenommen ist und ähnliches und Mischungen davon.
Die Additivkomponenten, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können eines oder mehrere der Hilfsmittel, die in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet sind, beinhalten. Die möglichen Funktionen der Hilfsmittel, die in Tabelle 1 identifiziert sind, sind nur beabsichtigt exemplarisch zu sein, nicht beschränkend.
Tabelle 1
In einer Ausführungsform beinhaltet die Additivkomponente Nitritverbindungen. Die Additivkomponente kann eine Mischung von Nitritverbindungen und Molybdatverbindungen beinhalten, um ein Minimumkonzentrationsniveau von ungefähr 800 ppm von Nitrit oder von Nitrit und Molybdat im Kühlmittel des Kühlsystems aufrechtzuerhalten, mit der Ausnahme, dass das Minimumniveau des Nitrits im Kühlsystem oft ungefähr 400 ppm ist. Ein verwendbares Additiv, das Nitritverbindungen bereitstellt, wird von Fleetguard unter dem Warenzeichen DCA-2 Plus verkauft, welches zusätzlich zu Nitrit und Molybdat Borat, Silikat, organische Säuren, Tolytriazol, Kesselsteininhibitoren, Tenside und Entschäumer enthält.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Additivkomponente eine Mischung von Nitrit, Nitrat und Molybdatverbindungen. Eine verwendbare Additivkomponente umfasst Nitrit, Nitrat, Phosphat, Silikat, Borat, Molybdat, Tolyltriazol, organische Säure, Kesselsteininhibitor, Tensid und Entschäumer. Ein solches Additiv wird von Fleetguard unter dem Warenzeichen DCA-4 Plus verkauft.
Eine feste Kühlmitteladditivzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist auf eine solche Art und Weise geformt und bemessen die ihr Handling erleichtert und wird gewöhnlich in der Form eines Pellets oder einer Tablette mit einer sphärischen oder unregelmäßigen Form geformt. Sie ist groß genug, um den Durchgang durch poröse Komponenten, die verwendet werden, um die Additivzusammensetzung im Gehäuse des Behälters zu halten, zu verhindern. Solche Tabletten oder Pellets können innerhalb von Minuten nach dem Aussetzen des Kühlmittels auseinanderbrechen, wobei die fragmentierten Teilchen jedoch durch die poröse Komponente gehalten werden, wobei die Auflösung innerhalb des Gefäßes auftritt. Dabei wird eine konzentrierte Lösung eines chemischen Additivs innerhalb des Behälters gebildet, welcher es wie gewünscht ermöglicht wird durch die Membran zu treten, z.B. durch Hindurchdiffundieren, um mit der Kühlmittelzusammensetzung verbunden zu werden. Die Diffusionsgeschwindigkeit wird durch solche Parameter wie Fliessgeschwindigkeit und Temperatur der Kühlmittelzusammensetzung, Porengröße, Durchmesser der Ausflussöffnung, Gegenwart oder Fehlen eines Beschichtungsmaterials auf der porösen Membran, der Einschluss eines Stopfens zwischen der Membran und dem Additivmaterial, um weitere Freisetzung zu beschränken, Additivlöslichkeit und die Gegenwart oder das Fehlen eines Beschichtungsmaterials darauf und ähnliches kontrolliert. Jede Ausdehnung der Länge, Weite und Dicke eines Teilchens sollte im Bereich von ungefähr 0.79 mm (1/32 inch) bis ungefähr 76.2 mm (3 inch) sein. Geeignete Bindemittel können wie im Stand der Technik bekannt verwendet werden und beinhalten wasserlösliche Acrylate, Zellulosederivate, Polyglycole und Silikate. Die Kühlmitteladditivzusammensetzung kann ein oder mehrere zusätzliche Materialien enthalten, die z.B. verwendet werden, um die Zusammensetzung zu stärken, zu stabilisieren und/oder auf andere Weise zu verbessern.
Ein Beschichtungsmaterial kann in einer Menge bereitgestellt werden, die effektiven ist, um die Kühlmitteladditivzusammensetzung wenigstens teilweise einzukapseln und/oder zu beschichten und/oder zu binden, wobei dabei die Freisetzung der Additivzusammensetzung in die Kühlmittelzusammensetzung beschränkt wird. Ein Beschichtungsmaterial hat bevorzugt keine oder eine begrenzte Wasserlöslichkeit, so dass die Auflösung und/oder Diffusion der Additivzusammensetzung in das Kühlmittel weiter kontrolliert wird. Somit dient eine solche Beschichtung dazu, einen zusätzlichen Kontrollgrad gegenüber der Freisetzung des Additivs in die Kühlmittelzusammensetzung bereitzustellen.
Geeignete Beschichtungsmaterialien beinhalten filmbildende Polymere, wie z.B. (Meth)Acrylate und auf Vinylchlorid basierende Polymere und Copolymere, als auch auf Wasser basierende Emulsionspolymere wie z.B. Polymere und Copolymere von Vinylversatat und ethylenisch ungesättigte Monomere. Beispielhafte Beschichtungsmaterialien für eine solche Verwendung sind im U.S. Patent Nr. 6,010,639 von Mitchell et al aufgelistet. Im Allgemeinen ist ein bevorzugtes Beschichtungsmaterial eine Polymerzusammensetzung, die vom Durchschnittsfachmann z.B. auf der Basis einer oder mehrerer ihrer Viskosität, ihrer Filmbildungstemperatur, ihrer Glasdurchlässigkeitstemperatur, ihres physikalischen Anhaftens an das Substrat, ihres Löslichkeitsgrads in der Kühlmittelzusammensetzung und ihrer Stabilität in der Kühlmittelzusammensetzung unter der Arbeitstemperaturen ausgewählt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein zuvor genanntes Beschichtungsmaterial ebenfalls verwendet werden, um eine zuvor genannte Membran der Erfindung zu beschichten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Membran mit einer Polyvinylacetat-(PVA)-Emulsion beschichtet. Außerdem kann eine bevorzugte Freisetzungsgeschwindigkeit für das chemische Additiv durch die Membran mittels Einstellen der Beschichtungsdicke bereitgestellt werden, um die bevorzugte Freisetzungsgeschwindigkeit herzustellen. Geeignete filmbildende Polymere beinhalten z.B. Homopolymere, Copolymere und Mischungen davon, wobei sich die Monomereinheiten der Polymere bevorzugt von ethylenisch ungesättigten Monomeren oder Zellulosederivaten ableiten.
Ein Beschichtungsmaterial kann durch irgendein geeignetes Verfahren auf die Membran angewendet werden. Bevorzugte Verfahren beinhalten Eintauchen, Sprühbeschichten und Trommel- oder Panbeschichten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Beschichtungsmaterial auf die Membran in einer Menge, die von einer Menge von 1 bis ungefähr 95 Gew.-% der Membran reicht, sprühbeschichtet.
Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einen Kühlmittelfilter entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Filtermediums platziert werden oder sie kann in einer im Wesentlichen fixierten Position in der Kühlmittelleitung entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Kühlmittelfilters bereitgestellt werden. Die Freisetzung eines Additivs in das Kühlmittel wird wenigstens in Teilen durch die Porengröße, Membrandicke, Membranzusammensetzung, Oberflächegröße der Membran, Viskosität des flüssigen Additivs, Oberflächenspannung und Membranbefeuchtungsfähigkeit des Additivs, Arbeitstemperatur und ähnlichem beherrscht.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf bestimmte Beispiele, welche sie veranschaulichen aber nicht beschränken, beschrieben.
Beispiele
Beispiel 1: Doppelfreisetzungsgefäß
Bezugnehmend auf 1A umfasst der Behälter 1 ein festes, offenendiges, zylindrisch geformtes PVC-Gehäuse 3 und Abschlusskappen 5 und 5', welche auf das Gehäuse aufgeschraubt sind. Das Gehäuse 3 hat zwei offene Enden 4. Innerhalb des Gehäuses sind die Teilchen 7 einer Kühlmitteladditivzusammensetzung bereitgestellt, welche innerhalb des Gehäuses durch die inneren und äußeren Siebe 9 und die Kühlmittel-durchlässige Membran 11 gehalten werden. Eine Wachsdichtung 10 wird an den äußeren Sieb 9 für Verschiffen/Lagerung des Behälters angebracht. Alternativ oder zusätzlich kann die Wachsdichtung an den inneren Sieb 9 angebracht werden. Wenn sich die Dichtung an der Oberseite befindet, wird die Dichtung mit dem Kühlmittel im Wesentlichen sofort in Kontakt kommen und eine schnellere Freisetzung der Kühlmitteladditivzusammensetzung bewirken. Wenn sich die Dichtung an der Unterseite befindet, muss das Kühlmittel zuerst durch die Membran gehen, um das Wachs aufzulösen. Eine solche Stellung der Dichtung kann nützlich sein, um die anfängliche Freisetzung der Kühlmitteladditivzusammensetzung zu verzögern, wenn eine solche Verzögerung gewünscht ist. Die Wachsdichtung löst sich auf, wann immer sich der Behälter in Gebrauch befindet. Die Abschlusskappen 5 und 5' werden mit den Öffnungen 13 bzw. 13' bereitgestellt, die die Infiltration der Kühlmittelzusammensetzung ermöglichen und mit der porösen Membran 11 im Gehäuse 3 in Kontakt treten. Außerdem erlaubt die Freisetzung des Kühlmitteladditivs durch die Membran 11 dessen Aufnahme in die Kühlmittelzusammensetzung und dessen Zirkulation durch das Kühlsystem. Die Pfeile in 1A zeigen den Fluss der Kühlmittelzusammensetzung in und um den Behälter 1 an.
1B ist eine Explosionsansicht eines bevorzugten Kühlmittel-durchlässigen Elementes der Erfindung, welches die Netzsiebe 9 auf beiden Seiten der Kühlmittel-durchlässigen Membran 11 umfassen. Die Siebe 9 sind von solcher Größe und so effektiv, um die Membran 11 in ihrer Position im Gehäuse 3 zu halten. Die Kühlmittel-durchlässige Membran 11 ermöglicht es der Kühlmittelzusammensetzung mit den Teilchen 7 effektiv in Kontakt zu treten und erlaubt es dem Kühlmitteladditiv das Gehäuse 3 zu verlassen. Die Siebe unterstützen des weiteren die Membran 11, um die Teilchen 7 innerhalb des Gehäuses 3 zu halten.
Für einen Behälter 1, der 152.4 mm (sechs (6) inches) lang ist und einen Innendurchmesser von 38.1 mm (1.5 inch) hat, ist die Menge des Additivs innerhalb des Gehäuses ungefähr 186 ml (173 g). Die Paraffin(Wachs)dichtung 10 kann an dem äußeren Sieb 9 angebracht werden. Ein bevorzugtes Wachs hat eine Schmelztemperatur von 158°F und löst sich im Kühlmittel über mehrere Stunden bei 100°F auf. Die Freisetzung einer effektiven Menge des Additivs beginnt in weniger als ungefähr 24 Stunden.
Beispiel 2: Einfachfreisetzungsgefäß
2A stellt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des vorliegenden Behälters wie in 1A gezeigt dar. In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 3A gleich dem Gehäuse 3 strukturiert, aber hat nur einziges offenes Ende 14, welches mit einer Abschlusskappe 5A bedeckt ist. Die Abschlusskappe 5A ist eher auf das Gehäuse 3A eingepresst, als dass sie aufgeschraubt ist und wird des weiteren mit einer Freisetzungsauslassöffnung 12, die wenigstens im Kontrollieren der Freisetzung des Additivs aus dem Behälter 1 dient, bereitgestellt. In dieser Ausführungsform ist die Membran 11A ausreichend steif, um sie an ihrem Platz festzuhalten und die Teilchen 7A aufzuhalten. Die Wachsdichtung 10A befindet sich in der Nähe, bevorzugt auf der Membran 11A, um den Behälter 1A für das Verschiffen/Lagerung abzudichten. 2B zeigt eine Seitenansicht der in 2A gezeigten Abschlusskappe 5A, wobei deutlich die Auslassöffnung 12 gezeigt ist. Der Behälter 1A ist, wenn er in Kontakt mit der Kühlmittelzusammensetzung gebracht wird, effektiv, um die Additivzusammensetzung aus dem Gehäuse 3A in das Kühlmittel in einer anhaltenden Art und Weise über einen Zeitraum freizusetzen.
Beispiel 3: Doppelfreisetzungskonfiguration
3A veranschaulicht einen Aspekt der vorliegenden Erfindung, in welchem ein Doppelfreisetzungsbehälter 1A (wie in 1A gezeigt) in einem "Bypass"-Additivfreisetzungsgefäß verwendet wird. Im Besonderen liegt Behälter 1A horizontal im Gehäuse 15 und wird darin durch die Schraubkappe 19, welche an den Gehäusekörper 17 angebracht ist, gehalten. Der Kühlmittelfluss der Einlassleitung 21 tritt in das Gehäuse 15' ein und verlässt es über die Austrittsleitung 23. Das Kühlmittel zirkuliert durch die Öffnungen 13 bzw. 13' in den Abschlusskappen 5 bzw. 5', während es innerhalb des Gehäuses 15 ist, wobei die Freisetzung des Additivs aus Behälter 1A in das Kühlmittel verursacht wird. Im Allgemeinen fließt das Kühlmittel mittels einer Kühlmittelpumpe (nicht gezeigt) des Kühlsystems in das Gehäuse 15 hinein, wobei verständlich ist, dass die Schwerkraft ebenfalls eine Rolle spielen kann. Zusätzlich befindet sich ein Kühlmittelfilterelement 20 z.B. mit einem herkömmlichen und gut bekannten Design im Ausgang oder der Auslassleitung 23. Es ist verständlich, dass sich das Filterelement 20 alternativ in der Einlassleitung 21 befinden kann. Eine solche Alternative liegt innerhalb des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 4: Einfachfreisetzungskonfiguration
Wie in 3B gezeigt ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung Behälter 1A (wie in 2A gezeigt) in einer vertikalen Ausrichtung innerhalb des Gehäuses 26 angeordnet, wobei er in einer "Bypass"-Konfiguration im Kühlmittelsystem bereitgestellt wird. Ein repräsentativer Durchmesser für die Auslassöffnung 12 ist 19.05 mm (0.75 inch) für einen Behälter 1A, d.h. 152.4 mm (6 inches) in der Länge und hat einen inneren Durchmesser von 38.1 mm (1.5 inch). Wie gezeigt verhaken sich der Gehäusekörper 22 und die Gehäuseoberseite 24, um den Behälter innerhalb des Gehäuses 26 zu sichern. Eine Gehäuse O-Ringdichtung 27 ist zwischen dem Gehäusekörper 22 und der Gehäuseoberseite 24 bereitgestellt, um den Platz des Innenraums des Gehäuses 26 abzudichten. Der Kühlmittelfluss von Einlassleitung 21A tritt in Gehäuse 26 ein und tritt über die Auslassleitung 23A aus. Das Kühlmittel passiert in die und aus der Auslassöffnung 12, während es innerhalb des Gehäuses 26 ist, wobei die Freisetzung des Additivs aus dem Behälter 1A in das Kühlmittel bewirkt wird. Eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelfilterelement können bei dieser Ausführungsform in einer Art und Weise, die der in Beispiel 2 beschriebenen analog ist, verwendet werden.
Beispiel 5: Schalenförmige Konfiguration
Wendet man sich nun den 4A und 4B zu, ist ein zusätzlicher Behälter 100 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Behälter 100 umfasst im Allgemeinen ein schalenförmiges Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse 110 mit einem Innenraum 111, der mit einer Kühlmitteladditivzusammensetzung 107 gefüllt ist und einer relativ weiten offenen Oberseite 112, welche z.B. rund in der Form ist. Der Behälter 100 umfasst des weiteren ein Kappenelement 116, das darüber angeordnet ist und das bevorzugt im Wesentlichen das offene Ende 112 vollständig bedeckt.
Der Behälter 100 ist in einer Kühlmittelleitung, z.B. einer internen Verbrennungsmaschine (nicht gezeigt) verwendbar. Der Behälter wird üblicherweise in der Kühlmittelleitung, z.B. in einer Art und Weise, die der in den 3A und 3B gezeigten analog ist, platziert und gesichert.
Das im bevorzugten Behälter 100 gezeigte Kappenelement 116 ist bevorzugt entfernbar an das Gehäuse 110 gesichert, um das Füllen und/oder Wiederfüllen des Behälters 100 mit der Kühlmitteladditivzusammensetzung 7 zu ermöglichen. Das Kappenelement 116 kann wie gezeigt in die Peripherie oder den Rand 118 des Gehäuses 110 eingelassen sein.
Das Kappenelement 116 kann an der inneren Oberfläche 122 des Gehäuses 110 mittels eines elastischen O-Ringes 124 oder ähnlichem angebracht sein.
Das Kappenelement 116 schließt wenigstens einen Einlass 128, bevorzugt eine Vielzahl von Einlässen 128 ein, um es einer flüssigen Kühlmittelzusammensetzung (nicht gezeigt), die außerhalb des Behälters 100 fließt, zu ermöglichen, in das Gehäuse 110 einzutreten und mit der Kühlmitteladditivzusammensetzung 107 in Kontakt zu kommen.
Ein Kühlmittel-durchlässiges Element 130 wird zum Kontrollieren der Freisetzung des Kühlmitteladditivs in das Kühlmittel bereitgestellt. Im Genaueren beinhaltet das Kühlmittel-durchlässige Element eine auflösbare Dichtungsschicht 134, eine Membranfilterelementsschicht 136 und ein Plattenelement 138, das durch es hindurch einen oder mehrere Einlässe 140 hat.
Die auflösbare Dichtungsschicht 134 umfasst bevorzugt ein Draht- oder Netzsieb, z.B. ein rostfreies Stahlsieb, das mit einem wie hier an anderer Stelle beschrieben im Kühlmittel löslichen Polymer imprägniert ist. Die Schicht 136 ist eine Schicht eines Filtermediums, wie an anderer Stelle hier beschrieben.
Das Plattenelement 138 kann aus Aluminium oder einem anderen Material oder Materialien, die in einem auf Wasser basierenden Kühlmittel unlöslich sind, hergestellt werden. Das Plattenelement 138 befindet sich an zweiter Stelle im Innenraum 111, wobei man sich nach innen erstreckende Schlaufen 139 verwendet, welche in festgelegter aangrenzender Beziehung zur Innenwand 141 des Gehäuses 110 stehen. Die Plattenelementeinlässe 140 sind wie in 4A gezeigt im Allgemeinen mit den Kappenelementeinlässen 128 ausgerichtet. Alternativ können die Platteneinlässe 128 und die Kappeneinlässe 140 teilweise oder vollständig voneinander versetzt sein. Es wird zu beachten sein, dass die Größe (und die versetzte Position, wenn anwendbar) der Einlässe 128, 140 im Allgemeinen die Freisetzungsgeschwindigkeit des Kühlmitteladditivs in das Kühlmittel beeinflussen wird. In der gezeigten Ausführungsform sind sowohl die Dichtungsschicht 134, die Membranschicht 136 und das Plattenelement 138 ringförmig oder haben eine "Donut"-Form.
Wie in 4A gezeigt liegt die auflösbare Dichtungsschicht 134 über der Membranschicht 136 und diese beiden Schichten 134, 136 liegen zwischen dem Kappenelement 116 und dem Plattenelement 138 dazwischen. Die Dichtungsschicht 134 und die Filtermediumsschicht 136 kann alternativ kleinere, mehrfache Elemente, die eine ausreichende Größe haben, um wenigstens die Einlässe 128, 140 zu schützen, umfassen.
Der Behälter 100 arbeitet in einer Art und Weise, die im Wesentlichen Behälter 1A analog ist und setzt das Additiv aus dem Behälter in das Kühlmittel effektiv frei. Eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelfilterelement können in dieser Ausführungsform in einer Art und Weise, die der in Beispiel 2 beschriebenen analog ist, verwendet werden.
Beispiel 6: Alternative schalenförmige Konfiguration
Die 5A und 5B zeigen des weiteren einen anderen Behälter 200 der vorliegenden Erfindung, der im Allgemeinen dem in den 4A und 4B gezeigten Behälter 100 ähnlich ist. Der Behälter 200 umfasst im Allgemeinen ein schalenförmiges Gehäuse 210, das einen hohlen Innenraum 211 zum Aufbewahren einer Kühlmitteladditivzusammensetzung 207 definiert. Zusätzlich ist ein Aluminiumplattenelement 213 an die Innenwand 241 des Gehäuses 210 gesichert, um die Kühlmitteladditivzusammensetzung 207 innerhalb des Gehäuses 210 zu halten. Das Aluminiumplattenelement 213 beinhaltet eine Vielzahl von Einlässen 212, z.B. wie gezeigt vier Einlässe 212. Jeder der Vielzahl von Einlässen 212 wird von einer auflösbaren im Kühlmittel löslichen Polymerdichtung 216 bedeckt.
Vier getrennte Trägerstrukturen 218 sind direkt unterhalb jedes Einlasses 212 an dem Plattenelement 213 gesichert. Jede dieser Strukturen 218 hat eine Öffnung 220 und hat eine Größe, um ein Membransegment 222 zwischen dem Plattenelement 213 und der Öffnung 220 unterzubringen.
Der Behälter 220 kann in einer zu Behälter 100 analogen Art und Weise verwendet werden und arbeitet und ist effektiv, um das Additiv aus dem Innenraum in das Kühlmittel freizusetzen. Eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelfilterelement können in dieser Ausführungsform in einer Art und Weise, die der in Beispiel 2 beschriebenen analog ist, verwendet werden.
Beispiel 7 und 8: Behälter, die verschieden platzierte Öffnungen beinhalten
Wie hier an anderer Stelle bemerkt sind Behälter, die Öffnungen und Kühlmittel-durchlässige Elemente an irgendeiner Stelle oder Stellen im Gehäuses des Behälters beinhalten, innerhalb des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Wie in 6 gezeigt, kann ein schalenförmiger Behälter 300 z.B. eine oder mehrere Strukturen haben, die wenigstens eine Öffnung und ein Kühlmittel- durchlässiges Element haben, wobei die Strukturen im Allgemeinen als 302, in der Oberseite 304 und/oder Unterseite 306 und/oder Seitenwand 308 des Gehäuses 310 gezeigt sind. Ebenso kann wie in 7 gezeigt ein zylindrisch geformter Behälter eine oder mehrere Strukturen haben, die wenigstens eine Öffnung und ein Kühlmittel-durchlässiges Element haben, wobei die Strukturen im Allgemeinen als 402, am ersten Ende 404 und/oder am zweiten Ende 406 und/oder in der Seitenwand 408 des Gehäuses 410 gezeigt sind.
Jede der Strukturen 302 bzw. 402 beinhaltet eine Öffnung im Gehäuse 310 bzw. 410, eine Dichtungsschicht, die effektiv für Verschiffen/Lagerung ist und eine Membranschicht, die effektiv im Kontrollieren der Freisetzung des Additivs aus dem Gehäuse in das Kühlmittel ist. Die Struktur oder die Strukturen 302 bzw. 402 werden an die Gehäuse 310 bzw. 410 gesichert, wobei analoge Techniken zu den hier beschriebenen verwendet werden, um die Kühlmittel-durchlässigen Elemente an die Gehäuse zu sichern. Solche analogen Techniken liegen innerhalb des gewöhnlichen Standes der Technik und müssen hier nicht im Detail beschrieben werden.
Die Behälter 300 und 400 können mit Bezug auf Behälter 1, 1A, 100 und 200 in einer analogen Art und Weise zu der hier beschriebenen verwendet werden und sind effektiv, um die Additiv aus dem Behälter in das Kühlmittel freizusetzen. Eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelfilterelement können in dieser Ausführungsform in einer Art und Weise, die der in Beispiel 2 beschriebenen analog ist, verwendet werden.
Beispiel 9: Filterbaueinheiten, die Additivbehälter beinhalten
8 veranschaulicht schematisch eine Filterbaueinheit 550 für eine Kühlmittelflüssigkeit in welcher ein Additivbehälter 560, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angewendet wird, das zentrale Röhrchen ist. Der Behälter 560 ist zylindrisch geformt und ist im Allgemeinen vielen der hier an anderer Stelle beschriebenen Behältern analog konfiguriert.
Die Kühlmittelflüssigkeit aus Einlassleitung 562 läuft in das Filtergehäuse 564 und kommt mit dem Filtermedium 566 von herkömmlicher Struktur in Kontakt. Die gefilterte Kühlmittelflüssigkeit tritt dann mit Behälter 560 in Kontakt und Additiv aus dem Behälter wird in die Kühlmittelflüssigkeit freigesetzt. Die gefilterte, mit Additiv angereicherte Kühlmittelflüssigkeit läuft dann aus dem Filtergehäuse 554 durch die Auslassleitung 570 und ist für die Verwendung im Kühlmittelsystemservice bereit.
Es sei angemerkt, dass die Filterbaueinheit so konfiguriert sein kann, dass die Kühlmittelflüssigkeit mit dem Additivbehälter zuerst in Kontakt kommt, bevor sie mit dem Filtermedium in Kontakt kommt und wobei eine solche alternative Konfiguration innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegt.
Auf jedenfall dient der Additivbehälter 550 und ist effektiv sowohl um eine anhaltende Freisetzung des Additivs als auch ein Strukturelement für die Filterbaueinheit 550 bereitzustellen.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf verschiedene spezielle Beispiele und Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass sie innerhalb des Anwendungsbereiches der folgenden Ansprüche verschiedenartig angewendet werden kann.
Zusammenfassung
Ein Behälter [1] zum Freisetzen eines chemischen Additivs in eine Kühlmittelzusammensetzung umfasst ein Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse [3] mit einem hohlen Innenraum und eine Kühlmitteladditivzusammensetzung [7], die wenigstens ein im Kühlmittel lösliches Additiv umfasst. Das Additiv wird innerhalb des Behälters durch wenigstens ein Kühlmittel-durchlässiges Element [11], das an oder in der Nähe der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird und die Freisetzung der Additive in die Kühlmittelzusammensetzung effektiv ermöglicht, festgehalten. Verfahren zur Freisetzung von Additiven in Kühlmittelzusammensetzungen sind beschrieben.
1A

Claims

Ein Behälter zum Freisetzen eines chemischen Additivs in ein flüssiges Kühlmittel, der umfasst: – ein Kühlmittel-undurchlässiges Gehäuse, das einen im Wesentlichen hohlen Innenraum und wenigstens eine Öffnung definiert, – eine Kühlmitteladditivzusammensetzung, die im Innenraum des Gehäuses bereitgestellt wird, wobei die Kühlmitteladditivzusammensetzung ein in einem flüssigen Kühlmittel lösliches chemisches Additiv umfasst, und – wenigstens ein Kühlmittel-durchlässiges Element, das an oder in der Nähe der Öffnung des Gehäuses bereitgestellt wird und die Freisetzung eines Teils des chemischen Additivs in das flüssige Kühlmittel, das in Kontakt mit dem Gehäuse ist, effektiv ermöglicht.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus einem Material zusammengesetzt ist, das aus der Gruppe, die aus einem Metall, polymeren Materialien, Kombinationen davon und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.
Der Behälter nach Anspruch 2, wobei das Material aus der Gruppe, die aus Metallen, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polyethylenvinylacetat, Polypropylenvinylacetat, Kombinationen davon und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse im Wesentlichen ein zylindrisch geformtes Gehäuse ist.
Der Behälter nach Anspruch 4, wobei die wenigstens eine Öffnung wenigstens ein offenes Ende des zylindrisch geformten Gehäuses oder wenigstens eine seitliche Öffnung in einer Seitenwand des zylindrisch geformten Gehäuses umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ein im Wesentlichen schalenförmiges Gehäuse ist.
Der Behälter nach Anspruch 6, der des weiteren ein Kappenelement umfasst, das über einer Oberseite des im Wesentlichen schalenförmigen Gehäuses angeordnet ist.
Der Behälter nach Anspruch 6, wobei sich die wenigstens eine Öffnung in einer Oberseite des im Wesentlichen schalenförmigen Gehäuses, in einer Seite des im Wesentlichen schalenförmigen Gehäuses oder in einer Unterseite des im Wesentlichen schalenförmigen Gehäuses befindet.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element eine wenigstens teilweise im Kühlmittel lösliche Dichtung umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 9, wobei die wenigstens teilweise im Kühlmittel lösliche Dichtung eine mit einem im Kühlmittel löslichen Polymer beschichtete Trägerstruktur umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 10, wobei die Trägerstruktur ein Drahtsieb, ein Glasfasergewebe oder Kombinationen davon umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element ein Filterelement beinhaltet.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element eine poröse Membran beinhaltet.
Der Behälter nach Anspruch 13, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element wenigstens ein Retentionselement beinhaltet, das im Festhalten der Membran in einer im Wesentlichen fixierten Position relativ zum Gehäuse effektiv ist.
Der Behälter nach Anspruch 13, wobei die poröse Membran eine mikroporöse Membran mit einer Porengröße von zwischen ungefähr 0.2 Mikrometer bis ungefähr 300 Mikrometer ist.
Der Behälter nach Anspruch 13, wobei die poröse Membran ein Material umfasst, das aus der Gruppe, die aus Metallen, Gläsern, polymeren Materialien, Papieren, Kombinationen davon und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.
Der Behälter nach Anspruch 12, wobei das Filterelement eine semipermeable Membran umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 17, wobei die semipermeable Membran ein Material umfasst, das aus der Gruppe, die aus Metallen, Gläsern, polymeren Materialien, Papieren, Kombinationen davon und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Öffnung eine Vielzahl von Öffnungen und das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element eine entsprechende Vielzahl von Kühlmittel-durchlässigen Elementen umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei die Kühlmitteladditivzusammensetzung in einer Teilchenform bereitgestellt wird.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei die Kühlmitteladditivzusammensetzung im Gehäuse in einer flüssigen Form vorliegt.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das chemische Additiv aus der Gruppe, die aus Korrosionsinhibitoren, Kesselsteininhibitoren, Puffermittel und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element wenigstens teilweise mit einem polymeren Beschichtungsmaterial beschichtet ist.
Der Behälter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Kühlmittel-durchlässige Element eine Dichtungsbaueinheit umfasst.
Der Behälter nach Anspruch 24, wobei die Dichtungsbaueinheit eine im Kühlmittel lösliche Dichtung beinhaltet.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 1 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 4 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 6 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 9 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 13 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren zum Freisetzen eines chemischen Additivs mit einer anhaltenden Geschwindigkeit in eine Kühlmittelzusammensetzung, das das In-Kontakt-bringen des Behälters nach Anspruch 17 mit der Kühlmittelzusammensetzung umfasst.
Eine Dichtungsbaueinheit, die umfasst: – eine Kühlmittel-durchlässige Membran, die so bemessen und angepasst ist, um in oder in der Nähe einer Öffnung in einem Gehäuse, das einen hohlen Innenraum definiert, der ein in einem Kühlmittel lösliches Kühlmitteladditiv enthält, angeordnet zu werden, wobei die Membran so angepasst ist, dass im Wesentlichen das gesamte Additiv, das den hohlen Innenraum durch die Öffnung verlässt, durch die Membran hindurchtritt, und – ein Dichtungselement, das so bemessen und angepasst ist, um relativ zu der Öffnung im Gehäuse angeordnet zu werden, um zu verhindern, dass das Additiv den hohlen Innenraum durch die Öffnung verlässt, wenn das Dichtungselement intakt ist.
Das Dichtungselement nach Anspruch 32, wobei das Dichtungselement angepasst ist, um in Gegenwart eines Kühlmittels beeinträchtigt zu werden, wobei es dabei dem Additiv ermöglicht wird, den hohlen Innenraum durch die Öffnung zu verlassen.
Die Dichtungsbaueinheit nach Anspruch 33, wobei das Dichtungselement wenigstens teilweise im Kühlmittel löslich ist.
Die Dichtungsbaueinheit nach Anspruch 32, wobei das Dichtungselement eine Trägerstruktur und ein im Kühlmittel lösliches Polymer umfasst.
Die Dichtungsbaueinheit nach Anspruch 35, wobei die Trägerstruktur wenigstens ein Drahtsieb und/oder ein Glasfasergewebe beinhaltet.
Die Dichtungsbaueinheit nach Anspruch 32, welche des weiteren wenigstens ein Retentionselement umfasst, das so bemessen und angepasst ist, um angeordnet zu werden, um im Festhalten der Membran in einer im Wesentlichen fixierten Position relativ zum Gehäuse effektiv zu sein.
Eine Kühlmittel-durchlässige Baueinheit, die umfasst: – eine Kühlmittel-durchlässige Membran, die so bemessen und angepasst ist, um in oder in der Nähe einer Öffnung in einem Gehäuse, das einen hohlen Innenraum definiert, der ein in einem Kühlmittel lösliches Kühlmitteladditiv enthält, angeordnet zu werden, wobei die Membran so angepasst ist, dass im Wesentlichen das gesamte Additiv, das den hohlen Innenraum durch die Öffnung verlässt, durch die Membran läuft, und – wenigstens ein Retentionsselement, das so bemessen und angepasst ist, um angeordnet zu werden, um im Festhalten der Membran in einer im Wesentlichen fixierten Position relativ zum Gehäuse effektiv zu sein.
Die Baueinheit nach Anspruch 38, wobei die Membran wenigstens ein poröses Membranelement und ein semipermeables Membranelement umfasst.
Die im Kühlmittel lösliche Baueinheit nach Anspruch 38, wobei die Membran ein mikroporöses Membranelement umfasst.