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Kochkessel sowie andere Gefäße, in denen Werkstoffe einer physikalischen
oder chemischen Behandlung unterworfen werden Insbesondere in der Celluloid-und
in der Galalithindustrie, aber auch in sonstigen Industrien ergibt sich Idie Aufgabe,
Werkstoffe bei genau vorgeschriebener, allmählich sich steigern der und nirgends
zu überschreitender Temperatur zu behandeln, weil einerseits der durchzuführende
chemische oder physikalische Vorgang erst bei einer gewissen genau vorgeschriebenen
Mindesttemperatur beginnt und bei etwas höheren Temperaturen sich fortsetzt, anderseits
schon bei geringer Überschreitung der jeweils vorgeschriebenen Temperatur das Erzeugnis
geschädigt werden würde. In den eingangs genannten Industrien werden die Gefäße,
innerhalb deren die Behandlung stattfindet, Härtekessel genannt.
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Das Wesen der Erfindung liegt nun darin, daß in die Härtekessel o.
dgl. taschenförmige Körper eingebaut sind, die je eine Heizschlange oder sonstige
Heizmittelleitung und um diese herum ein Zwischenmedium aufnehmen, das die vom Heizmittel
aufigenommene Wärme in gleichmäßiger Verteilung an den Inhalt des Härtekessels o.
dgl. weitergibt. Das Zwischenmedium dient hier also als Mittel zum Vergleichmäßigen
der Wärmeverteilung und zum Verhindern jeglicher örtlichen Überhitzung der zu behandelnden
Stoffe.
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Es ist bereits bekannt, ein mit Wasser gefülltes Gefäß mit einem
Mantel zu versehen, in dessen unterem Teil sich eine WasserfüIlung befindet, welche
von einer Heizschlange durchsetzt wird, bevor diese in den Innenraum des Gefäßes
weitergeht. Dort hat die Wasserfüllung des Mantels lediglich die Aufgabe, das von
der Heizschlange zugeführte Heizmittel so weit herunterzukühlen, daß es ohne Schaden
in das Gefäß innere gebracht werden kann. Dort ist also eine zweistufige Beheizung
vorgesehen, die keinesfalls jene weitgehende Vergleichmäßigung der Behandlungstemperatur
ergibt, die in Härtekesseln o. dgl. gefordert werden muß.
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Es ist ferner bekannt, den ein Kochgefäß umgebenden Mantel mit einem
körnigen oder pulverförmigen Stoff zu füllen und in diese Füllung eine Heizschlange
einzubetten. Dadurch wird die Wärmeübertragung von der Heizschlange auf den KochgefäBinhalt
zwar verlangsamt, aber keineswegs in dem Betrage vergleichmäßigt, wie dies bei Verwendung
eines aus leicht verschieblichen Teilchen bestehenden, also flüssigen Zwischenwärmeträgers
im Sinne der Erfindung möglich ist.
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Für das Zustandekommen der beabsichtigten Wirkung ist es also wesentlich,
daß däs Zwischenmedium die Beschaffenheit einer Flüssig keit hat, und es empfiehlt
sich sogar; so weit zu gehen, dieses flüssige Zwischenmedium in ständiger Bewegung
zu erhalten, damit keine örtlichen Temperaturverschiedenheiten zustande kommen können.
Ein anderes Mittel zum Vergleichmäßigen der Temperatur schon des Zwischenmediums
ist das, die Anordnung so zu treffen, daß innerhalb des flüssigen
Zwischenmediums
solche Stellen jeder Heizschlange beisammenliegen, die von der Ein-und Austrittstelle
des Heizmittels gleich weit entfernt sind.
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Auf der Zeichnung zeigen die Abb. I und Ia in Querschnitt und Seitenansicht,
ferner die Abb. 2 und 2a sowie die Abb. 3 und 3a im lotrechten Mittelschnitt und
in Oberansicht je ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
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Bei der ersten Ausführungsform wird der zu behandelnde Werkstoff
in einen geschlossenen Dämpfkessel I gebracht, in welchen vier taschenartige Körper
2 eingebaut sind, welche die primäre Heizfläche liefern. In den Hohlraum 3 je eines
solchen Körpers sind Rohrschlangen oder Rohrschleifen 4 eingeführt.
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Für das durch diese Rohrschleifen zu leitende Heizmittel ist 5 der
Eintritt- und 6 der Austrittstutzen. Gemäß Abb. Ia liegen stets zwei gleich weit
vom Ein- und vom Austritt entfernte Stellen der Rohrschleife nahe beieinander, wodurch
ungefähr gleichmäßige Beheizung des Zwischenmediums sichergestellt ist. Weiterhin
gleichen sich die Unterschiede in der Wärmezufuhr durch Wärmeleitung oder Wärmemitführung
innerhalb des Zwischenmediums aus, so daß die taschenförmigen Körper 2 an allen
Stellen gleichmäßig Wärme an den zwischen ihnen frei bleibenden, im Querschnitt
rechteckigen Raum g abgeben, der mit den zu behandelnden Werkstoffen beschickt wird.
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Soll z. B. der Werkstoff auf go0 C erwärmt werden, und beträgt die
höchste Temperatur, der er ausgesetzt werden darf, IIoO, so hätte bei unmittelbarer
Wärmeübertragung der Wärmeträger, z. B. Dampf, höchstens mit II0° zugeführt werden
dürfen, während das abfließende Kondenswasser noch mindestens eine Temperatur von
go0 aufweisen müßte.
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Dementsprechend würde die Temperatur an der Heizfläche entsprechend
dem Dampfwege allmählich von IIoO auf go" abnehmen, also die Wärmeübertragung an
den aufeinanderfolgenden Stellen der Heizfläche verschieden sein. Da nun fast überfall
der Wärmeträger, nämlich der Dampf, mit höherer Temperatur als IIoO erzeugt wird,
so muß die Dampfspannung auf den dieser Temperatur entsprechenden Betrag herunterges
etzt werden, was mit Arbeits- und Wärmeverlusten verbunden ist. Außerdem ist die
Wirkung von Druckminderventilen stets unzuverlässig; daher kann gelegentlich der
Dampf mit höherer Temperatur als IIoO an die Heizfläche gelangen und verderblich
auf den Werkstoff einwirken.
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Gemäß der Erfindung wird der Dampf mit der Spannung und Temperatur
verwendet, mit der er erzeugt worden ist oder zur Verfügung steht, so daß keine
Druckminderung und kein Wärme- oder Energieverlust eintritt.
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Je höher die Temperatur des Wärmeträgers ist, um so kleiner wird die
sekundäre Heizfläche gehalten, d. h. diejenige, mit der das Zwischenmedium zur Wirkung
kommt. Der Inhalt der taschenförmigen Körper 2, nämlich das Zwischenmedium, wird
durch die Heizkörper 4 sehr rasch erwärmt, und die Wärmeverteilung innerhalb des
Zwischenmediums fällt ganz gleichmäßig aus. Daher haben die taschen förmigen Körper
2 an allen ihren Oberflächenstellen, also auf ihrer gesamten Heizfläche, praktisch
die nämliche gleichmäßige Temperatur, die sie gleichmäßig an den Werkstoff mit dem
größten zulässigen Wärmegefälle abgeben, wodurch auch die Heizkörper 4 verhältnismäßig
klein gehalten werden können.
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Die aus dem Zwischenmedium an den Werkstoff übergehende Wärmemenge
wird aus dem Heizmittel stets sofort wieder ersetzt, so daß die Temperatur der Abgabefläche
der taschenförmigen Körper 2 stets gleichbleibt.
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Bei den beiden Ausführungsformen nach den Abb. 2 und 2a bzw. nach
den Abb. 3 und 3a sind in ein rechteckiges oder rundes Gefäß zum Erwärmen oder Kochen
von gegen Überhitzung empfindlichen Flüssigkeiten Übertragungskörper 2 in der Gestalt
von Rohrsystemen oder von Hohlringsystemen eingebaut, die entsprechende Heizröhrensysteme
4 aufnehmen, während im Zwischenraum 3 sich wiederum das flüssige Zwischenmedium
befindet. Bei 5 und 6 sind wiederum der Ein- und der Austrittstutzen für das Heizmittel
vorgesehen. Um die Stutzen 5 und 6 herum sind die Stutzen 7 und 8 für die Einbringung
und Herausholung-des Zwischenmediums angeordnet. An diese Stutzen können auch Vorrichtungen
an sich bekannter Art, z. B. Strahlpumpen, Umwälzpumpen, angeschlossen sein, um
einen Umlauf des Zwischenmediums und dadurch neben besserer Wärmeaufnahme und besserer
Wärmeabgabe eine noch gleichmäßigere Temperaturverteilung herbeizuführen.