DE19720428A1

DE19720428A1 - Nebelkartusche

Info

Publication number: DE19720428A1
Application number: DE1997120428
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Lell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-11-19

Description

Die Erfindung betrifft die am 15.10.96 in der Fassung vom 14.10.96 angemeldete Vorrichtung zum autarken Verdampfen bzw. Vernebeln von Flüssigkeiten.

Es werden hier weitere vorteilhafte Gestaltungen aufgezeigt, die sowohl die Fertigung der Baugruppe vereinfachen und verbilligen, als auch die Funktion stabilisieren, die die ausgesto ßene Nebelmenge bzw. den Grad der Umsetzung des Nebelfluids erhöhen und den Bereich der Anwendungsmöglichkeiten vergrößern.

Fig. 8 bis 10

(die Positionsangaben sind mit der ersten Anmeldung Nr.: 19642574 vom 15.10.96 harmoni siert, jedes Detail ist nur einfach, neu hinzugekommene Details wurden mit höheren Zahlen belegt. Die Details Nr. 1 bis 32 sind in Fig. 1 bis 7 der Anmeldung vom 15.10.96 wiedergege ben, die Details ab Nr. 33 kommen hier neu hinzu, die Nummerierung der Figuren startet hier ab 8).

Gezeichnet ist eine weitere Ausgestaltung des Heizkörpers (1) der Nebelkartusche, der wie der Heizkörper von Fig. 3, 4, 5, 6 oder 7 in den mit Nebelfluid gefüllten Topf/Gehäuse (16) ein taucht. Anders als dort ist er aber zweigeteilt in den eigentlichen Heizkörper (1) und einen Kühlkörper (44). Oder anders gesagt, die vorgestellte Lösung nähert zum einen das in den Metallkern/Heizkörper eingegossene Verdampferrohr nach Fig. 6 an, zum anderen ermög licht der Ersatz des Verdampferrohrs durch die in den Metallkern/Heizkörper eingedrehten Rillen eine bessere Anpassung der Dampfquerschnitte beim Vergrößern oder Verkleinern der Baugruppe (in der Praxis ist nicht jeder Rohrquerschnitt, der benötigt würde verfügbar, wäh rend der Querschnitt der Rille im Metallkern/Heizkörper fast beliebig gedreht bzw. angepaßt werden kann.

Der Reihe nach laufen hier, zeitlich geordnet, folgende Vorgänge ab:

Nach dem Anzünden setzt die pyrotechnische Heizmischung (8) im Metallkern bzw. Heizkör per (1 bzw. hier 48) um und heizt diesen auf. Dieser gibt seine Wärmeenergie über die Stege (45) des Rillenteils an den darübergeschobenen Kühlkörper (44) ab. Dieser erhitzt sich nun ebenfalls und das an ihm anliegende Nebelfluid (17, Fig. 1), das er schließlich verdampft.

Der noch nasse Dampf dringt in die Bohrung (32, Fig. 10) ein, strömt durch das Loch (33) und sammelt sich im oberen Sammelquerschnitt (49). Von dort strömt der Dampf in den dar unterliegenden Sammelquerschnitt (50) des Heizkörpers (48) und dann durch die Rille bzw. die evtl. mehrgängig eingedrehten Rillen (51, Fig. 9), wo er weiter erhitzt wird und in der unteren Sammelrille (52) des Heizkörpers (48) gesammelt wird. Er strömt dann in die darü berliegende Sammelrille (53) des Kühlkörpers (44), dabei durch die Bohrung (41) in die Rohr aufnahme (42), wo er dann im Austrittsrohr (47) durch den Deckel (19, Fig. 1) nach außen geleitet wird und während des Kontaktes bzw. der Verwirbelung mit der kühlen Außenluft in Nebel umschlägt.

Nur dadurch, daß der Verdampfungsraum, d. h. die Rillen (51) nun nicht mehr von der relativ kalten Nebelflüssigkeit umgeben sind und die Temperatur am Ort der Rillen sich aufgrund des Temperaturgefälles zwischen dem Heizkörperinnenraum und der jeweiligen Temperatur des außen am Kühlkörper anliegenden Nebelfluids einstellt, liegt die Verdampfungstemperatur nun erstmals deutlich über der Siedetemperatur des Nebelfluids und erreicht so die ca. 300°C, die für die spätere effektive Nebelwirkung notwendig ist.

Gleichzeitig wirkt der relativ massive Kühlkörper als Wärmesenke und als Wärmespeicher, um den gesamten Vorgang etwas zu verlangsamen.

Das Austrittsrohr (47) kann hierbei außen oder innen isoliert sein, um Wärmeverluste zu ver kleinern, weil die es umgebende Flüssigkeit nur eine Temperatur von ca. 150°C hat, der Dampf im Rohr aber mehr als 300°C.

Zur Anpassung der durch die Heizmischung (8) zur Verfügung gestellten Wärmeenergie wird entweder nur eine Rille (51) vom oberen Sammelquerschnitt (50) zum unteren Sammelquer schnitt (52) des Heizkörpers (48) in diesen eingedreht, oder auch 2, 3 oder noch mehr Rillen, um sowohl den notwendigen Strömungsquerschnitt für den Dampf zur Verfügung zu stellen, als auch um den Heizkörper selbst nicht zu sehr mechanisch zu schwächen und die Wärmeüber tragung vom Heizkörper in den noch nassen Dampf in den Rillen optimieren zu können.

Je nach dem in den Heizkörper (48) eingebrachten gesamten Strömungsquerschnitt der Rillen (51) und dem zur Verfügung gestellten Querschnitt des Austrittsrohres (47) werden mehrere Austrittsrohre (47) im Kühlkörper eingesetzt. Hierbei wird wieder jedes Austrittsrohr durch eine eigene Bohrung (41) vom gemeinsamen Sammelquerschnitt (53) versorgt.

Der Innenraum des Metallkerns/Heizkörpers (1 bzw. 48) kann wie der außen angebrachte Kühlkörper (44) oder wie schon die früher gezeigten Kühlrippen (25, Fig. 3) gerippt sein, um den Wärmeübergang der heißen pyrotechnischen Mischung an die Innenwand deutlich zu ver bessern und damit die Aufheizung und Verdampfung des Nebelfluids im Topf und dessen nachfolgenden weiteren Aufheizung zu beschleunigen.

Der Heizkörper (48) ist in den Kühlkörper (44) mittels O-Ringen (58) eingedichtet, um den während der Erhitzung des Naßdampfes in der Rille (51) gegenüber dem Topfinnenraum stark ansteigenden Dampfdruck in den Rillen halten zu können, den Naßdampf bzw. später den trockenen Heißdampf in die Rillen bzw. Sammelquerschnitte zu zwingen und kein Abblasen des hochgespannten Dampfes in den Topfinnenraum zu erlauben: Das wäre ein Nebenschluß, der die Wirkung des gesamten Verdampfungssystems stark heruntersetzen würde!

Fig. 11

Gezeichnet ist eine Schraube (54), die in die Bohrung (32) eingesetzt wird, um den Massen strom des noch nassen Dampfes in die Rillen (51) zu begrenzen und damit die Dampfqualität des aus dem Austrittsrohr (47) ausströmenden Dampfes zu optimieren.

Hierzu ist eine Düsenbohrung (55) eingebracht, sowie eine Membran (56) zur Absperrung des außen anliegenden Nebelfluids im nicht angezündeten Zustand der Heizmischung, d. h. wäh rend der gesamten Lagerzeit. Ohne Membran würde beispielsweise bei Erschütterungen immer wieder Nebelfluid durch die Bohrung (33) in die Rille (51) einfließen, die Rille damit auffül len. Bei der Anzündung der Heizmischung würde dann die hier vorher eingeflossene Fluid menge teilweise schlagartig verdampft werden und zum großen Teil unverdampft aus dem Austrittsrohr (47) ausgeschleudert werden. Das muß aber verhindert werden, weil damit der erzeugte Nebel nicht mehr rückstandsfrei wäre und die Umgebung der Nebelkartusche ver schmutzen würde! Außerdem könnte dann ein Fluidverlust über die jahrelange Lagerzeit der Kartusche nicht mehr verhindert werden.

Fig. 12

Gezeigt ist hier eine Lavaldüse (57), aufgesteckt auf das Ende des Austrittsrohres (47), um den hochgespannten trockenen Heißdampf zu beschleunigen und gleichzeitig abzukühlen. Damit schließt der Dampf schneller die Einbruchsfront, der Nebel wird weiter rückstandsfreier, die Temperatur des austretenden Heißdampfs kann weiter gesenkt werden.

Die hier gezeichnete Lavaldüse (57) steht hier nur stellvertretend für die anderen aus der Rake tentechnik bzw. der Strömungsmechanik bekannten Düsenformen.

Fig. 13

Gezeichnet ist ein einfaches Metall- oder Keramikrohr (61), in das die Heizmischung (8) ein gepreßt ist und das ganze damit zur Kartusche wird, die nach der ersten Anzündung der Heizmischung aus dem Heizkörper (1) bzw. (48) herausgezogen und wieder ersetzt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Verdampfen bzw. Vernebeln von Flüssigkeit nach Patentanspruch 1 meiner Patentanmeldung Nr. 19642574 vom 15.10.96, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper ((1) bzw. (12) der Anmeldung vom 15.10.96) der Nebelkartusche zwei geteilt ist und aus dem eigentlichen, pyrotechnisch beheizten Heizkörper (1) und einem Kühlkörper (44) besteht, der die Wärmeenergie an das außen anliegende Nebelfluid überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (1) bzw. (48) innen strukturiert ist, um den Wärmeübergang von der pyrotechnischen Heiz mischung auf den Heizkörper (1) bzw. (48) deutlich zu verbessern (größere Oberfläche)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsensystem bzw. Düsenteil (54) am Dampfeinlaß der Verdampferspirale (14) im Gehäuse (16) bzw. hier integriert im Kühlkörper (44) den Massenstrom des Nebelfluids so stark begrenzt, daß der Naßdampf durch weiteres Aufheizen restlos in trockenen hochgespannten Dampf umgesetzt werden kann

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Metallkern (1) ril lenförmige/schraubenförmige Querschnitte eingedreht sind, die beim Darüberschieben des mit den O-Ringen (48) und (45) abgedichteten Kühlkörpers (44) ein rohrähnliches System bilden und den Naßdampf beim Durchströmen weiter erhitzen; je nach Massen strom kann eine oder mehrere Rillen parallel eingedreht sein.

5. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen an einem oder beiden Enden in einen Dampfsammelkanal münden und damit gleichmäßig mit Naß dampf versorgt werden oder den Heißdampf gleichmäßig abgeben können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur eine Rille von Sammelquerschnitt (50) nach Sammelquerschnitt (52) gezogen wird, sondern parallel mehrere Rillen von einem gemeinsamen Sammelquerschnitt (50) oder (52) versorgt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkörper (44) ein Dampfauslaßsystem bestehend aus der Bohrung (41), der Rohraufnahme (42) und ei nem Austrittsrohr (47) integriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfauslaßsystem mehrfach im Kühlkörper angebracht ist, um so bei größeren Kartuschen den entstehen den Dampf schnell ableiten zu können.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rillensystem mehr fach bzw. parallel im Kühlkörper angebracht ist, um so bei größeren Kartuschen die durch die Heizmischung zur Verfügung gestellte Wärmeenergie schnell ableiten bzw. umsetzen zu können.

10. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur ein Austrittsrohr (47) im Kühlkörper steckt und den Heißdampf aus dem Sammelquerschnitt (53) abläßt, sondern parallel mehrere, die jeder für sich über eine Bohrung (41) versorgt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferspirale (14) in den Heizkörper eingegossen oder mit aufgegossen wird (Fig. 6) und dann als ganzes in das Gehäuse (16) nach Fig. 1 eintaucht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferspirale (14) auf den Heizkörper (1) aufgewickelt oder aufgeschoben wird (Fig. 5) und dann als ganzes in das Gehäuse (16) nach Fig. 1 eintaucht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Heizmischung (8) samt Anzündung nicht direkt in den Heizkörper (1) bzw. (48) einge preßt wird, sondern zunächst in ein einfaches Metallrohr (61) eingepreßt wird, das dann quasi als Kartusche erst in den Heizkörper (1) bzw. (48) eingeschoben wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Austrittsrohr (47) oder auf das Ende der Verdampferspirale (14) ein Düsensystem (57) aufgesetzt ist, das den hochgespannten Heißdampf beschleunigt, abkühlt und weiter rückstandsfrei macht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Verdamp ferspirale (14) das Rohr der Verdampferspirale ein oder mehrmals gequetscht ist und damit die gleiche Düsenwirkung erzielt wird, wie es durch die Eintrittsdüse (54) oder das Düsensystem (57) geschieht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (47) am Anfang, in der Mitte oder am Ende ein oder mehrmals gequetscht ist und damit die glei che Düsenwirkung erzielt wird, wie es durch das Düsensystem (57) geschieht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr der Verdampfer spirale (14) innen oder außen, entweder vollständig oder nur teilweise thermisch isoliert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (51) einen halb runden, einen dreieckförmigen, einen trapezähnlichen oder einen rechteckigen Quer schnitt aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (44) außen mit Querrillen (59) und/oder mit Längsrillen (60) versehen ist, um den Wär meübergang an das ihn umgebende Fluid zu verstärken und gleichzeitig die Bewegung des Fluids beim Verdampfen im Gehäuse (16, Fig. l) nicht wesentlich zu behindern.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Topf (16) ein Verdrängungsring (58) aus Metall, Kunststoff oder Keramik eingesetzt wird, um die im Topf eingefüllte Fluidmenge so auf die Menge der Heizmischung abstimmen zu kön nen, daß der Kühlkörper bzw. der Heizkörper außen möglichst vollständig mit dem Ne belfluid benetzt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß alle oben genannten Baugruppen bzw. Bauteile aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt werden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Heizmischung (8) nicht über den Kühlkörper und die Verdampfung des Nebelfluids den Druck für die Förderung des Nebelfluids in die Bohrung (32) erzeugt, sondern nur für die Erhitzung des in die Bohrung (33) eintretenden Fluids bzw. Fluid/Dampfgemisches zuständig ist und das Fluid bzw. das Fluid/Dampfgemisch über eine externe, hier nicht weiter gezeichnete Pumpe und ein extra Zuleitungsrohr oder einen Zuleitungsschlauch in die Bohrung (32) bzw. (33) gefördert wird (Entkopplung von Verdampfung und Wei tererhitzung).

23. Vorrichtung nach Anspruch 1 der Patentanmeldung 19642574, dadurch gekennzeich net, daß die pyrotechnische Heizmischung (8) nicht über den Heizkörper mit Verdam pferspirale (14) den Druck für die Förderung des Nebelfluids erzeugt, sondern nur für die Erhitzung des in die Verdampferspirale eintretenden Fluids bzw. Fluid/Dampfgemisches zuständig ist und das Fluid bzw. das Fluid/Dampfgemisch über eine externe, hier nicht weiter gezeichnete Pumpe und ein extra Zuleitungsrohr oder einen Zuleitungsschlauch gefördert bzw. in die Verdampferspirale (14) eingespritzt wird (Entkopplung von Ver dampfung und Weitererhitzung).

24. Vorrichtung nach diesem Anspruch 1 oder Anspruch 2 der Patentanmeldung 19642574, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmischung (8) in der Art einer Kartusche ausge führt und in den Heizblock eines herkömmlich mit elektrischen Heizkörpern beheiztes Nebelgerät eingeschoben wird, um diesem damit Autarkle zu geben.

25. Vorrichtung nach diesem Anspruch 1 oder Anspruch 2 der Patentanmeldung 19642574, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrotechnisch beheizte Heizkörper (1) in den großen Heizkörper eines herkömmlich mit elektrischen Heizkörpern beheiztes Nebelgerät einge schoben wird, um ihm damit Autarkie zu geben.

26. Vorrichtung nach diesem Anspruch 1 oder Anspruch 2 der Patentanmeldung 19642574, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmischung (8) durch eine Drahtseele aus Magne sium oder aus einer Legierung, die bei Stromdurchgang Energie freisetzt, angezündet wird und damit weniger Zündenergie in Form elektrischer Energie benötigt wird.

27. Vorrichtung nach diesem Anspruch 1 oder Anspruch 2 der Patentanmeldung 19642574, dadurch gekennzeichnet, daß in die Heizmischung (8) Zusatzstoffe gemischt sind, die sie besser pressen lassen, die ihr ein besseres Anzündverhalten selbst bei tiefsten Tempe raturen geben oder einfach die zu ihrer Anzündung benötigten Energie herabsetzen.