DE1229555B

DE1229555B - Submersible cooling device

Info

Publication number: DE1229555B
Application number: DEH49353A
Authority: DE
Inventors: Gerd Tybus
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1963-06-04
Filing date: 1963-06-04
Publication date: 1966-12-01

Description

Tauchkühlgerät Die Erfindung betrifft ein Tauchkühlgerät für einen in einem wänneisolierenden Gefäß enthaltenen flüssigen Stoff mit einer als umpolbares Thermoelement mit Peltiereffekt ausgebildeten Kopfplatte, die an der nach der Flüssigkeitsseite hin liegenden Seite mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden Wärmetauschkörper, z. B. einem gewellten Blech, und an ihrer äußeren Seite mit einer Strömungsmittelkühlvorrichtung versehen ist.Immersion cooling device The invention relates to an immersion cooling device for a Liquid substance contained in a heat-insulating vessel with a polarity reversible Thermocouple with Peltier effect formed head plate, which is on the liquid side side lying down with a heat exchanger body immersed in the liquid, z. B. a corrugated sheet, and on its outer side with a fluid cooling device is provided.

Es ist bekannt, daß Flüssigkeiten wirtschaftlich günstig durch Eintauchen eines Kühlkörpers in die Flüssigkeit abgekühlt und lange kalt gehalten werden können, wenn eine Wärmezufuhr von außen verhindert wird. Es ist bekannt, als Kühlkörper Peltierelemente zu verwenden, deren kälteabgebenden Teile mit einer rippenartig vergrößerten Oberfläche in die zu kühlende Flüssigkeit eintauchen. Dort sind die mit fließendem Wasser gekühlten wärineabgebenden Teile dieser Peltierelemente im gleichen Isoliergefäß wie die zu kühlende Flüssigkeit untergebracht, so daß sich die abzuführende Wänne nicht ira ausreichenden Maß entfernen läßt. Der Wirkungsgrad dieses Kühlgerätes ist daher verhältnismäßig niedrig.It is known that liquids are economically beneficial by immersion a heat sink can be cooled into the liquid and kept cold for a long time, if a heat supply from outside is prevented. It is known as a heat sink To use Peltier elements, their cold-releasing parts with a rib-like immerse the enlarged surface in the liquid to be cooled. There they are Heat-emitting parts of these Peltier elements cooled with running water in the the same insulating vessel as the liquid to be cooled is housed, so that the water to be discharged cannot be removed to an adequate extent. The efficiency this cooling device is therefore relatively low.

Es ist ferner ein elektrothermisches Kühlgerät mit Gebläsekühlung der warmen Seiten der Peltierelemente bekannt. Diese Konstruktion ist jedoch sehr aufwendig.It is also an electrothermal cooling device with fan cooling the warm side of the Peltier elements. However, this construction is very laborious.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein baulich einfaches und handliches Kühlgerät zu schaffen, dessen Kühlaggregat vom Kühlbehälter leicht lösbar und für andere Zwecke verwendbar ist.The inventor set himself the task of creating a structurally simple and to create a handy cooling device whose cooling unit is easily removed from the cooling container is detachable and usable for other purposes.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kopfplatte in einem den wärmeisolierenden Behälter abdichtenden Deckelement angeordnet ist, auf dessen Oberseite ein aufrecht stehender Elektromotor für den Antrieb eines Gebläses in einer Kammer montiert ist, die auf ihrer Außenseite sternförmig mit Lamellen versehen und von einem Leitgehäuse für den Kühlluftstrom umgeben ist.This is achieved according to the invention in that the top plate in a cover element sealing the heat-insulating container is arranged on the top of which is an upright electric motor for driving a fan is mounted in a chamber, which is star-shaped with slats on its outside is provided and surrounded by a guide housing for the flow of cooling air.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.The invention is shown in the drawing, for example.

Die Figur zeigt ein Tauchkühlgerät mit einem wärmeisolierten Gefäß in perspektivischer Darstellung und teilweise geschnitten.The figure shows an immersion cooling device with a thermally insulated vessel in perspective and partially cut.

Ein wärineisolierter Behälter 22 zur Aufnahme der zu kühlenden Flüssigkeit ist von einem Schutzmantel 21 umgeben. Zwischen dem Behälter 22 und dem Schutzmantel 21 ist ein Schaumstoffmantel 23 als Schutz gegen Stöße vorgesehen. Auf einem Gewindeansatz 20 des Schutzmantels ist ein durchbrochener Deckel 1 aufgeschraubt. An diesem befindet sich oben und unten ein ringföriniger Ansatz 4 bzw, 4', die zylindrische öffnungen 3 bzw. 3' umrahmen. Die untere öffnung ist im Durchmesser kleiner, so daß eine Stufe 5 gebildet ist. Diese dient als Sitz für eine Scheibe 6 aus gut wärmeleitfähigem Material, die an ihrer unteren Seite ein in den Behälter hineinragendes gewelltes Blech 7 trägt. Auf die Scheibe 6 ist eine rechteckige Kopfplatte 8 gelegt, die als Thermokette aufgebaut ist und Anschlüsse für die Zuführung des zu ihrem Betrieb notwendigen elektrischen Stromes enthält. Eine solche bekannte Thermokette besteht in der Regel aus einzelnen im Querschnitt quadratischen kleinen Blöcken, die aus einem Halbleitermaterial gefertigt sind. Diese Blöcke sind in geringem Ab- stand voneinander angeordnet und durch kurze Kupferschienen, die die Lötstellen 9 bzw. 9' zwischen zwei benachbarten Blöcken darstellen, wechselseitig oben bzw. unten miteinander verbunden, so daß die einzelnen jeweils aus zwei Halbleiterblöcken und einer Kupferschiene bestehenden Thennoelemente zu einer fortlaufenden Kette in Reihe geschaltet sind.A thermally insulated container 22 for receiving the liquid to be cooled is surrounded by a protective jacket 21. Between the container 22 and the protective jacket 21, a foam jacket 23 is provided as protection against impacts. A perforated cover 1 is screwed onto a threaded extension 20 of the protective jacket. At the top and bottom of this there is an annular extension 4 and 4 ', respectively, which frame the cylindrical openings 3 and 3', respectively. The lower opening is smaller in diameter, so that a step 5 is formed. This serves as a seat for a disc 6 made of a material with good thermal conductivity, which on its lower side carries a corrugated sheet 7 protruding into the container. A rectangular head plate 8 , which is constructed as a thermal chain and contains connections for the supply of the electrical current necessary for its operation, is placed on the disk 6. Such a known thermal chain usually consists of individual small blocks with a square cross-section which are made of a semiconductor material. These blocks are in a small distance-spaced and short copper bars, which constitute the solder joints 9 and 9 'between two adjacent blocks, mutually connected above and below each other so that each comprising two semiconductor blocks and a copper bar, respectively Thennoelemente are connected in series to form a continuous chain.

Zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Thermoelementen ist zu beiden Seiten der Lötstellen 9, 9' je ein eloxiertes Aluminiumblech 10 bzw. 10' angeordnet. Diese Bleche sind mit den Lötstellen verbunden und bilden einen schützenden Abschluß mit guten Wärmeleiteigenschaften.To avoid short circuits between the individual thermocouples, an anodized aluminum sheet 10 or 10 'is arranged on both sides of the soldering points 9, 9'. These sheets are connected to the soldering points and form a protective seal with good thermal conductivity.

Ein mit Lamellen 13 versehener Körper 11 überdacht die Kopfplatte 8 und ist auf dem Ring 4 befestigt. Beim Anschrauben des Körpers 11 müssen die Scheibe 6, die Kopfplatte 8 und der Körper 11 fest aneinandergedrückt sein, um einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten. Die Lamellen 13 auf der Oberseite des Körpers 11 sind stemförmig um eine zylindrische Kammer 12 angeordnet. Die Kammer 12 dient zur Aufnahme eines Elektromotors 14, der einen Ventilator 15 antreibt. Eine Schutzhaube 16 ist über den Körper 11 gestülpt und gestattet durch seitliche öffnungen 17 den Zutritt von Außenluft zu den Lamellen 13. öffnungen 18 an der Stirnseite der Schutzhaube ermöglichen den Austritt der von dem Ventilator 15 geförderten Luft. Zwischen zwei benachbarten Lamellen 13 ist eine Anschlußdose 19 angeordnet, die zur Stromzuführung zu den Thermoelementen und dem Elektromotor 14 dient. Am oberen Ende der Schutzhaube 16 ist ein Traggriff 25 angebracht. Die Lamellen 13 sowie der Wärmeaustauschkörper 7 könnten auch unmittelbar auf den Abdeckblechen 10 bzw. 10' der Kopfplatte 8 angeordnet sein.A body 11 provided with lamellas 13 covers the top plate 8 and is fastened on the ring 4. When screwing the body 11, the disc 6, the top plate 8 and the body must be 11 pressed together firmly to ensure a good heat transfer. The lamellas 13 on the upper side of the body 11 are arranged in a star shape around a cylindrical chamber 12. The chamber 12 is used to accommodate an electric motor 14 which drives a fan 15. A protective hood 16 is placed over the body 11 and through lateral openings 17 allows the entry of outside air 13 to the blades openings 18 at the front side of the guard allow the exit of the conveyed from the fan 15 air. A junction box 19 , which is used to supply power to the thermocouples and the electric motor 14, is arranged between two adjacent lamellas 13. A carrying handle 25 is attached to the upper end of the protective hood 16. The fins 13 and the heat exchange body 7 could also be arranged directly on the cover plates 10 or 10 'of the top plate 8 .

Die Wirkungsweise ist folgende: Die'zu kühlende-Flüssigkeit wird in das Isoliergefäß 22 eingefüllt und dei Deckel 1, der die Kopfplatte 8 trägt, aufgeschraubt. Hierbei taucht der Wärmeaustauschkörper 7 in die Flüssigkeit ein. Anschließend wird das Gerät an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die Stromrichtung ist hierbei so zu wählen, daß sich die untere Lötstelle 9' entsprechend dem Peltiereffekt abkühlt, während die obere Lötstelle 9 erwärmt wird. Hierdurch wird auch über die eng anliegende Scheibe 6 der Wärmeaustauschkörper 7 abgekühlt und der die Lamellen 13 tragende Körper 11 erwärmt. Der erzielbare Temperaturunterschied zwischen der unteren und oberen Lötstelle hängt von der angeschlossenen elektrischen Leistung ab. Der in die Flüssigkeit eintauchende abgekühlte Wärmeaustauchkörper 7 nimmt nun Wärme von der Flüssigkeit auf. Diese Wärmemenge wird von dem als Wärmepumpe arbeitenden Thermoelement an die Lamellen 13 weitergeleitet. Von hier wird die Wärme an die Außenluft abgeführt, wobei der Ventilator 15 diese Wirkung verstärkt. Wenn die Flüssigkeit bis zur Eisbildung abgekühlt werden soll, so wird von vornherein ein elastischer Beutel, der gegebenenfalls mit Schaumstoff umhüllt ist, in das Gefäß eingehängt, go daß die Glaswandung nicht beschädigt wird. Zur Entfernung des gebildeten Eises wird der elektrische Strom umgepolt. Hierbei erwärmt sich die untere Lötstelle 9' und damit d6r Wärmeaustauschkörper 7. Die obere Lötstelle 9 bildet in diesem Fall die Kaltlötstelle des Elements.The mode of operation is as follows: The liquid to be cooled is poured into the insulating vessel 22 and the cover 1, which carries the top plate 8 , is screwed on. Here, the heat exchange body 7 is immersed in the liquid. The device is then connected to a direct current source. The direction of the current is to be selected so that the lower soldering point 9 ' cools down in accordance with the Peltier effect, while the upper soldering point 9 is heated. As a result, the heat exchange body 7 is also cooled via the closely fitting disk 6 and the body 11 carrying the lamellae 13 is heated. The achievable temperature difference between the lower and upper solder joint depends on the connected electrical power. The cooled heat exchanger body 7 immersed in the liquid now absorbs heat from the liquid. This amount of heat is passed on to the fins 13 by the thermocouple, which works as a heat pump. From here the heat is dissipated to the outside air, the fan 15 increasing this effect. If the liquid is to be cooled down to ice formation, an elastic bag, which is optionally covered with foam, is hung in the vessel from the outset so that the glass wall is not damaged. The polarity of the electric current is reversed to remove the ice that has formed. The lower soldering point 9 ′ and thus the heat exchange body 7 are heated here. In this case, the upper soldering point 9 forms the cold soldering point of the element.

Claims

Claim: Immersion cooling device for a liquid substance contained in a thermally insulated vessel with a top plate designed as a reversible thermocouple with Peltier effect, which on the side facing the liquid side with a heat exchange body immersed in the liquid, e.g. B. a corrugated sheet, and is provided on its outer side with a fluid cooling device, d a d urch g e k enr) -draws that the top plate (8) in a the thermally insulated container (22) sealing cover element (4, 4 ' , 11) is arranged, on the upper side of which an upright electric motor (14) for driving a fan (15) is mounted in a chamber (12) which is provided with lamellae (13) in a star shape on its outside and is supported by a guide housing (16 ) is surrounded for the flow of cooling air. Documents considered: German Patent No. 489 994; German utility model No. 1 794 244-French patent specifications No. 607 335, 1275215.