DE2940828C2

DE2940828C2 - Vorrichtung zum Verhindern von Dampfblasenbildung in einem geschlossenen Leitungssystem

Info

Publication number: DE2940828C2
Application number: DE19792940828
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing.(grad.) 7302 Ostfildern Fröschle
Original assignee: Single Thermogeraetebau & Co 7314 Wernau De GmbH
Current assignee: Single Thermogeraetebau & Co 7314 Wernau De GmbH
Priority date: 1979-10-09
Filing date: 1979-10-09
Publication date: 1984-09-27
Also published as: DE2940828A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern von Dampfblasenbildung in einem geschlossenen Leitungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Zeitschrift Kunststoffe-Plastics 1 — 1979, Seiten 11 bis 20 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Wasserdruck des örtlichen Wassernetzes als Hilfsenergie verwendet, wozu das Leitungsr.ystem an das Wassernetz anzuschließen ist. In diesem Falle ist man stets von den Druckverhältnissen und Druckschwankungen im Wassernetz abhängig, so daß die Maximaltemperatur des Mediums oft nicht erreichbar ist, weil nicht immer gewährleistet ist, den entsprechenden Druck zur Verfugung zu haben. Bei dieser am häufigsten praktizierten Maßnahme zur Erzeugung der Hilfsenergie ist der weitere Nachteil in Kauf zu nehmen, daß das im Wassernetz anstehende, nicht zur Vermeidung von Korrosionsschäden aufbereitete Wasser direkt in den Kreislauf des Mediums einströmen kann. Berücksichtigt man, daß diese Verfahren besonders zur Heizung und gegebenenfalls Kühlung sowie zur Konstanthaltung gewünschter Arbeitstemperaturen bei Spritzgußwerkzeugen, Zylindern, Kalandern, Walzen usw. Anwendung finden, wird deutlich, welche Störungen und Gefahren für den Betrieb solcher Maschinenelemente aus der Notwendigkeit diese Verfahren mit extrem zu erzeugender Hilfenergie durchführen zu müssen, erwachsen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß sie ohne Zuführung von Hilfenergie und damit für zu beheizende technische Einrichtungen gefahrlos zu betreiben ist

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Die Erfindung basiert damit auf der Erkenntnis, den in einem abgeschlossenen System bei der Erwärmung des Mediums entstehenden Dampf zur Erzeugung des Oberdruckes zu benutzen und diesen hierzu in einem vom umgewälzten Medium durchflossenen abgeschlossenen und teilweise mit dem flüssigen Medium gefüllten Ausdehnungsraum zu sammeln. Das sich hierbei aufbauende Dampfpolster erzeugt den im System erforderlichen Überdruck zur Verhinderung von Dampfblasenbildung im überhitzten Medium.

Aufgrund dessen, daß sich der Betrieb in einem geschlossenen System vollzieht unterbleibt im Zustand des Gleichgewichtes die Dampfbildung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß dem umlaufenden Medium im Ausdehnungsgefäß ein erheblich größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht als im übrigen Leitungssystem, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Ausdehnungsgefäß erheblich geringer ist als im übrigen Leitungssystem.

Vorteilhaft ist es, wenn in das Ausdehnungsgefäß eine mit einem Ventil verschließbare Leitung zum Nachfüllen des flüssigen Mediums einmündet, insbesondere kann die Leitung mit einem zur Umgebung hin offenen Einfüllstutzen in Verbindung stehen. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Leitung über eik Ventil mit einer Medienzufuhr verbindbar ist in welcher das Medium unter einem höheren Druck steht als in dem abgeschlossenen Leitungssystem. Dabei ist das Ventil vorzugsweise ein durch einen Niveaufühler im Ausdehnungsgefäß steuerbares Magnetventil.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Leitung unterhalb der höchsten Stelle in das Ausdehnungsgefäß einmündet.

In der Zeichnung i.^ct ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung soll beispielsweise dazu dienen, ein in aer Zeichnung strichpunktiert angedeutetes Spritzgußwerkzeug 10 aufzuheizen und auf einer konstanten Temperatur von beispielsweise 150° zu halten. Als Heizmedium soll Wasser dienen, das zur Konstanthaltung der gewünschten Arbeitstemperatur des Spritzgußwerkzeuges in der Vorrichtung entsprechend temperiert wird.

Die Vorrichtung weist zwei Rohranschlüsse 12, auf, mit deren Hilfe sie an entsprechende Kanalanschlüsse des Spritzgußwerkzeuges 10 anschließbar ist. Rohranschluß 12 gehört zu einer Vorlaufleitung 16, aus der aufgeheiztes Wasser dem Spritzgußwerkzeug zugeführt wird, während Rohranschluß 14 zu einer Rücklaufes leitung 18 gehört, über die das das Spitzgußwerkzeug verlassende abgekühlte Wasser einem aufrechtstehenden Ausdehnungsgefäß 20 zuführbar ist. Die Rücklaufleitung mündet im Bereich des Bodens 22 in das Ausdeh-

nungsgefäß ein, wobei der sich innerhalb des Ausdehnungsgefäßes befindende EirdaBstutzen 24 einen erheblich größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die Rücklaufleitung. Der obere Teil des Ausdehnungsgefäßes 20 enthält einen Ausdehnungsraum 25. In einem Abstand oberhalb der Rücklaufleitung ist das Ausdehnungsgefäß mit einer Leitung 26 zum Auffüllen des Leitungssystems mit Wasser ausgestattet, die einen Einfüllstutzen 28 zum manuellen Eingießen von Wasser besitzt An der Leitung 26 ist außerdem eine am Wassernetz anschließbare Zuführleitung 30 angeschlossen, in der ein Rückschlagventil 32 sowie ein Magnetventil 34 angeordnet sind. Sofern der Vorrichtung über die Zuführleitung 30 Wasser zugeführt oder der Ausdehnungsraum 25 geschlossen werden soll, kann der Einfüllstut- zen 28 mittels eines Absperrventils 36 verschlossen werden.

Im unteren Teil des Ausdehnungsgefäßes 20 ist ein als Niveaufühler 38 dienender Schwimmerschalter angeordnet, durch welchen das Magnetventil 34 steuerbar und gegebenenfalls die Umwälzpumpe abschaltbar ist.

Im Ausdehnungsgefäß ist im Abstand vorn Einlaßstützen 24 der Rücklaufleitung 18 ein Auslaßstutien 40 einer Verbindungsleitung 42 angeordnet, dessen Strömungsquerschnitt ungefähr demjenigen der Rücklaufleitung 18 entspricht Die Verbindungsleitung 42 verbindet das oben geschlossene Ausdehnungsgefäß 20 mit zwei in Reihe hintereinander geschalteten, regelbaren, elektrisch beheizten Durchlauferhitzern 44,46, die über eine Verbindungsleitung 48 mit einem Durchteufkühler 50 verbunden sind. In diesen wird erwärmtes Wasser am Behälterunterteil eingeleitet Im Bereich seines oberen Endes ist die Vorlaufleitung 16 angeschlossen.

Am oberen Ende des Durchlaufkühlers sind eine Kühlwasserzuflußleitung 52 sowie eine Kühlwasserabflußleitung 54 angeschlossen, über die zu Kühlzwecken des auf einer gewünschten Temperatur zu haltenden, das Heizmedium bildenden Wassers eine im Durchlaufkühler 50 vorgesehene Kühlschlange 56 mit Kühlwasser versorgt wird.

Ein Regle. 58 zur Vorwahl einer gewünschten Wassertemperatur steht über eine elektrische Leitung 60 mit den beiden Durchlauferhitzern 44, 46 in Verbindung. Des weiteren ist durch diesen über eine elektrische Leitung 62 ein in die Kühlwasserzuflußleitung 52 zwischengeschaltetes Magnetventil 64 zur Regelung der Kühlwasserzufusir in den Durchlaufkuri.hr 50 steuerbar. Über eine weitere elektrische Leitung 66 ist der Regler mit einem in die Vorlaufleitung 16 eingebauten Temperaturfühler 68 verbunden, durch welchen die Vorlauftemperatur des als Heizm-edium dienenden Wassers erfühlt und durch den Regler 58 zum Ansteuern der Durchlauferhitzer 44, 46 oder des Durchlaufkühlers 50 ausgewertet wird.

Eine Umwälzpumpe 70 liegt in der das Ausdehnungsgefäß 20 mit dem Durchlauferhitzer 44 verbindenden Verbindungsieitung 42, durch die das als Temperiermedium dienende Wasser in dem durch das Leitungssystem der Vorrichtung durch die an diesem angeschlossenen Kanäle des Spritzgußwerkzeuges definierten Tempe- bo rierkreislauf umgewälzt wird.

Die Rohrleitungen der Vorrichtung bilden in Verbindung mit den an diesen angeschlossenen Durchflußkanälen des Spritzgußwerkzeuges ein in sich geschlossenes Leitungssystem, das auch gegenüber seiner Umgebung abgeschlossen ist, sofern das Absperrventil 36 der Leitung 26 des Ausdehnungsgefäßes 20 geschlossen ist.

Im folgenden wird dit Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.

Es sei angenommen, daß die Vorrichtung und die an dieser angeschlossenen Kanäle des SprilzguSwerkzeages vorschriftsmäßig mit Wasser gefüllt sind und das Spritzgußwerkzeug auf eine gewünschte Temperatur von beispielsweise 150⁰C aufgeheizt und auf dieser Temperatur konstant gehalten werden soll.

Die vorschriftsmäßige Füllung der Vorrichtung ist dabei gegeben, wenn das Wasser im Unterteil des Ausdehnungsgefäßes 20 einen vorbestimmten, vom Schwimmerschalter überwachten Wasserstand erreicht hat dessen Niveau sich im Abstand unterhalb der Fülleitung 26 des Ausdehnungsgefäßes 20 befindet die ihrerseits unterhalb der höchsten Stelle in dieser einmündet

Während des Umwälzens des Wassers erfolgt in den Durchlauferhitzern 44, 46 dessen Aufheizung, wobei durch den durch den Regler 58 gesteuerten Betrieb von Durchlauferhitzern und Durchlaufkühler 50 das aufgeheizte Wasser auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird. Die Regelgenauigkeit kann bei ±2° C und bei einer elektronischen Ausrüstung -izs Reglers 58 bei ±0,5° C liegen.

Im Ausdehnungsgefäß läßt sich das beim Anfahren der Vorrichtung nach Erreichen des Siedepunktes verdampfende Wasser vom übrigen Wasser trennen, indem durch die Differenz der Strömungsquerschnitte beider Stutzen 24,40 die Strömungsgeschwindigkeit im Unterteil des Ausdehnungsgefäßes gegenüber derjenigen im übrigen Leitungssystem zwangsläufig erheblich verringert wird.

Durch die dadurch erzielte Verweilzeit des Wassers im Ausdehnungsgefäß können sich in diesem Dampfblasen vom Wasser separieren, indem der Dampf in den abgeschlossenen Ausdehnungsraum 25 eintreten kann und dort ein den im System benötigten Überdruck erzeugendes Dampfpolster hildet.

In der Vorrichtung wird also der oberhalb des Siedepunktes des Wassers entstehende Dampf unmittelbar zur Drucküberlagerung benutzt Dabei kommt di<? Vorrichtung mit einem geringen Umlaufvolumen aus und zeichnet sich durch schnell ansprechbare Regelung sowie liohe Strömungsgeschwindigkeit aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verhindern von Dampfblasenbildung in einem geschlossenen Leitungssystem, in dem ein über seinen Siedepunkt erhitztes, unter Oberdruck stehendes Medium umgewälzt wird, wobei ein teilweise mit flüssigem Medium gefülltes Ausdehnungsgefäß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium das Ausdehnungsgefäß (20) durchströmt und der Flüssigkeitsspiegel im Ausdehnungsgefäß (20) oberhalb des Flüssigkeitsabflusses (40) gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem umlaufenden Medium im Ausdehnungsgefäß 20 ein erheblich größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht als im übrigen Leitungssystem, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Ausdehnungsgefäß (20) erheblich geringer ist als im übrigen LeUangssystem

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ausdehnungsgefäß (20) eine mit einem Ventil (36) verschließbare Leitung (26) zum Nachfüllen des flüssigen Mediums einmündet

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (26) mit einem zur Umgebung hin offenen Einfüllstutzen (28) in Verbindung steht

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß die Leitung (26) über ein Ventil (34) mit einer Medienzufahr verbindbar ist in welcher das Medium unter eiF.srp, höheren Druck steht als in dem abgeschlossenen Leitung »system.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (34) ein durch einen Niveaufühler (38) im Ausdehnungsgefäß (20) steuerbares Magnetventil ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Leitung (26) unterhalb der höchsten Stelle in das Ausdehnungsgefäß (20) einmündet.