DE3233577A1 - DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF A FLUID - Google Patents
DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF A FLUIDInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Strömungsmittels, insbesondere zur Steuerung der Temperatur eines Strömungsmittels, welches im Zustand einer Bewegung gehalten wird.The invention relates to a control device the temperature of a fluid, in particular to control the temperature of a fluid which is in the state of a Movement is kept.
Vorrichtungen zur Agitation oder Bewegung eines flüssigen oder gasförmigen Strömungsmittels, bei denen eine Steuerung der Temperatur des bewegten oder agitierten Strömungsmittels erwünscht ist, sind hinreichend bekannt. Allgemein enthält eine solche Vorrichtung einen Agitator oder ein Pumpenrad zur Erwirkung der gewünschten Bewegung des Strömungsmittels, sowie Heiz- oder Kühlelemente zur Erwirkung der gewünschten Temperatursteuerung. Devices for agitation or movement of a liquid or gaseous fluid, in which a control of the Desired temperature of moving or agitated fluid are well known. In general, such a device contains an agitator or an impeller for Achieving the desired movement of the fluid, as well as heating or cooling elements to achieve the desired temperature control.
Bei Öfen mit. einem Ventilator zur Luftumwälzung wird beispielsweise die Wärme mittels herkömmlicher Heizelemente in dom Ofen geliefert, die häufig in den Ofenwänden angeordnet sind. .Ähnlich werden in anderen Vorrichtungen dieser Art wie Flüssigkeitstanks, die mit Rühreinrichtungen ausgestattet sind, Klimaanlagen, Trocknern, mobilen Heiz- und Kühleinrichtungen und dergleichen, gesonderte Heiz~ und Kühlelemente in Berührung mit dem Strömungsmittel benutzt, die häufig in den "Wänden des Gefäßes oder der Kammer angeordnet sind, die das Strömlingsmittel enthält, oder durch welche das Strömungsmittel hindurchgeführt wird.For ovens with. a fan for air circulation is for example the heat is supplied in the furnace by means of conventional heating elements, which are often arranged in the furnace walls. .Similarly, in other devices of this type such as Liquid tanks equipped with stirring devices, air conditioning systems, dryers, mobile heating and cooling devices and the like, separate heating and cooling elements used in contact with the fluid, which are often used in the "Walls of the vessel or chamber are arranged which contain the fluid, or through which the fluid is passed through.
Bei Vorrichtungen dieser Art ist es häufig schwierig, eine gute Wärmeübertragung auf und/oder von dem Strömungsmittel zu erzielen. Zusätzlich hat es sich als schwierig erwiesen, eine wirklich gleichmäßige Temperatur innerhalb des gesamten Strömungsmittels zu erzielen, mit dem Ergebnis, daß häufig "Wärmeflecke auftreten. Darüber hinaus kann ein Versagen oder eine Fehlfunktion entweder des Agitators oder der Heiz-/Kühleinrichtung zu einer Überhitzung oder Unterkühlung des Strömungsmittels führen, wenn nicht geeignete Verriegelungsoder Sperreinrichtungen zwischen diesen Elementen vorgesehen sind. Schließlich verursachen die in einer solchen herkömmlichen Anlage verwendeten Agitationseinrichtungen und Heiz-/ Kühleinrichtungen häufig eine übermäßige Zunahme in den Herstellungskosten sowie auch im Betrieb dieser Anlage.With devices of this type, it is often difficult to obtain a to achieve good heat transfer to and / or from the fluid. In addition, it has proven difficult achieve a truly uniform temperature throughout the fluid, with the result that frequent In addition, there may be a failure or malfunction of either the agitator or the heater / cooler lead to overheating or subcooling of the fluid if inadequate locking or locking devices are provided between these elements are. Finally, the agitation equipment and heating / Cooling equipment often causes an excessive increase in the cost of manufacture as well as the operation of this equipment.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Strömungsmittels zu schaffen, bei welcher die Wärme wirksamer übertragen wird, während gleichzeitig eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt wird.It is therefore the object of the invention to provide a device for controlling the temperature of a fluid, in which the heat is transferred more efficiently while at the same time providing a substantially uniform temperature distribution is achieved.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Strömungsmittels, welche kompakt und weniger kostspielig· herzustellen und zti betreiben ist als gegenwärtig verfügbare Anlagen,A particular feature of the invention is its creation a device for controlling the temperature of a fluid, which are compact and less expensive to manufacture and operate than currently available systems,
Diese und weitere Merkmale gellen für Fachleute auf diesemThese and other features apply to those skilled in the art at this point
Gebiet ersichtlich aus der Beschreibung der folgenden Erfindung hervor.Field will be apparent from the description of the following invention emerged.
In den beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der Anmeldung bilden, zeigen:In the accompanying drawings, which form a part of the application, show:
Fig. 1 einen schematischen senkrechten Schnitt durch die rechte Hälfte eines Ventilatoreinbaus gemäß der Erfindung undFig. 1 is a schematic vertical section through the right half of a fan installation according to the invention and
Fig. 2 einen senkrechten schematischen Schnitt durch einen Luftumwälzofen, der die in Fig» 1 gezeigte Ventilatoranordnung verkörpert.Fig. 2 is a vertical schematic section through a Air circulation furnace which has the fan arrangement shown in FIG embodied.
Gemäß den obigen Merkmalen ist die Erfindung gerichtet auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Ströinungsmittels und enthält einen Agitator, der zur Bewegung des StrömungS-mittels angeordnet ist und mit ihm verbundene Heia- und ICühleinrichtungen enthält, die zur Ervirkung eines ¥ärme aus teats ehe s mit dem Strömungsmittel durch die Oberfläche des Agitators angeordnet sind. Das Strömungsmittel, dessen Temperatur durch Erwärmung, Kühlung oder Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur gesteuert wird, kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein verflüssigter Feststoff sein.In accordance with the above features, the invention is directed to an apparatus for controlling the temperature of a fluid and contains an agitator which is used to move the flow medium is arranged and heating and cooling devices connected to it contains, which to achieve a ¥ poor from teats before s with the fluid through the surface of the agitator are arranged. The fluid, its temperature by heating, cooling or maintaining a constant Temperature is controlled, can be a gas, a liquid or be a liquefied solid.
Der Agitator, welcher ein Ventilator zum Umwälzen eines Gases oder wahlweise ein Pumpenrad oder andere Rührvorrichtung fürThe agitator, which is a fan for circulating a gas or optionally an impeller or other stirring device for
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eine Flüssigkeit sein kann, weist allgemein eine Anzahl Schaufeln auf. Diese Schaufeln enthalten elektrische Heizelemente oder wahlweise Kanäle, durch welche ein Wärmeaustaus chmediuni zur Erwirkung einer Erwärmung oder Kühlung hindurchgeführt werden kann. Wo elektrische Heizelemente verwendet werden, können diese an eine äußere Stromquelle oder an einen Generator angeschlossen sein, der von einem Motor für den Ventilator angetrieben wird. In dem letztgenannten Fall arbeiten die Heizelemente nur dann, wenn das Pumpenrad gedreht wird, so daß die Vorrichtung effektiv mit einem Selbstschutz ausgestattet oder bruchsicher ist. Zusätzlich können im Bereiche der Schaufeln Einrichtungen zum Komprimieren des Strömungsniittels vorgesehen sein, was somit zu einer verbesserten Wärmeübertragung führt.can be a liquid generally has a number Shovels up. These blades contain electrical heating elements or optionally channels through which an exchange of heat chmediuni can be passed through for heating or cooling. Where electric heating elements are used, they can be connected to an external power source or to a generator powered by a Motor for the fan is driven. In the latter case, the heating elements only work when that Pump wheel is rotated, so that the device is effectively equipped with a self-protection or break-proof. Additionally devices for compressing the flow medium can be provided in the region of the blades, which is thus leads to improved heat transfer.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung' ist insbesondere geeignet zur Vex-wendung in Öfen, Derartige Öfen umfassen vorzugsweise ein Gehäuse in Kombination mit der Agitationsvorrichtung gemäß der Beschreibung, wobei sich der Agitator in dem Gehäuse befindet vmd von einem Motor angetrieben wird, der sich außerhalb des Gehäuses befindet. Derartige öfen können eine von dem Außengehäuse beabstandote innere Kammer aufweisen und dei' Agitator in diesem Zwischenraum angeordnet sein. Der Agitator ist so angeordnet, daß er Gas aus dor inneren Kammer ansaugt, einen Wärmeaustausch mit dem Gas bewirkt und dann daß Gau in die Innenkammor zurück umwälzt. Ähnliche AnordnungenThe device according to the invention is particularly suitable for use in ovens. Such ovens preferably comprise a housing in combination with the agitation device according to the description, the agitator being located in the housing and being driven by a motor which is located outside the Housing is located. Such ovens can have an inner chamber that is at a distance from the outer housing and the agitator can be arranged in this intermediate space. The agitator is arranged so that it draws gas from the inner chamber, effects a heat exchange with the gas and then circulates Gau back into the inner chamber. Similar arrangements
können bei Vorrichtungen zur Agitation und Temperatursteuerung von flüssigen Strömungsmitteln verwendet werden.can be used in devices for agitation and temperature control of liquid fluids.
Durch Verwendung der vorliegenden Vorrichtung wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Strömungsmittels bei hochgradig wirksamen Wärmeaustauschraten erzielt, da eine größere Wärmeableitung je Flächeneinheit der Heizeinrichtung gegeben ist. Somit kann der Strahlungsbereich reduziert und eine kleinere Wärmequelle verwendet werden. Außerdem führt die im wesentlichen totale Wärmeübertragung auf das in Bewegung befindliche Strömungsmittel zu der im wesentlichen vollständigen Ausschaltung von Wärmeflecken, und das Nichtvorhandensein von Reihen von Heiz-/Kühlelementen führt zu einer Herabsetzung des Druckabfalls an der Vorrichtung. Ferner wird, bei Anwendungsfällen wo eine Richtungssteuerung der Strömungsmittel erwünscht ist, dies leichter bei Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielt. Darüber hinaus schafft die Verwendung einer einzelnen Einheit zur Erzielung der Bewegung und Temperatursteuerung des Strömungsmittels ein System, welches billiger, sowie auch kleiner und damit raum- und gewichtssparend ist. Außerdem wird der Energieverbrauch vermindert und eine Standardisierung vex-einfacht, was somit die Kosten induziert und die Wartung einfacher macht. Weitere Ersparnisse durch Wirtschaftlichkeit werden erreicht durch Verwendung eines eingebauten Energietransformators in der Vorrichtung,By using the present device, a uniform Temperature distribution within the fluid is achieved at highly efficient heat exchange rates as a greater heat dissipation per unit area of the heating device is given. Thus, the radiation area can be reduced and a smaller heat source can be used. In addition, the essentially total heat transfer leads to the in motion located fluids to the substantially complete elimination of heat spots, and the absence of Rows of heating / cooling elements lead to a reduction in the Pressure drop across the device. Further, in applications where directional control of the fluids is desired this is achieved more easily when using the device according to the invention. It also creates the use a single unit to achieve the movement and temperature control of the fluid a system, which is cheaper, as well as smaller and thus space and weight saving. In addition, the energy consumption is reduced and vex-simplifies standardization, which thus induces costs and makes maintenance easier. Further Savings through economy are achieved by using a built-in energy transformer in the Contraption,
Im einzelnen enthält die in Fig. 1 gezeigte Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Elektromotor 11 mit einer holilen Antriebswelle 12, an deren unterem Ende ein Ventilator 13 gelagert ist. Der Motor 11 wird über eine Sohleifringanordnung i4 mit Energie versorgt und ist mittels einer Platte 16, die einen Hubgriff 17 trägt, mit einem Wärmeisolierpflock 15 verbunden.In detail, the arrangement shown in Fig. 1 according to the present invention includes an electric motor 11 with a holilen drive shaft 12, at the lower end of which is a fan 13 is stored. The engine 11 is via a slip ring assembly i4 powered and is by means of a plate 16, which carries a lifting handle 17, with a heat insulating peg 15 connected.
Die Welle 12 läuft in dem Motor 11 mittels eines Planlagers 18 um und trägt eine Wärmeverteilungsplatte 19» welche sich radial zwischen dem Motor 11 und dem Isolierpflock 15 erstreckt,The shaft 12 rotates in the motor 11 by means of a flat bearing 18 and carries a heat distribution plate 19 »which is extends radially between the motor 11 and the insulating peg 15,
Der Ventilator 13 enthält sechs Rippen 21, von denen nur eine gezeigt ist. Jede Rippe 21 trägt eine Schaufel 22, welche ein schematisch durch die gestrichelte Linie 23 gezeigtes elektrisches Heizelement enthält. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schaufeln 22 aus CHROMALOX (eingetragenes Warenzeichen) gebildet. Das Heizelement 23 wird über hitzebeständige Kabel Zk, welche an dieselbe Energiequelle wie der Motor 12 angeschlossen sind, mit Strom versorgt. In der vorliegenden Ausfuhz^ungsforiH bestehen die Kabel aus PYROTENEX (eingetragenes "Warenzeichen), Die Wärmemenge, welche über die Welle 12 zu dem Motor 11 zurückströmt, wird durch die Abloitungsplatte 19 einen annehmbaren"Wert vermindert,The fan 13 includes six ribs 21, only one of which is shown. Each rib 21 carries a vane 22 which contains an electrical heating element shown schematically by the dashed line 23. In the present embodiment, the blades 22 are made of CHROMALOX (registered trademark). The heating element 23 is supplied with current via heat-resistant cables Zk, which are connected to the same energy source as the motor 12. In the present embodiment, the cables are made of PYROTENEX (registered "trademark). The amount of heat which flows back via the shaft 12 to the motor 11 is reduced by an acceptable" value by the dissipation plate 19,
Fig« 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 bei Verkörperung inFIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 embodied in FIG
einem l-Järmeumwälzofen, der in diesem Fall ein Niedrigtemperaturglühofen ist, welcher bei Temperaturen bis zu 700°C arbeitet.an oil heating furnace, which in this case is a low-temperature annealing furnace which works at temperatures up to 700 ° C.
Der Ofen bestellt aus einem äußeren Gehäuse 31 mit zwei Schichten aus hitzebeständigem Material zur Wärmeisolierung und einer inneren Kammer 32 aus I8/8 rostfreiem Stahl. Das Gehäuse 31 hat in seiner oberen ¥and eine Öffnung, welche den Isolierstöpsel 15 aufnimmt. Dieser stellt den Motor 11 und den Ventilator 13 in ihren Lagen fest, bei Anordnung des Motors 11 außerhalb und oberhalb des Gehäuses 31 und des Ventilators 13 innerhalb des Gehäuses 31 j jedoch oberhalb der Kammer 32. Der Ofen steht auf Beinen 33, von denen zwei gezeigt sind.The oven is made up of an outer casing 31 with two layers made of heat-resistant material for thermal insulation and an inner chamber 32 made of I8 / 8 stainless steel. The housing 31 has an opening in its upper ¥ and which receives the insulating plug 15. This provides the motor 11 and the Fan 13 fixed in their positions when the motor is arranged 11 outside and above the housing 31 and the fan 13 within the housing 31 j but above the chamber 32. The stove stands on legs 33, two of which are shown.
Die Kammer 32 ist an dem Gehäuse 31 befestigt und unter .Belassung eines Zwischenraumes 3^ auf allen Seiten von ihm auf Abstand gehalten. Die Kammer 32 hat eine Öffnung 35 in ihrer Oberseite unmittelbar unterhalb dos Ventilators 13» während ihre Unterseite in Form eines Gitters 36 ausgebildet ist.The chamber 32 is attached to the housing 31 and kept at a distance from it on all sides, leaving a gap 3 ^. The chamber 32 has an opening 35 in its upper side immediately below the ventilator 13 'while its lower side is designed in the form of a grille 36 .
Im Betx-ieb wird dem Motor 11 und den Heizelementen 23 in den Schaufeln 22 Energie zugeführt. Während der Ventilator 13 umläuft, erwärmen daher die Schaufeln 22 die Luft, welche sie unmittelbar umgibt, und bewegen diese Luft nach aufien und nach unten in Richtung des Pfeiles A in dem Zwischenraum Jh zwischen der Kammer 32 und dem Gehäuse 31, Um diese erwärmte Luft zu ersetzen, wird in Richtung des Pfeiles B undIn the Betx-ieb the motor 11 and the heating elements 23 in the blades 22 are supplied with energy. While the fan 13 is rotating, the blades 22 therefore heat the air which immediately surrounds them and move this air up and down in the direction of arrow A in the space Jh between the chamber 32 and the housing 31, around this heated air to replace is in the direction of arrow B and
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durch, die Öffnung 35 Luft durch die Innenkammer 32 nach oben gezogen. .Diese Luft wird dann durch die vorher erwärmte Luft verdrängt, die durch, den Zwischenraum "}k und über das Gitter 36 in die Kammer 32 einströmt. Es ist somit ersichtlich, daß die Luft in dem Ofen durch den Ventilator I3 erwärmt und umgewälzt wird und so den Ofen und jeglichen Inhalt innerhalb der Kammer 32 erwärmt.through, the opening 35 air is drawn through the inner chamber 32 upwards. This air is then displaced by the previously heated air which flows through the space "} k and via the grille 36 into the chamber 32. It can thus be seen that the air in the furnace is heated and circulated by the fan I3 and so heats the oven and any contents within chamber 3 2.
Obwohl nicht gezeigt, können in dem Zwischenraum 3^ Leitplatten angeordnet sein, um das erwünschte Luftstromschema zu erzielen. Ferner ist dem Ofen eine Steueranlage (nicht gezeigt) zugeordnet, welche eine Anzahl Temperatursensoren an verschiedenen Stellen innerhalb des Ofens enthält, die rnit einer Steuereinrichtung verbunden sind. Die Steuereinrichtung stellt d5.e Energie zufuhr zum Motor 1 1 und zu den Heizelementen 23 in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur und den von den Sensoren gemessenen Temperaturen ein, so daß der Umwälzungsgrad und die zugeführte Wärmemenge jeweils erhöht oder verringert werden können, um eine gleichmäßige Temperaturverteiltmg bei dein gewünschten Wert zu erzielen.Although not shown, 3 ^ guide plates in the space be arranged to achieve the desired airflow scheme. Furthermore, the furnace is a control system (not shown), which has a number of temperature sensors at various points within the furnace, which are connected to a control device. The control device provides d5.e energy supply to the motor 1 1 and to the heating elements 23 depending on the desired temperature and the temperatures measured by the sensors, so that the degree of circulation and the amount of heat supplied respectively can be increased or decreased in order to achieve an even temperature distribution at your desired value achieve.
!fahrend es bcvox"zugt wird, die Heiz- oder Kühleinrichtungen in dem Agitator, zum Beispiel in den Schaufeln eines Agitators vom Ventilatortyp anzuordnen, ist darauf hinzuweisen, daß die Hoiz- und Iüihleinrichtungcn einen Teil der Oberfläche des! when it is bcvox "added, the heating or cooling devices to be arranged in the agitator, for example in the blades of a fan-type agitator, it should be noted that the Hoiz- und Iüihleineinrichtungcn part of the surface of the
Agitators bilden können« Die Heiz- oder Kühleinrichtungen
können wahlweise auf der Oberfläche des Agitators angeordnet
sein und somit einen Teil der Oberfläche des Agitators bilden, durch welche der Wärmeaustausch stattfindet.Agitators can form «the heating or cooling devices
can optionally be arranged on the surface of the agitator
and thus form part of the surface of the agitator through which the heat exchange takes place.
Sowohl CHRONALOX als auch ΡΎΒΟΤΕΝΕΧ, auf die oben Bezug
genommen wurde, sind durch Warenzeichen geschützte Materialien und enthalten ein Heizelement innerhalb einer hitzebeständigen
Umhüllung mit einem dazwischen angeoi'dneten Isoliermaterial
wie beispielsweise Glimmer.Both CHRONALOX and ΡΎΒΟΤΕΝΕΧ, referring to the above
are trademarked materials and contain a heating element within a heat resistant envelope with an insulating material in between
such as mica.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: OMI INTERNATIONAL CORP. (EINE GESELLSCHAFT N.D.GES |
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8131 | Rejection |