DE10223715A1

DE10223715A1 - Cooler device for cooling down goods to be cooled in a refrigerating box, has a heat exchanger to control a refrigerating liquefied gas heated up indirectly inside the heat exchanger

Info

Publication number: DE10223715A1
Application number: DE2002123715
Authority: DE
Inventors: Herbert Hafner
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-11

Abstract

A refrigerating box (1) has an aluminum lamella heat exchanger (2). Goods to be cooled down are inserted in the refrigerating box, the inside (3) of which is cooled by the heat exchanger, which controls a refrigerating liquefied gas that is heated up indirectly inside the heat exchanger and the goods to be cooled are cooled indirectly. An Independent claim is also included for a method for cooling down goods to be cooled in a refrigerating box by using a refrigerating liquefied gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abkühlen von Kühlgut in einer Kältebox unter Einsatz eines tiefkalten, verflüssigten Gases. The invention relates to a device and a method for cooling refrigerated goods in a cold box using a cryogenic, liquefied gas.

Beispielsweise zum Abkühlen eines metallischen Guts ist es bekannt, das Kühlgut in ein abgeschlossenes Volumen einzubringen, das häufig als Kühlbox bezeichnet wird und eine Zuführung für ein tiefkaltes, verflüssigtes Gas aufweist. Das Gas wird bei den bekannten Vorrichtungen direkt ins Innere der Kühlbox eingebracht und tritt zum Zwecke der Abkühlung des Kühlguts in direkten Kontakt mit dem Kühlgut. For example, for cooling a metal good, it is known to cool the goods in bring in a closed volume, often referred to as a cool box and has a supply for a cryogenic, liquefied gas. The gas is at the known devices introduced directly into the cooler and occurs Purposes of cooling the refrigerated goods in direct contact with the refrigerated goods.

Bei dieser bekannten Vorgehensweise besteht die Gefahr, mit dem Gas Verunreinigungen in das Innere der Kühlbox einzutragen und eventuell auf das Kühlgut aufzubringen. Zum Beispiel kann mit dem Gas eingetragener Wasserdampf (der Wassergehalt des Gases) die Korrosion eines metallischen Kühlguts fördern und sich somit negativ auf das Kühlgut auswirken. With this known procedure there is a risk with the gas Enter contaminants inside the cool box and possibly on the refrigerated goods applied. For example, water vapor (the Water content of the gas) promote the corrosion of a metal refrigerated good and itself thus have a negative impact on the refrigerated goods.

Dem Oberbegriff der Erfindung entsprechende Abkühlprozesse kommen beispielsweise im Anschluss an eine Wärmebehandlung von metallischem Gut zum Einsatz. Einer der bekannten Einsatzgebiete ist die Einstellung eines gewünschten Restaustenitgehalts auf der Oberfläche eines wärmebehandelten Werkstücks über eine an die Wärmebehandlung des Werkstücks anschließende Abkühlung mittels eines tiefkalten, verflüssigten Gases. Cooling processes corresponding to the preamble of the invention come for example following a heat treatment of metallic material for Commitment. One of the known fields of application is the setting of a desired one Residual austenite content on the surface of a heat-treated workpiece cooling following the heat treatment of the workpiece by means of a cryogenic, liquefied gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abkühlen von Kühlgut unter Einsatz eines tiefkalten, verflüssigten Gases zu verbessern. The invention has for its object to use the cooling of refrigerated goods of a cryogenic, liquefied gas.

Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass ein Wärmetauscher vorgesehen ist, der das tiefkalte, verflüssigte Gas führt und im Inneren der Kältebox angeordnet ist. The task is solved on the device side by the fact that a heat exchanger is provided, which carries the cryogenic, liquefied gas and inside the cold box is arranged.

Bevorzugt ist ein Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher, insbesondere ein Lamellenwärmetauscher, vorgesehen. Besonders bevorzugt kommt ein Aluminium- Lamellenwärmetauscher zum Einsatz, der vorteilhaft durch eine hohe Wärmeübergangsrate ausgezeichnet ist. A liquid-gas heat exchanger, in particular a, is preferred Finned heat exchanger, provided. An aluminum Finned heat exchanger used, which is advantageous due to a high Heat transfer rate is excellent.

Mit besonderem Vorteil ist ein metallisches Gut als Kühlgut vorgesehen, beispielsweise ein metallisches Gut oder Werkstück, das zuvor einer Wärmebehandlung unterzogen wurde. Ein Anwendungsbeispiel, bei dem der Einsatz der Erfindung besonders vorteilhaft ist, ist die Einstellung eines gewünschten Restaustenitgehalts an der Oberfläche eines wärmebehandelten Werkstücks. Dabei sind z. B. Wärmebehandlungsprozesse zur Härtung von metallischen Werkstücken angesprochen, bei denen sich ein zu hoher Restaustenitgehalt am Werkstück einstellt. Diese Werkstücke werden einer Nachbehandlung durch Abkühlen unterzogen. A metallic good is particularly advantageously provided as refrigerated goods, for example a metallic good or workpiece that has previously undergone heat treatment has been. An application example in which the use of the invention is particularly is advantageous is the setting of a desired austenite content on the Surface of a heat-treated workpiece. Here are z. B. Heat treatment processes for hardening metallic workpieces addressed, where there is too high a residual austenite content on the workpiece. These workpieces are subjected to post-treatment by cooling.

Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kühlgut im Inneren der Kältebox mittels eines Wärmetauschers gekühlt wird, wobei der Wärmetauscher das tiefkalte, verflüssigte Gas führt, wodurch das Kühlgut indirekt abgekühlt wird und das tiefkalte, verflüssigte Gas im Inneren des Wärmetauschers indirekt erwärmt wird. Mit diesem indirekten Wärmetausch ist der Vorteil verbunden, Verunreinigungen des Inneren der Kühlbox und/oder des Kühlguts zu vermeiden. On the process side, the task is solved in that the refrigerated goods in the Inside the cold box is cooled by means of a heat exchanger, the Heat exchanger carries the cryogenic, liquefied gas, which makes the refrigerated goods indirect is cooled and the cryogenic, liquefied gas inside the heat exchanger is heated indirectly. This indirect heat exchange has the advantage Avoid contamination of the inside of the cool box and / or the refrigerated goods.

Bevorzugt wird das tiefkalte, verflüssigte Gas im Wärmetauscher bis zum oder über den Übergang in die gasförmige Phase hinaus erwärmt. Zweckmäßigerweise wird das erwärmte Gas aus dem Wärmetauscher abgezogen. Tiefkaltes verflüssigtes Gas wird vorteilhaft dem Wärmetauscher kontinuierlich zugeführt und auch das erwärmte Gas wird vorteilhaft kontinuierlich aus dem Wärmetauscher abgezogen. The cryogenic, liquefied gas in the heat exchanger is preferably up to or above warmed the transition into the gaseous phase. This is expediently heated gas is withdrawn from the heat exchanger. Cryogenic liquefied gas advantageously continuously fed to the heat exchanger and also the heated gas is advantageously continuously withdrawn from the heat exchanger.

Besonders bevorzugt wird als tiefkaltes, verflüssigtes Gas flüssiger Stickstoff eingesetzt. Flüssiger Stickstoff hat die Vorteile, dass er eine hohe Kälteleistung aufweist, in großen Mengen sowie kostengünstig zur Verfügung steht und nach der Nutzung zum Abkühlen unbedenklich an die Umgebung abgegeben werden kann. Liquid nitrogen is particularly preferred as the cryogenic, liquefied gas used. Liquid nitrogen has the advantages that it has a high cooling capacity has, is available in large quantities and inexpensively and according to Use for cooling can be safely released to the environment.

Des Weiteren ist die Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Einstellen eines gewünschten Restaustenitgehalts an der Oberfläche eines metallischen Werkstücks (metallischen Guts) im Anschluß an eine Wärmebehandlung des metallischen Werkstücks Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Verwendung kommen vor allem der Vorteil der Vermeidung von Verunreinugungen des Werkstücks sowie eine vorteilhafte Möglichkeit zur Wiederverwendung des erwärmten Stickstoffs bei der Wärmebehandlung nachfolgender Werkstücke zum Tragen. Furthermore, the use of the device according to one of claims 1 to 3 to set a desired austenite content on the surface of a metallic workpiece (metallic goods) following a heat treatment of the metallic workpiece object of the present invention. At this Use come primarily from the benefit of avoiding contamination Workpiece as well as an advantageous way to reuse the heated Nitrogen in the heat treatment of subsequent workpieces.

Die Erfindung weist eine Reihe weiterer Vorteile auf:
Zum Beispiel wird durch den gegenüber dem Inneren der Kühlbox abgeschlossenen Kreislauf des Wärmetauschers der Eintrag von unerwünschten Bestandteilen (Verunreinigungen) vermieden, die sich möglicherweise in dem tiefkalten, verflüssigten Gas befinden. Ein Beispiel für einen unerwünschten Bestandteil stellt auch Wasserdampf dar, der die Korrosion eines metallischen Kühlguts fördert und sich somit negativ auf das Kühlgut auswirkt. The invention has a number of further advantages:
For example, the circuit of the heat exchanger which is closed off from the interior of the cooler prevents the entry of undesirable constituents (impurities) which may be in the cryogenic, liquefied gas. An example of an undesirable component is also water vapor, which promotes the corrosion of a metal refrigerated goods and thus has a negative effect on the refrigerated goods.

Für den Fall, dass als tiefkaltes, verflüssigtes Gas flüssiger Stickstoff verwendet wird stammen die erwähnten Verunreinigungen meist aus dem Herstellungsprozess des flüssigen Stickstoffs, nämlich der Tieftemperatur-Luftzerlegung. Damit können sich Verunreinigungen, die in der dem Luftzerleger zugeführten Luft vorhanden sind, als Verunreinigungen in dem Endprodukt flüssiger Stickstoff wiederfinden. In Abhängigkeit von der Reinheit des flüssigen Stickstoffs findet sich ein mehr oder weniger hoher Anteil an anderen Molekülen als Stickstoffmolekülen in diesem Endprodukt. Aus Kostengründen kommen häufig Stickstoffprodukte mit geringer Reinheit zum Einsatz, die gerade bei der vorliegenden Erfindung problemlos und vorteilhaft eingesetzt werden können. In the event that liquid nitrogen is used as the cryogenic, liquefied gas The impurities mentioned mostly come from the manufacturing process of the liquid nitrogen, namely low-temperature air separation. With that you can Impurities present in the air supplied to the air separator as Find contaminants in the end product liquid nitrogen. Dependent on the purity of the liquid nitrogen is more or less high Proportion of molecules other than nitrogen molecules in this end product. Out Low purity nitrogen products are often used for cost reasons, which are used easily and advantageously in the present invention can be.

Besonders geeignet ist die Erfindung zur Einstellung eines gewünschten Restaustenitgehalts des metallischen Guts im Anschluss an eine Wärmebehandlung des metallischen Guts. Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Austenitgehalt die Eigenschaften des Metalls maßgeblich bestimmt. The invention is particularly suitable for setting a desired one Residual austenite content of the metallic material following a heat treatment of the metallic good. This is particularly important because the austenite content is the Properties of the metal largely determined.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert: Hierbei zeigt die The invention and further details of the invention are described below of an embodiment shown in the figure explained: The shows

Figur eine erfindungsgemäße Kältebox mit Wärmetauscher Figure a cold box according to the invention with a heat exchanger

Im Einzelnen zeigt die Figur eine Kältebox 1 mit einem Wärmetauscher 2, der als Lamellen-Wärmetauscher ausgeführt ist. Das Kühlgut (nicht dargestellt) wird im Inneren 3 der Kältebox 1 abgekühlt. Es ist ein Ventilator 4 vorgesehen, der dafür sorgt, dass im Inneren 3 der Kältebox 1 eine gleichmäßige Temperaturverteilung herrscht. Des Weiteren ist ein Heizung 5 dargestellt, die für den Fall, dass sich Feuchtigkeit im Inneren 3 der Kältebox 1 niedergeschlagen hat, dazu benutzt werden kann diese Feuchtigkeit zu verdampfen. Der Dampf wird dann aus dem Inneren 3 entfernt. Dies kann beispielsweise durch Verdrängung des Dampfes durch trockenen gasförmigen Stickstoff geschehen, der bevorzugt im Wärmetauscher 2 im Zuge einer vorangegangenen Abkühlung von Kühlgut in die gasförmige Phase überführt wurde. Die Beheizung geschieht bevorzugt in einer Pause, in der sich kein Kühlgut im Inneren 3 der Kältebox 1 befindet. In detail, the figure shows a cold box 1 with a heat exchanger 2 , which is designed as a finned heat exchanger. The refrigerated goods (not shown) are cooled in the interior 3 of the cold box 1 . A fan 4 is provided, which ensures that there is a uniform temperature distribution in the interior 3 of the cold box 1 . Furthermore, a heater 5 is shown, which can be used to evaporate this moisture in the event that moisture has precipitated inside 3 of the cold box 1 . The steam is then removed from inside 3 . This can be done, for example, by displacing the steam with dry gaseous nitrogen, which was preferably converted into the gaseous phase in the heat exchanger 2 in the course of a previous cooling of refrigerated goods. The heating preferably takes place during a break in which there is no refrigerated goods inside 3 of the cold box 1 .

Mit der Bezugsziffer 6 ist eine Zuführung 6 für flüssigen Stickstoff bezeichnet, die mit einer Quelle für flüssigen Stickstoff (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Als Quelle für flüssigen Stickstoff dienen herkömmliche Gasflaschen zur Flüssigversorgung, ein Flüssiggastank oder eine On-site-Luftzerlegungsanlage. Reference numeral 6 denotes a liquid nitrogen feed 6 which is connected to a source of liquid nitrogen (not shown). Conventional gas cylinders for liquid supply, a liquid gas tank or an on-site air separation plant serve as the source of liquid nitrogen.

Die Bezugsziffer 7 weist auf eine Ableitung 7 für gasförmigen Stickstoff aus dem Wärmetauscher 2 hin. Dieser gasförmige Stickstoff kann vorteilhaft einer weiteren Verwendung, z. B. in einer Wärmebehandlungsanlage, zugeführt werden. The reference number 7 indicates a discharge 7 for gaseous nitrogen from the heat exchanger 2 . This gaseous nitrogen can advantageously be used, e.g. B. in a heat treatment plant.

Claims

1. Device for cooling refrigerated goods in a cold box ( 1 ) using a cryogenic, liquefied gas, characterized in that a heat exchanger ( 2 ) is provided which guides the cryogenic, liquefied gas and inside ( 3 ) the cold box ( 1 ) is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that a liquid-gas Heat exchanger, in particular a finned heat exchanger, is provided.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a metallic good is provided as refrigerated goods.

4. A method for cooling refrigerated goods in a cold box ( 1 ) using a cryogenic, liquefied gas, characterized in that the refrigerated goods are cooled inside ( 3 ) the cold box ( 1 ) by means of a heat exchanger ( 2 ), the heat exchanger ( 2 ) the cryogenic, liquefied gas leads, whereby the refrigerated goods are cooled indirectly and the cryogenic, liquefied gas inside the heat exchanger ( 2 ) is indirectly heated.

5. The method according to claim 4, characterized in that the cryogenic, liquefied gas in the heat exchanger ( 2 ) is heated up to or beyond the transition into the gaseous phase.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the heated gas is withdrawn from the heat exchanger ( 2 ).

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that as cryogenic, liquefied gas liquid nitrogen is used.

8. Use of the device according to one of claims 1 to 3 for adjustment a desired residual austenite content on the surface of a metallic Workpiece (metallic goods) following a heat treatment of the metallic workpiece.