DE10126272C2 - Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, insbesondere eines Nebel- oder Löschfluids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, insbesondere eines Nebel- oder Löschfluids, mit einem Verdampferkörper, in welchem wenigstens ein Verdampferkanal ausgebildet ist, wobei dem Verdampferkanal über eine Zuführöffnung das Fluid oder ein bereits teilweise verdampftes Fluid in Form von nassem Dampf oder ein Gemisch hieraus zuführbar ist und wobei das teilweise oder im Wesentlichen vollständig verdampfte Fluid aus einer Austrittsöffnung entweicht. Der Verdampferkanal weist wenigstens zwei wendelförmige oder mäanderförmige Teilbereiche auf, welche in einem axialen Endbereich der Wandung innerhalb der Wandung selbst oder über einen außerhalb der Wandung verlaufenden Verbindungskanal miteinander verbunden sind, wobei ein erster Teilbereich in einem radial äußeren Bereich der Wandung des im Wesentlichen topfförmigen Verdampferkörpers und ein zweiter in einem radial inneren Bereich der Wandung ausgebildet ist, oder wobei ein erster Teilbereich und ein zweiter Teilbereich im Wesentlichen in ein und dem selben radialen Bereich der Wandung des im Wesentlichen topfförmigen Verdampferkörpers ineinander verschlungen ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, insbesondere eines Nebel- oder Löschfluids, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 1.

Vorrichtungen zur Verdampfung eines Fluids können beispielsweise zum Zweck des Vernebelns eines Raums, beispielsweise des Innenraums eines Kfz, eingesetzt werden. Eine derartige Vorrichtung kann als Diebstahlssicherung dienen, wobei der erzeugte Nebel beim Versuch, sich unberechtigt Zutritt zum Fahrzeug zu verschaffen oder das Fahrzeug unautorisiert zu bewegen, die nicht berechtigte Person in ihren Aktionen be­ hindert bzw. eindeutig von außen erkennbare Zeichen für eine nicht berechtigte Benut­ zung des Fahrzeugs erzeugt. Des Weiteren kann eine Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, entsprechend ausgebildet, auch für Feuerlöschzwecke verwendet werden. Für beide Verwendungszwecke ist es erforderlich, dass die Verdampfungsvorrichtung in relativ kurzer Zeit eine ausreichende Dampfmenge liefert. Zudem ist es in vielen Fällen wünschenswert, dass die Verdampfungsvorrichtung eine geringe Baugröße auf­ weist.

Aus der DE 196 42 574 A1 ist eine Nebelkartusche bekannt, bei der ein mit einer Thermitmischung gefülltes Heizkörper- oder Verdampfergehäuse in das Gehäuse der Nebelkartusche eingesetzt ist. Das Heizkörpergehäuse weist an seinem Außenumfang Rippen auf, um einen möglichst optimalen Wärmeübergang vom Heizkörpergehäuse auf das zu verdampfende Fluid zu ermöglichen, welches in dem im Wesentlichen ring­ förmigen Raum zwischen der Innenwandung des Kartuschengehäuses und der Außen­ wandung des Heizkörpergehäuses vorgesehen ist. Im Deckel des topfförmigen Kartu­ schengehäuses sind mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen, aus denen nach dem Akti­ vieren der Thermitmischung der erzeugte Dampf austritt. Nachteilig hierbei ist, dass mit einer derartigen Vorrichtung lediglich ein nasser Dampf erzeugbar ist. Die Verdamp­ fung erfolgt örtlich und zeitlich ungleichmäßig im Ringraum zwischen der Innenwan­ dung des Kartuschengehäuses und der Außenwandung des Heizkörpers.

Des Weiteren ist in der DE 196 42 574 A1 eine Ausführungsform beschrieben, bei der das Heizkörpergehäuse von einem Verdampferkanal umgeben ist, welcher durch ein das Heizkörpergehäuse wendelförmig umgebendes Rohr ausgebildet sein kann oder in einen das Heizkörpergehäuse umgebenden Mantel eingegossen ist. Eine insbesondere zur Erzeugung von trockenem Dampf ausreichende Länge des Verdampferkanals führt in Folge dessen wendelförmiger Ausbildung zu einer entsprechend großen Bauhöhe des Heizkörpergehäuses.

In der EP 0878 242 A2 sind ähnliche Vorrichtungen zum Verdampfen und/oder Verne­ beln einer Flüssigkeit beschrieben. Beispielsweise ist in den Fig. 8-10 eine Ausfüh­ rungsform dargestellt, bei der in der Außenwandung eines mit einer Thermitmischung gefüllten Heizkörpergehäuses eine oder mehrere Rillen vorgesehen sind, die durch das Anliegen der Innenwandung eines ringförmigen Kühlkörpers einen oder mehrere Ver­ dampferkanäle ausbilden. Diese Verdampferkanäle dienen für das weitere Trocknen des verdampften Fluids, das von einem den Kühlkörper umgebenden Ringraum, in welchem die Erzeugung eines nassen Dampfes erfolgt, den Verdampferkanälen zugeführt wird. Das Zuführen des nassen Dampfes in die Verdampfungskanäle erfolgt über jeweils eine Drossel, welche durch eine Bohrung kleineren Durchmessers gebildet ist. Hierdurch wird der Massenstrom am Eingang eines Verdampferkanals begrenzt. Dies ist erforder­ lich, um einen Verdichtungsstoß zu vermeiden, der aufgrund des konstanten Quer­ schnitts des Verdampferkanals über seine Länge infolge der weiteren Erhitzung und damit Volumenausdehnung des zu trocknenden Dampfes entstünde, wenn dem Ver­ dampferkanal der zu trocknende Dampf bzw. das zu verdampfende Fluid über seinen voll geöffneten Querschnitt zugeführt würde. Um eine ausreichende Länge des Ver­ damperkanals zu erreichen, ergibt sich auch bei diesen Vorrichtungen eine entsprechend große Bauhöhe, da der oder die Verdampferkanäle wendelförmig in einer axialen Rich­ tung geführt sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, insbesondere eines Nebelfluids, zu schaffen, welche eine geringe Baugröße aufweist und gleichzeitig die Erzeugung von Dampf mit einem großen Massenstrom und/oder gleichzeitig die Erzeugung von ausrei­ chend trockenem Dampf ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch einen Verdampferkanal, der wenigstens zwei wendelförmige oder mäanderförmige Teilbereiche aufweist, welche in einem axialen Endbereich der Wandung des im Wesentlichen topfförmigen Verdamp­ ferkörpers innerhalb der Wandung selbst oder über einen außerhalb der Wandung ver­ laufenden Verbindungskanal miteinander verbunden sind, der gewünschte hohe Trock­ nungsgrad des Dampfes und/oder der gewünschte hohe Massenstrom bei gleichzeitig geringer Baugröße erzielbar ist. In einer ersten Alternative kann ein erster Teilbereich in einem radial äußeren Bereich der Wandung des Verdampferkörpers und ein zweiter in einem radial inneren Bereich der Wandung ausgebildet sein. In einer zweiten Alternati­ ve können ein erster Teilbereich und ein zweiter Teilbereich im Wesentlichen in ein und dem selben radialen Bereich der Wandung des im Wesentlichen topfförmigen Verdamp­ ein ferkörpers in einander verschlungen ausgebildet ein Beispielsweise können die beiden Teilbereiche schraubenförmig ausgebildet und hierbei parallel geführt sein, so dass einer der Teilbereiche zur Führung des zu verdampfenden Mediums von oben nach unten und der andere Teilbereich zur Führung des Mediums von unten nach oben ver­ wendet werden kann.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Teilbereiche des Verdampferkanals wendelförmig ausgebildet. Hierdurch ergibt sich ein einfache und kostengüngstige Herstellbarkeit des Verdampferkörpers.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unmittelbar angren­ zend an die innere oder äußere Wandung des Verdampferkörpers eine wärmeerzeugen­ de und/oder wärmespeichernde Einrichtung vorgesehen, wobei ein gut wärmeleitender Übergang von der wärmeerzeugenden und/oder wärmespeichernden Einrichtung zum Verdampferkörper ausgebildet ist. Die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung kann dabei als pyrotechnische Heizeinrichtung ausgebildet sein, welche eine pyrotechnische Heizmischung oder eine Thermitmischung umfasst. Auf diese Weise lässt sich mit geringem Aufwand eine ansteuerbar aktivierbare Einrichtung zur Verdampfung des Fluids realisieren, welche in kurzer Zeit eine große Dampfmenge erzeugt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung ein wärmespeicherndes Medium umfassen, beispiels­ weise eine Salzlösung, ein Öl oder ein bei Raumtemperatur festes, durch Energiezufuhr verflüssigbares, beispielsweise metallisches Wärmespeichermedium. Das Wärmespei­ chermedium kann von einer externen Einrichtung mit Wärmeenergie versorgt werden. Wird als Medium ein metallisches Wärmespeichermedium gewählt, beispielsweise Aluminium, Messing oder ein Lot, so ist eine Haltetemperatur bei der gewünschten Verdampfungstemperatur erzielbar, indem eine geeignete Legierung verwendet wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung können der Verdampferkörper und die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung als integrierte Kartusche ausgebildet sein, wobei der Verdampferkörper gleichzeitig als Behälter zur Aufnahme des wärmeerzeugenden und/oder wärmespeichernden Mediums ausgebildet ist. Hier­ durch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung.

In einer Weiterbildung der Erfindung können die Zuführöffnung und die Austrittsöff­ nung, in axialer Richtung gesehen, an demselben Endbereich des im Wesentlichen topfförmigen Verdampferkörpers vorgesehen sein, vorzugsweise am in axialer Richtung offenen Endbereich des topfförmigen Verdampferkörpers.

Angrenzend an diejenige Außenwandung des Verdampferkörpers, an welcher nicht die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung angrenzt, kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Speichervolumen für das Fluid oder das bereits teilweise verdampfte Fluid in Form von nassem Dampf oder das Gemisch hieraus vor­ gesehen sein. Der Verdampferkörper kann hierzu von einem Gehäuse umgeben sein, welches vorzugsweise ein im Wesentlichen topfförmiges Teil und ein Deckelteil um­ fasst. In der vertikalen Arbeitsposition der Vorrichtung kann die Zuführöffnung dabei vorzugsweise in axialer Richtung überhalb des Flüssigkeitspegels des Fluids liegen. Hierdurch wird vermieden, dass das zu verdampfende Fluid in im Wesentlichen aus­ schließlich flüssiger Phase in die Zuführöffnung eintritt. Vielmehr tritt bei dieser Aus­ führungsform ein nasser Dampf bzw. ein Gemisch aus gasförmiger Phase und Tröpf­ chen in die Zuführöffnung ein, sobald der Verdampfungsprozess im Speichervolumen begonnen hat.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verdampferkörper ein erstes Ele­ ment, in dessen Innen- oder Außenwandung wenigstens eine nutförmige Ausnehmung zur Bildung des wenigstens einen Verdampferkanals vorgesehen ist. Das erste Element kann als Hohlelement, vorzugsweise als Hohlzylinder, ausgebildet sein. In Verbindung mit einem zweiten Element, welches eine Wandung aufweist, die mit der Innenwandung oder mit der Außenwandung des ersten Elements im Sinne einer Abdichtung der we­ nigstens einen nutförmigen Ausnehmung zusammenwirkt, wird wenigstens ein Teilbe­ reich des Verdampferkanal gebildet. Selbstverständlich können in der betreffenden Wandung des zweiten Elements ebenfalls nutförmige Ausnehmungen vorgesehen sein, die mit den Ausnehmungen in der entsprechenden Wandung des ersten Elements einen Verdampferkanal mit entsprechend vergrößertem Querschnitt bilden. Entsprechend kann eine einen Verdampferkanal bildende nutförmige Ausnehmung auch nur in der betreffenden Wandung des zweiten Elements vorgesehen sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann in der betreffenden Wandung des ersten oder zweiten Elements eine weitere nutförmige Ausnehmung ausgebildet sein, welche mit der betreffenden Wandung des jeweils anderen Elements im Sinne einer Abdichtung der wenigstens einen weiteren nutförmigen Ausnehmung zur Bildung eines weiteren Teilbereichs des wenigstens einen Verdampferkanals zusammenwirkt, wobei die beiden nutförmigen Ausnehmungen vorzugsweise "parallel" und im Wesentlichen wendelför­ mig verlaufend ausgebildet sind. Auf diese Weise kann in dem selben radialen Bereich der Wandung des Verdampferkörpers ein Teilbereich des Verdampferkanals mit einer Flussrichtung in der einen axialen Richtung und ein weiterer Teilbereich mit einer Flussrichtung in der jeweils anderen axialen Richtung erzeugt werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Verdampfungskörper ein drittes Element umfasst, welches eine Wandung aufweist, die mit der Innenwandung oder mit der Au­ ßenwandung des durch das erste und zweite Element gebildeten Verbunds im Sinne einer Abdichtung wenigstens einer in der Innenwandung oder Außenwandung vorgese­ henen nutförmigen Ausnehmung zur Bildung eines Teilbereichs des wenigstens einen Verdampferkanals zusammenwirkt. Beispielsweise kann dasjenige Element, das in dem dreiteiligen, den Verdampferkörper bildenden Verbund das mittlere Element darstellt, in der Innenwandung und in der Außenwandung jeweils mindestens eine nutförmige Aus­ nehmung vorgesehen sein. Die Abdichtung kann dann jeweils durch das innere bzw. äußere Element erfolgen. In dieser Ausführungsform kann in einem radial inneren Be­ reich der Wandung des Verdampferkörpers ein Teilbereich des Verdampferkanals mit einer Flussrichtung in der einen axialen Richtung und ein weiterer Teilbereich mit einer Flussrichtung in der jeweils anderen axialen Richtung in einem radial äußeren Bereich der Wandung erzeugt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung können die jeweils zusammenwirkenden Wan­ dungen des ersten, zweiten oder dritten Elements einen vorbestimmten geringen Winkel mit der Längsachse einschließen, vorzugsweise im Bereich von 0,1° bis 5°, so dass sich beim Ineinanderschieben der beiden Elemente bereits bei relativ geringen axialen Kräf­ ten hohe radiale, eine Abdichtung des Teilbereiche des Verdampferkanals bewirkende radiale Kräfte ergeben und ein guter Wärmeübergang ohne ein Verlöten oder Ver­ schweißen der Elemente zuverlässig erreicht wird.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Verdampferkanal einen sich von der Zuführöffnung in Richtung der Austrittsöffnung erweiternden Querschnitt aufwei­ sen. Hierdurch ergibt sich eine gegenüber Verdampferkanälen mit konstantem Quer­ schnitt wesentlich verbesserte Ausnutzung des Verdampferquerschnitts und damit eine weitere Reduzierung des Platzbedarfs für den Verdampferkanal, wodurch kleinere Bau­ formen möglich sind. Durch diese Maßnahme wird dem größeren Raumbedarf des immer heißer werdenden Heißdampfes Rechnung getragen.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Verdampferkanal mehrere Bereiche mit jeweils konstantem Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt der Bereiche in Richtung auf die Austrittsöffnung zunimmt. Eine derartige Ausführungsform gewähr­ leistet zwar keine optimale Ausnutzung des Kanalquerschnitts, jedoch ergibt sich in diesem Fall eine sehr einfache Herstellung des Verdampferkörpers.

In einer anderen Ausführungsform weist der Verdampferkanal einen oder mehrere Be­ reiche mit jeweils sich kontinuierlich vergrößerndem Querschnitt auf. Hierdurch ergibt sich gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine weiter verbesserte Aus­ nutzung des Kanalquerschnitts bzw. der Oberfläche des Verdampfungskanals in Bezug auf den Wärmeübergang auf das zu verdampfende Fluid bzw. den zu trocknenden bzw. vollständiger zu verdampfenden nassen Dampf.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids im Längsschnitt.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung 1 zur Verdampfung eines Fluids 3 umfasst ein Gehäuse 5, welches aus einem hohlen, beispielsweise hohlzylindrischen Wandteil 7, einem Bodenteil 9 und einem Deckelteil 11 besteht. Das Wandteil 7 kann, wie in der Figur dargestellt, aus einem inneren Teil 7a, beispielsweise aus Edelstahl, und einem damit verbundenen äußeren Teil 7b, beispielsweise aus einem kurzzeitig temperatursta­ bilen Kunststoff, bestehen. Das Wandteil 7 kann mit dem Bodenteil 9, welches ebenfalls aus Kunststoff bestehen kann, verklebt und/oder verpresst sein. Hierzu kann das Bo­ denteil 9 eine ringförmige Erhebung 9a aufweisen. Zusätzlich kann zur Abdichtung zwischen der Außenwandung der ringförmigen Erhebung 9a und der Innenwandung des Wandteils 7 ein Dichtelement 13, beispielsweise in Form eines O-Rings vorgesehen sein. Zur Verbindung des Wandteils 7 mit dem Bodenteil 9 kann auch (ggf. zusätzlich) eine Verschraubung vorgesehen sein, welche in der Figur strichpunktiert angedeutet ist. Das Deckelteil 11 kann in gleicher Weise wie das Bodenteil 9 mit dem Wandteil 7 verbunden sein. Das Deckelteil 11 kann im Wesentlichen wie das Bodenteil 9 ausgebil­ det sein und eine umlaufende ringförmige Erhebung 11a aufweisen. Zur Abdichtung zwischen der Außenwandung der ringförmigen Erhebung 11a und der Innenwandung des Wandteils 7 kann ein weiteres Dichtelement 15, beispielsweise in Form eines O- Rings vorgesehen sein. Ebenso kann können das Wandteil 7 und das Bodenteil 9 oder das Wandteil 7 und das Deckelteil 11 einstückig ausgebildet sein.

Im Inneren des Gehäuses 5 ist eine Heizkartusche 17 vorgesehen, die ein erstes, vor­ zugsweise im Wesentlichen hohlzylindrisches Element 19 aufweist, welches in seiner Innenwandung und in seiner Außenwandung jeweils eine nutförmige Ausnehmung 21 bzw. 23 aufweist. Das erste Element 19 besteht aus einem gut wärmeleitenden, ausrei­ chend temperaturstabilen Material, beispielsweise Aluminium.

An der Außenwandung des ersten Elements 19 ist ein zweites Element 25 vorgesehen, welches beispielsweise als Aluminiumrohr ausgebildet sein kann. Der Innendurchmes­ ser des Aluminiumrohrs 25 ist dabei so gewählt, dass er im Wesentlichen dem Außen­ durchmesser des ersten Elements 19 entspricht und sich eine ausreichende Dichtwir­ kung zwischen den beiden Teilen ergibt. Auf diese Weise entsteht ein abgedichteter Verdampferkanal 27.

Innerhalb des ersten Elements 19 ist ein drittes topfförmiges Element 29 vorgesehen, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des ersten Elements 19 entspricht. Hierdurch wird beim Einsetzen des dritten Elements in das erste Element eine Abdichtung der nutförmigen Ausnehmung 21 erreicht, so dass hierdurch ein weite­ rer Verdampferkanal 31 gebildet wird.

Wie in der Figur dargestellt, kann die Außenwandung des dritten topfförmigen Teils 29 einen sich in der Figur nach oben verringernden Durchmesser aufweisen. Mit anderen Worten, die Außenwandung des dritten Elements 29 entspricht dem Verlauf eines sich nach oben verjüngenden Kegelabschnitts. In entsprechender Weise ist die Innenwan­ dung des ersten Elements 19 so ausgebildet, dass sich der Innendurchmesser, wie in Der Figur dargestellt, nach unten vergrößert. Die Tangenten an die Innenwandung des ersten Elements 19 bzw. an die Außenwandung des dritten Elements 29, die keine radiale Komponente aufweisen, schließen somit einen relativ geringen Winkel mit der Achse A der Heizkartusche 17 bzw. der Vorrichtung 1 ein, der vorzugsweise im Bereich von 0,1° bis 5° liegt. Hierdurch lässt sich erreichen, dass beim Einsetzen des dritten, topfförmi­ gen Elements 29 in das erste Element 19 bereits bei Erzeugung einer geringen axialen Einsetzkraft hohe radial wirkende Abdichtkräfte zwischen den einander zugewandten Flächen erzeugt werden.

Selbstverständlich kann das zweite Element 25 in gleicher Weise mit dem ersten Ele­ ment verbunden sein. Die Verbindung dieser beiden Elemente kann jedoch auch durch Verkleben, Aufschrumpfen, Löten, Verschweißen oder dergleichen im Rahmen einer festen, unlösbaren Verbindung erfolgen. Der Vorteil der zuvor beschriebenen Verbin­ dung des ersten Teils 19 mit dem dritten Teil 29 über entsprechend geneigte Flächen besteht darin, dass das dritte Element 29 lösbar mit dem ersten Element 19 verbindbar ist. Dient das dritte Element 29, wie in Der Figur dargestellt, zur Aufnahme eines pyro­ technischen Materials oder einer Thermitmischung 33, so kann das dritte Element 29 nach dem einmaligen Aktivieren des wärmeenergieerzeugenden Materials 33 damit einfach und kostengünstig gegen einen neuen Einsatz ausgetauscht werden.

Das Fixieren der Heizkartusche 17 im Gehäuse 5 erfolgt dadurch, dass die Heizkartu­ sche mit ihrem unteren Ende in der ringförmigen Erhebung 9a des Bodenteils 9 gehalten ist. In ihrem oberen Bereich erfolgt die Fixierung der Heizkartusche 17 in gleicher Wei­ se durch das Deckelteil 11, wobei jeweils der obere Bereich des zweiten Elements 25 bzw. des dritten Elements 29 in entsprechenden Ausnehmungen bzw. deren Innenwan­ dungen im Deckelteil 11 gehalten sind. Zur Abdichtung können weitere Dichtelemente 35, 37, 39 zwischen der Innenwandung der ringförmigen Erhebung 9a bzw. der ring­ förmigen Erhebung 11a und der Außenwandung des zweiten Elements 25 sowie zwi­ schen der Innenwandung einer Aufnahmeausnehmung für das dritte Element 29 im Deckelteil 11 und der Außenwandung des dritten Elements 29 vorgesehen sein.

Ein weiteres ringscheibenförmiges Dichtelement 41 kann zwischen den oberen Stirn­ seiten des ersten Elements 19 und des zweiten Elements 25 und der stirnseitigen Innen­ wandung des Deckelteils 11 vorgesehen sein. Über dieses Dichtelement 41 beaufschlagt die stirnseitige Innenwandung des Deckelteils 11 das erste und zweite Element 19, 25 der Heizkartusche 17 in axialer Richtung, so dass die gewünschten radialen Dichtkräfte zwischen der Außenwandung des dritten Elements 29 und der Inennwandung des ersten Elements 19 erzeugt werden. Die Aufnahmeausnehmung für den oberen Bereich des dritten Elements 29 im Deckelteil 11 ist hierzu derart ausgebildet, dass eine Beaufschla­ gung der oberen stirnseitigen Wandung des dritten Elements 29 allenfalls erst dann erfolgt, wenn das erste Element 19 so weit auf das dritte Element 29 aufgeschoben wurde, dass ausreichend hohe radiale Dichtkräfte entstanden sind.

Ein derartiges Verspannen des ersten Elements 19 und des dritten Elements 29 lässt sich selbstverständlich auch dann erreichen, wenn das dritte Element 29, in axialer Richtung gesehen, umgekehrt konisch ausgebildet ist. In diesem Fall kann das erste Element 19 auf dem Bodenteil 9 aufsitzen und das dritte Element 29 mittels des Deckelteils 11 in das erste Element 19 hinein gedrückt werden.

Im Deckelteil 11 ist des Weiteren ein Elektrodendurchlasselement 43 vorgesehen, über welches nicht dargestellte Elektroden in das Innere des dritten Elements 29 geführt sind, wobei die Elektroden so weit in den mit der pyrotechnischen oder Thermitmischung 33 gefüllten Bereich ragen, dass eine Aktivierung bzw. ein Zünden des Materials gewähr­ leistet ist. Die Elektroden können hierzu über einen in das Material 33 ragenden Heiz- oder Glühdraht verbunden sein, so dass bei Stromfluss durch die Elektroden der Heiz­ draht bis zum Glühen erhitzt wird und die pyrotechnische oder Thermitmischung 33 zündet. Anstelle des Heiz- oder Glühdrahtes kann auch ein Element treten, das bei Stromdurchfluss ein Plasma erzeugt. Dies eignet sich z. B. für das Zünden einer Ther­ mitmischung. Der Innenraum des dritten Elements 29 ist in der Regel nicht vollständig mit dem Material 33 gefüllt. Um das Deckelteil 11 vor den Verbrennungsprodukten zu schützen, wird der mit Material gefüllte Teilbereich des Innenraums durch ein Schei­ benelement 45 begrenzt. Das Element 45 kann beispielsweise durch Einpressen, Ein­ kleben oder Einrasten an der Innenwandung des dritten Elements 29 fixiert sein. Das Scheibenelement besteht vorzugsweise aus Stahl oder Kupfer.

Die untere Stirnseite des dritten Elements 29 ist so ausgebildet, dass der der Achse A benachbarte Bereich über die seitlichen Bereiche (in Der Figur nach unten) hinausragt. Demzufolge bleibt beim Einsetzen des dritten Elements 29 bzw. der Heizkartusche 17 in das Gehäuse 5 ein Ringraum 47 frei, der eine Verbindung zwischen den Verdampfer­ kanälen 27 und 31 bewirkt. Die nutförmigen Ausnehmungen 27 bzw. 31 sind hierzu so ausgebildet, dass an der unteren Stirnseite des ersten Elements 19 entsprechende Öff­ nungen in den Ringraum 47 münden bzw. beide Ausnehmungen einfach am unteren Ende des Elements 19 auslaufen.

Wie in Der Figur dargestellt, ist im zweiten Element 25 im oberen Bereich der ringför­ migen Ausnehmung 23 bzw. des Verdampferkanals 27 wenigstens eine Zuführöffnung 49 vorgesehen, die mit dem Element 51 membranartig verschlossen ist.

Auf diese Weise wird nach dem Aktivieren des Wärmeenergie erzeugenden Materials 33 im Inneren des dritten Elements 29 der Heizkartusche 17 die erzeugte Wärmeenergie über die Wandung des dritten Elements 29 an das erste Element 19 und von diesem über das zweite Element 25 an das zu verdampfende Fluid 53 übertragen, welches im Ring­ raum zwischen der Innenwandung des Wandelements 7 und der Außenwandung des zweiten Elements 25 der Heizkartusche 17 im Gehäuse 5 aufgenommen ist.

Nach dem Beginn des Zuführens von Wärmeenergie in das Fluid 53 wird dieses zu­ nächst soweit erwärmt bzw. verdampft, bis der Druck einen vorbestimmten Wert über­ schreitet, der das Verschlusselement 51 zum Bersten bringt. Anschließend tritt das Fluid 53, bzw. ein entsprechend nasser Dampf oder ein Gemisch hieraus über die Zuführöff­ nung 49 in den Verdampferkanal 27 ein. Beim Durchlaufen des Verdampferkanals 27 wird das Fluid weiter erhitzt bzw. weiter verdampft. Nachdem der wendelförmig verlau­ fende Verdampferkanal 27 durchlaufen ist, tritt das Fluid/Dampfgemisch bzw. ein noch relativ nasser Dampf in die untere Öffnung des Verdampferkanals 31 ein.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass zwischen der bodenseitigen Stirnwandung des dritten Elements 29 und der ihr zugewandten Fläche des Bodenteils 9 selbstverständlich ein Dichtmaterial bzw. Wärmedämmmaterial 55, beispielsweise in Form einer Dichtschei­ be, vorgesehen sein kann.

Sowohl der Verdampferkanal 27 zwischen der Zuführöffnung 49 und der bodenseitigen Austrittsöffnung einen konstanten Kanalquerschnitt aufweist, ist der Verdampferkanal 31 so ausgebildet, dass sein Kanalquerschnitt in Richtung von seiner bodenseitigen Zuführöffnung zur Austrittsöffnung, welche mit einer Austrittsöffnung 57 im Deckelteil 11 verbunden ist, einen sich kontinuierlich erweiternden Querschnitt aufweist. Hier­ durch wird erreicht, dass mit einem immer vollständiger werdenden Verdampfungszu­ stand des Fluids 53 dessen erhöhtem Volumenbedarf Rechnung getragen wird. Ein Verdichtungsstoß, der quasi zu einer "Verstopfung" des Verdampferkanals 31 führen würde, wird auf diese Weise sicher vermieden. Der Kanalquerschnitt ist dabei vorzugs­ weise so gewählt, dass an jedem Punkt des Kanals 31 (über seine Länge gesehen) der Kanalquerschnitt in einem differentiellen Längenelement so gewählt ist, dass das diffe­ rentielle Volumen dem Volumen des darin enthaltenen verdampften Fluids bei der jeweiligen Temperatur und dem jeweiligen Druck angepasst ist.

Selbstverständlich könnte auch bereits der Verdampferkanal 27 mit einem sich erwei­ ternden Querschnitt ausgebildet sein.

Durch die Ausbildung jeweils eines Verdampfungskanals sowohl an der Innenwandung bzw. Außenwandung des ersten Elements 19 ergibt sich der Vorteil eines ausreichend langen Verdampfungskanals (mit entsprechend großer Öberfläche für den Wärmeüber­ gang) bei gleichzeitig geringer Bauhöhe. Zudem kann die Zuführöffnung 49 in einem Bereich gewählt werden, der bei einer unvollständigen Füllung des Ringraums mit dem zu verdampfenden Fluid 53 oberhalb des Flüssigkeitspegels liegt. Dies gilt zumindest bei einer Verwendung der Vorrichtung 1 in der in Der Figur dargestellten aufrechten Stellung. Der unmittelbare Eintritt von nicht verdampften Fluid 53 in den Verdampfer­ kanal 27 wird somit vermieden.

Abschließend sei erwähnt, dass anstelle eines wärmeerzeugenden Materials, wie einer pyrotechnischen oder Thermitmischung auch ein rein wärmespeicherndes Material (oder auch eine Kombination aus beiden Möglichkeiten) eingesetzt werden kann. Im Fall eines rein wärmespeichernden Materials ist es erforderlich, extern Energie zuzufüh­ ren. Beispielsweise könnte im Inneren oder auch extern eine Heizvorrichtung vorgese­ hen sein, die Wärmeenergie in das wärmespeichernde Material einbringt.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids, insbesondere eines Nebel- oder Löschfluids,

   • a) mit einem im Wesentlichen topfförmigen Verdampferkörper (19, 25, 29), in welchem wenigstens ein Verdampferkanal (27, 31) ausgebildet ist, wobei dem Verdampferkanal über eine Zuführöffnung (49) das Fluid (3) oder ein bereits teilweise verdampftes Fluid in Form von nassem Dampf oder ein Gemisch hieraus zuführbar ist und wobei das teilweise oder im Wesentlichen vollständig verdampfte Fluid aus einer Austrittsöffnung (57) entweicht,

   dadurch gekennzeichnet,

   • a) dass der Verdampferkanal wenigstens zwei wendelförmige oder mä­ anderförmige Teilbereiche (27, 31) aufweist, welche in einem axialen Endbereich des Verdampferkörpers (19, 25, 29) innerhalb des Ver­ dampferkörpers selbst oder über einen außerhalb des Verdampferkör­ pers verlaufenden Verbindungskanal (47) miteinander verbunden sind,
   • b) wobei ein erster Teilbereich (27) in einem radial äußeren Bereich der Wandung des im Wesentlichen topfförmigen Verdampferkörpers (19, 25, 29) und ein zweiter Teilbereich (31) in einem radial inneren Be­ reich der Wandung ausgebildet ist, oder
   • c) wobei ein erster Teilbereich und ein zweiter Teilbereich im Wesentli­ chen in ein und dem selben radialen Bereich der Wandung des im We­ sentlichen topfförmigen Verdampferkörpers (19, 25, 29) ausgebildet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (27) und/oder zweite (31) Teilbereich des Verdampferkanals wendelförmig ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass unmittelbar angrenzend an die Innenwandung oder Außenwandung des Verdampferkörpers (19, 25, 29) eine wärmeerzeugende und/oder wärmespei­ chernde Einrichtung vorgesehen ist, wobei ein gut wärmeleitender Übergang von der wärmeerzeugenden und/oder wärmespeichernden Einrichtung zum Verdamp­ ferkörper ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeerzeu­ gende und/oder wärmespeichernde Einrichtung als pyrotechnische Heizeinrich­ tung ausgebildet ist, welche eine pyrotechnische Heizmischung oder eine Ther­ mitmischung umfasst.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wärme­ erzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung ein wärmespeicherndes Me­ dium umfasst, vorzugsweise eine Salzlösung, ein Öl oder ein bei Raumtemperatur fester, durch Energiezufuhr verflüssigbares, beispielsweise metallisches Wärme­ speichermedium.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung innerhalb des Verdampferkörpers angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferkörper (19, 25, 29) und die wärmeerzeugende und/oder wärme­ speichernde Einrichtung als integrierte Kartusche (17) ausgebildet sind, wobei der Verdampferkörper gleichzeitig als Behälter zur Aufnahme des wärmeerzeugenden und/oder wärmespeichernden Medium ausgebildet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Zuführöffnung (49) und die Austrittsöffnung (57), in axialer Rich­ tung gesehen, an demselben Endbereich des im Wesentlichen topfförmigen Ver­ dampferkörpers (19, 25, 29) vorgesehen sind, vorzugsweise am in axialer Rich­ tung offenen Endbereich.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an diejenige Außenwandung des Verdampferkörpers (19, 25, 29), an welcher nicht die wärmeerzeugende und/oder wärmespeichernde Einrichtung an­ grenzt, ein Speichervolumen für das Fluid (3) oder das bereits teilweise ver­ dampfte Fluid in Form von nassem Dampf oder das Gemisch hieraus vorgesehen ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer­ körper von einem Gehäuse (5) umgeben ist, welches vorzugsweise ein im We­ sentlichen topfförmiges Teil und ein Deckelteil (11) umfasst.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Arbeitsposition der Vorrichtung (1) die Zuführöffnung (49) in axialer Richtung überhalb des Flüssigkeitspegels des Fluids (3) liegt.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehendem Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass der Verdampferkörper ein erstes Element (9) umfasst, in dessen Innen- und/oder Außenwandung wenigstens eine nutförmig Ausnehmung (21, 23) zur Bildung des wenigstens einen Verdampfungskanals (27, 31) vorgesehen ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (19) als Hohlelement, vorzugsweise als Hohlzylinder, ausgebildet ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver­ dampfungskörper wenigstens ein zweites Element (25) umfasst, welches eine Wandung aufweist, die mit der Innenwandung oder mit der Außenwandung des ersten Hohlelements im Sinne einer Abdichtung der wenigstens einen nutförmi­ gen Ausnehmung (21, 23) zur Bildung eines Teilbereichs (27, 31) des wenigstens einen Verdampferkanals zusammenwirkt.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der betreffen­ den Wandung des ersten oder zweiten Elements (25) eine weitere nutförmige Ausnehmung ausgebildet ist, welche mit der betreffenden Wandung des jeweils anderen Elements im Sinne einer Abdichtung der wenigstens einen weiteren nut­ förmigen Ausnehmung zur Bildung des zweiten oder ersten Teilbereichs des we­ nigstens einen Verdampferkanals zusammenwirkt, wobei die beiden nutförmigen Ausnehmungen vorzugsweise "parallel" und im Wesentlichen wendelförmig ver­ laufend ausgebildet sind.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungskörper ein drittes Element (29) umfasst, welches eine Wandung aufweist, die mit der Innenwandung oder mit der Außenwandung des durch das erste (19) und zweite (25) Element gebildeten Verbunds im Sinne einer Abdichtung wenigstens einer in der Innenwandung oder Außenwandung vorgese­ henen nutförmigen Ausnehmung zur Bildung eines Teilbereichs (27, 31) des we­ nigstens einen Verdampferkanals zusammenwirkt.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zusammenwirkenden Wandungen des ersten (19), zweiten (25) oder dritten (29) Elements einen vorbestimmten geringen Winkel mit der Längsachse einschließen, vorzugsweise im Bereich von 0,1° bis 5°.
18. 18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass der Querschnitt des Verdampferkanals (27, 31) von der Zuführöffnung (49) in Richtung der Austrittsöffnung (57) sich erweiternd ausgebildet ist.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer­ kanal mehrere Bereiche mit jeweils konstantem Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt der Bereiche in Richtung auf die Austrittsöffnung zunimmt.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver­ dampferkanal einen oder mehrere Bereiche (31) mit jeweils sich kontinuierlich vergrößerndem Querschnitt aufweist.