DE1053538B - Vorrichtung zur Kuehlung von Fluessigkeiten, insbesondere Salzschmelzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei den bekannten, zur Kühlung von Flüssigkeiten dienenden Vorrichtungen wird im allgemeinen ein möglichst guter Wärmeübergang zwischen der zu kühlenden Flüssigkeit und dem Kühlmittel angestrebt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise in dem Behalter mit der zu kühlenden Flüssigkeit eine von kaltem Wasser durchfloseene metallische Rohrschlange angeordnet.

Derartige Anordnungen sind jedoch nicht in allen Fällen vorteilhaft. Ist z. B. die zu kühlende Flüssigkeit ein geschmolzenes Salz, das zur Warmhärtung von Stahl gegenständen dient und aus dem die mit den Stahlteilen zugeführte Wärme abgeleitet werden muß, wobei jedoch das Salzbad auf einer erheblich höheren Temperatur zu halten ist als das Kühlwasser, so besteht die Gefahr, daß das geschmolzene Salz an den Wanidungen der kalten Rohrschlange erstarrt, wodurch der Kühleffekt in unkontrollierbarer Weise absinkt.

Nimmt das Kühlwasser Temperaturen an, die in der Nähe des Siedepunktes liegen, so setzt sich in der Rohrschlange Kesselstein ab, dessen Entfernung Schwierigkeiten macht. Der Betrieb der Kühlvorrichtung mit sehr heißem Kühlwasser ist daher ebenfalls unzweckmäßig.

Es sind Kühleinrichtungen für derartige Salzbäder bekannt, bei denen der das Bad aufnehmende Behälter an seiner Außenseite durch Berieselung bzw. Besprühen mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch gekühlt wird. Damit werden zwar die genannten Nachteile vermieden, jedoch lagert sich an der heißen Außenwand des Behälters in erheblichem Maße Kesselstein ab. Außerdem bringt die bei dieser Kühlungsart unvermeidliche Dampf entwicklung Unzuträglichkeiten mit sich.

Die Erfindung bezieht sich auf Kühlvorrichtungen, bei denen das Kühlmittel geschlossene Kanäle durchströmt, die mit der zu kühlenden Flüssigkeit in wärmeleitender Verbindung stehen. TJm bei diesen Kühlvorrichtungen unter Einhaltung eines großen Unterschiedes der Temperaturen der zu kühlenden Flüssigkeit einerseits und des flüssigen Kühlmittels andererseits, der beispielsweise etwa in den Grenzen zwischen 80 und 200° C liegen kann, die eingangs erwähnten Nachteile zu vermeiden, soll die Temperatur der mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Wandung der Kühlvorrichtung nur um einen bestimmten, nicht allzu hohen Betrag tiefer liegen als die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit. Andererseits darf auch die Temperatur der Innenwandung der Kühlkanäle nur um einen mäßigen Betrag höher liegen als die Temperatur, bis zu der das Kühlmittel sich erwärmen soll. Um beide Bedingungen zu erfüllen, muß also zwischen der von der Flüssigkeit berührten Wandung der Kühlvorrichtung und der Innenwandung der F.ühlkanäle ein Vorrichtung
zur Kühlung von Flüssigkeiten,
insbesondere Salzschmelzen

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22

Erich Breuer, Dortmund,
ist als Erfinder genannt worden

erheblicheis Temperaturgefälle bestehen, unter welchem der Wärmetransport von der einen Wandung zur anderen stattfindet.

Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung von Flüssigkeiten, insbesondere Salzschmelzen unter Einhaltung eines großen Unterschiedes zwischen der Temperatur der Flüssigkeit und der Temperatur des flüssigen Kühlmittels vor, bei der die mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Wandfläche der Kühlvorrichtung an der von der Flüssigkeit abgewendeten Seite mit Vorsprüngen bzw. Rippen versehen ist, in oder an denen sich im Abstand von dieser Wandfläche kühlmitteldurchströmte Kanäle befinden, wobei dieser Abstand sowie der Querschnitt und die Wärmeleitfähigkeit der Rippen bzw. Vorsprünge so bemessen ist, daß auf dem Wege des Wärmetransportes von 'der Flüssigkeit zum Kühlmittel ein großer Anteil des gesamten Temperaturunterschiedes der Flüssigkeit und des Kühlmittels als Temperaturgefälle zwischen der von der Flüssigkeit berührten Wandung und der Innenwandung der Kühlkanäle anfällt.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist bei dieser Vorrichtung die wirksame Kühlfläche durch Wahl der Anzahl und Anordnungen der mit Kühlkanälen versehenen Rippen bzw. Vorsprünge so bemessen, daß bei der Verwendung von Wasser als

809 787/371

Claims (6)

Kühlmittel dessen Temperatur unterhalb der Siedetemperatur, insbesondere unter der Grenze der Ablagerung von Härtebildnern (Kesselstein) liegt und die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit an keiner Stelle den Erstarrungspunkt unterschreitet. In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. _ Die Fig. 1 bis 3 stellen in Schnitten und Ansicht einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Badbehälter 1 mit einer Salzschmelze 2 dar, bei dem an der Außenwand 3 Rippen 4 vorgesehen sind, an denen sich von Kühlwasser durchströmte Kanäle 5 in Form von mit den Rippen 4 wärmeleitend verbundenen Rohren befinden. Die Fig. 3 läßt eine Anordnung der Kühlrohre 5 und die durch Pfeile angedeutete Durchflußrichtung des Kühlwassers erkennen, wobei eine Ausführung der Rippen gemäß Fig. 6 gewählt werden kann. Durch eine solche Anordnung kann erreicht werden, daß bei ausreichender Wärmeabführung aus dem Bad der Temperatursprung von der Salzschmelze zur Behälterwand so klein bleibt, daß an keiner Stelle, auch nicht in unmittelbarer Nähe der Wandung die Erstarrungstemperatur des Salzes unterschritten wird. Ebenso kann auch die Temperatur der Innenwandung der Kühlkanäle so begrenzt werden, daß bei normalem Kühlmitteldurchfluß die Temperatur des Kühlmittels überall genügend niedrig bleibt, um die erwähnten nachteiligen Erscheinungen zu vermeiden. Die Anordnung und Form der Rippen oder Vorsprünge 4 kann mannigfaltig sein. Die Rippen können ebenflächig oder gekrümmt sein, horizontal, vertikal oder schräg verlaufen sowie auch Wendel- oder Zickzackform besitzen. Sie können auch, wie bei 4a angedeutet ist, nach dem Innern des Gefäßes zu fortgesetzt sein, um die für den Wärmeübergang von der Flüssigkeit auf die Wandung zur Verfügung stehende Fläche zu vergrößern. In den Fig. 4 bis 6 sind einige Ausführungsformen dargestellt. Um die Außenabmessungen der Bäder möglichst klein zu halten, können die Rippen entsprechend der Fig. 5 auch geknickt ausgeführt sein. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Kühlvorrichtung als Tauchkühler ausgebildet sein, der aus einem flüssigkeitsdichten Hohlkörper 7 (Fig. 7 und 8) besteht, dessen Innenwandfläche mit Vorsprüngen bzw. Rippen 8 versehen ist, in oder an denen sich die vom Kühlmittel durchströmten Kanäle 9,10 und 11 befinden. Dabei kann bei einer Ausführung nach der Fig. 7 beispielsweise der äußere Kanal 10 zur Hinleitung und der innere Kanal 11 zur Rückleitung des Kühlmittels dienen oder umgekehrt. Ein derartiger Tauchkühler kann statt einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kühlvorrichtung oder auch zusätzlich zu dieser vorgesehen sein. Die Anordnung der Kühlkanäle 5, 9 bis 11 kann zweckmäßigerweise so erfolgen, daß deren Entleerung durch natürliches Gefälle möglich ist. Falls es erforderlich erscheint, kann zusätzlich eine Einrichtung zur Einleitung eines unter Druck stehenden Gases — beispielsweiseLuft — in die Kühlkanäle vorgesehen werden, durch welche das restliche flüssige Kühlmittel nach Beendigung des Küblprozesses aus den Kühlkanälen entfernt werden kann. Bäder der in. Rede stehenden Art sollen zuweilen längere Zeit, z.B. in Betriebspausen, im betriebswarmen Zustand gehalten werden, wobei die Kühlung abgestellt wird. Um während dieser Zeiten die Wärmeverluste, d. h. die Wärmeabgabe der Behälterwände an die umgebende Luft möglichst klein zu halten, können die Badbehälter mit einer Wärmeisolierung versehen werden. Bei einer Anordnung der Kühlvorrichtung nach der Erfindung kann dies zweckmäßig dadurch geschehen, daß die Zwischenwände zwischen den einzelnen Vorsprüngen bzw. Rippen mit einem wärmedämmenden Material ausgefüllt wenden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind hiervon verschiedene Abweichungen vor allem baulicher Art denkbar. So· können z. B. statt der an den Rippen 4 befestigten Kühlrohre 5 in diesen Rippen vorgesehene Hohlräume als Kühlkanäle dienen. Die ■KuMkanale der einzelnen Rippen können hintereinander, parallel oder auch in Gruppen parallel geschaltet werden. Zur Änderung der Kühlleistung können einzelne Kühlkanäle bzw. Gruppen von Kühlkanälen abschaltbar sein. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die erwähnten Salzbadschmelzen bzw. Warmhärtebäder beschränkt. Beispielsweise kann eine Kühlvorrichtung nach der Erfindung auch für Metallbäder vorgesehen werden, die als Kontakt- oder Abschreckbäder bei der Wärmebehandlung von draht- oder bandförmigem Material verwendet werden. Patentansprüche.-

1. Vorrichtung zur Kühlung von Flüssigkeiten, insbesondere Salzschmelzen unter Einhaltung eines großen Unterschiedes zwischen der Temperatur der Flüssigkeit und der Temperatur des flüssigen Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Wandflächen der Kühlvorrichtung an der von der Flüssigkeit abgewendeten Seite mit Vorsprüngen bzw. Rippen versehen ist, in oder an denen sich im Abstand von dieser Wandfläche kühlmitteldurchströmte Kanäle befinden, und daß dieser Abstand sowie der Querschnitt und -die Wärmeleitfähigkeit der Rippen bzw. Vorsprünge so bemessen ist, daß auf idem Wege des Wärmetransportes von der Flüssigkeit zum Kühlmittel ein großer Anteil des gesamten Temperaturunterschiedes der Flüssigkeit und des Kühlmittels als Temperaturgefälle zwischen der von der Flüssigkeit berührten Wandung und der Innenwandung der Kühlkanäle anfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Kühlfläche durch WahLder Anzahl und Anordnung der mit Kühlkanälen (5) versehenen Rippen bzw. Vorsprünge (4) so bemessen ist, daß bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel dessen höchste Temperatur unterhalb der Siedetemperatur, insbesondere unter der GrenzederAblagerung von Härtebildnern (Kesselstein) liegt und die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit (2) an keiner Stelle den Erstarrungspunkt unterschreitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Kühlung von der Warmbadhärtung dienenden Salzbädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des zur Aufnahme des Bades dienenden Behälters (1) an ihrer Außenseite mit Vorsprüngen bzw. Rippen (4) versehen ist, in oder an denen sich die vom Kühlmittel durchströmten Kanäle (5) befinden.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Kühlung von der Warmbadhärtung dienenden Salzbädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Tauchkühler ausgebildet

ist, der aus einem flüssigkeitsdichten Hohlkörper (7) besteht, dessen Innenwandflächen mit Vorsprüngen bzw. Rippen (8) versehen ist, in oder an •denen sich die vom Kühlmittel durchströmten Kanäle (9,10,11) befinden.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung

der Kühlkanäle, die deren Entleerung durch natürliches Gefälle ermöglicht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Vorsprüngen bzw. Rippen (4) mit einem wärmedämmenden Material ausgefüllt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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