DE102011016956B3

DE102011016956B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Aufschlussbehälters eines Kalorimeters nach einer Benutzung

Info

Publication number: DE102011016956B3
Application number: DE102011016956A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Pinhack Hubert
Original assignee: IKA Werke GmbH and Co KG
Current assignee: IKA Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: CN103534567A; ZA201307203B; WO2012139733A1; CN103534567B; US20140054007A1; US9709336B2

Abstract

Zum Kühlen eines Aufschlussbehälters (2) eines Kalorimeters (3) mit einem flüssigen Kühlmittel ist eine Aufnahme (4) vorgesehen, über die der Aufschlussbehälter (2) während des Kühlvorganges gestülpt ist und die eine oder mehrere Mündungen (10) für eine Kühlflüssigkeit hat, mit welcher die Innenseite des Aufschlussbehälters (2) derart benetzt wird, dass das Kühlmittel stellenweise oder flächenhaft an dieser Innenseite des Aufschlussbehälters (2) dessen Wärme abführend abläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Aufschlussbehälters für trockene Kalorimeter, wobei der Aufschlussbehälter nach einer Benutzung auf eine Temperatur abgekühlt wird, durch die er für einen weiteren Benutzungsvorgang geeignet wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Kühlen eines Aufschlussbehälters für trockene Kalorimeter, mit einem Kühlmittel nach der Benutzung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens.
Ein trockenes Verbrennungskalorimetern mit Aufschlussbehälter ist beispielweise aus der DE 43 14 454 C1 bekannt.
Es ist bereits bekannt, Aufschlussbehälter von trockenen Kalorimetern, nach der Benutzung zu kühlen, um dadurch den Aufschlussbehälter schneller wieder für eine erneute Benutzung zur Verfügung zu haben. Dabei ist es bekannt, den Aufschlussbehälter zwischen zwei ihn umgreifende Backen einzuspannen, deren Innenseiten in Wärmekontakt mit der Außenseite des Aufschlussbehälters sind und die ihrerseits gekühlt werden. Ein derartiges Kühlverfahren und die zugehörige Vorrichtung sind als aufwendig anzusehen und erfordern außerdem für eine ausreichende Kühlung relativ viel Zeit.
Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, womit eine schnelle und effektive Kühlung möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschlussbehälter an seiner seinem Reaktionsraum zugewandten Innenseite mit einem Kühlmittel derart benetzt wird, dass das Kühlmittel flächenhaft an der Innenseite der Wandung des Aufschlussbehälters entlang abläuft.
Es wird also nicht versucht, die Außenseite dieses Aufschlussbehälters indirekt mit gekühlten Backen abzukühlen, sondern es wird im Gegensatz zu dieser äußeren Kühlung die Innenseite des Aufschlussbehälters mit einer Kühlflüssigkeit unmittelbar beaufschlagt, was eine erhebliche Beschleunigung des Kühlvorganges erlaubt. Darüber hinaus kann mit relativ geringem Aufwand Kühlflüssigkeit unmittelbar auf diese Innenseite gebracht werden, so dass indirekt gekühlte Vorrichtungsteile vermieden werden.
Besonders effektiv und gleichzeitig sparsam kann es sein, wenn das Kühlmittel als Flüssigkeitsfilm an der Innenseite des Aufschlussbehälters aufgetragen wird oder die Innenseite derart mit Kühlmittel besprüht wird, dass dieses als Film an der Innenwand abläuft. Ein solcher Flüssigkeitsfilm ist relativ dünn, dass heißt es kann vermieden werden, überflüssig viel Kühlmittel zuzuführen. Dennoch ist ein derartiger Film, insbesondere ein geschlossener Kühlmittelfilm, entsprechend effektiv und kann eine gleichmäßige Kühlung erlauben.
Die eingangs erwähnte Vorrichtung ist zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Aufnahme zum Aufnehmen des in Gebrauchsstellung unteren Randes des Aufschlussbehälters aufweist, dass im Inneren der Aufnahme wenigstens ein Zuführkanal für ein Kühlmittel angeordnet ist, das aus der Aufnahme austritt, und dass die Aufnahme eine Befestigungsvorrichtung für den Rand der Innenöffnung oder des Reaktionsraums des Aufschlussbehälters hat, so dass der Aufschlussbehälter für seine Kühlung die Aufnahme mit seinem Reaktionsraum übergreifend an der Aufnahme lösbar anbringbar ist.
Es wird also ein relativ einfaches Gerät, nämlich eine Aufnahme mit im Inneren angeordneter Kühlmittelleitung vorgesehen, die zum Aufstecken oder Aufstülpen des Aufschlussbehälters geeignet und bemessen ist, so dass das im Inneren durch den Zuführkanal zugeführte Kühlmittel, bevorzugt Wasser, aus der Aufnahme ausgetragen und dadurch unmittelbar auf die Innenseite des Aufschlussbehälters aufgebracht werden kann. Somit kann die Innenseite des Aufschlussbehälters unmittelbar und ohne gekühlte Vorrichtungen mit dem Kühlmittel an den Stellen benetzt werden, die die größte Erwärmung erfahren haben, dass heißt die Innenseite des Aufschlussbehälters, die zuvor am stärksten einer Erwärmung ausgesetzt war, wird nun auch unmittelbar mit der Kühlflüssigkeit benetzt. Die Kühlung mit unmittelbar auf die zu kühlende Fläche aufgetragenem Kühlmittel ist als sehr effektiv anzusehen.
Günstig ist es dabei, wenn an dem unteren Randbereich der Aufnahme eine Steckkupplung oder Befestigungsvorrichtung für den Rand des Aufschlussbehälters vorgesehen ist, der sich während des Kühlvorganges am weitesten unten an dem Aufschlussbehälters befindet, und wenn die Aufnahme eine Höhe oder seitliche Ausdehnung hat, die zwischen ihrer Oberfläche und der Innenseite des Aufschlussbehälters in der beim Kühlen eingenommenen Gebrauchsstellung einen Spalt frei lässt oder den Innen- oder Reaktionsraum bis auf einen freibleibenden Spalt ausfüllt. Durch einen derartigen Spalt zwischen Aufnahme und Innenseite des Aufschlussbehälters kann der Kühlmittelverbrauch gegenüber einer Anordnung eingeschränkt werden, bei der Kühlmittel einfach in den Reaktionsraum eingefüllt wird.
Eine zweckmäßige Ausführungsform kann vorsehen, dass wenigstens ein Zuführkanal für das Kühlmittel im oberen Bereich und/oder an der höchsten Stelle der Aufnahme mündet. Dadurch kann bewirkt werden, dass das Kühlmittel in einem entsprechend weit oben befindlichen Bereich der Innenseite des Aufschlussbehälters auf diesen trifft und von dort aus nach den Seiten und nach unten unter Abkühlung auch dieser Bereiche abfließen oder ablaufen kann.
Dabei ist es für eine gleichmäßige und gleichzeitig sparsame Verteilung des Kühlmittels zweckmäßig, wenn die Mündung des wenigstens einen Zuführkanals als Sprühdüse ausgebildet ist.
Noch besser lässt sich das Kühlmittel verteilen, wenn der wenigstens eine Zuführkanal für das Kühlmittel an seinem Endbereich wenigstens eine oder mehrere Verzweigung und davon ausgehend mehrere Mündungen an der Oberseite der Aufnahme hat. Dadurch kann die Verteilung des Kühlmittels innerhalb des aufgesetzten Aufschlussbehälters weitgehend optimiert sein und es kann mit größerer Sicherheit erreicht werden, dass alle Bereiche der Innenseite des Aufschlussbehälters mit Kühlmittel benetzt werden.
Günstig ist es für eine effektive und zeitsparende Kühlung, wenn der zu kühlende Aufschlussbehälter wenigstens einen Temperatursensor aufweist oder mit einem Temperatursensor verbunden oder verbindbar ist und wenn der Temperatursensor mit einer Steuereinrichtung oder einem Regler für die Kühlmittelzufuhr derart verbunden ist, dass bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des Aufschlussbehälters die Kühlmittelzufuhr absperrbar ist. Dadurch kann also vermieden werden, dass zu lange gekühlt wird und dadurch Zeit und Kühlmittel verloren gehen.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung kann vorsehen, dass sie einen Anschluss für eine Temperaturübergangsverbindung zu einem Temperatursensor eines Kalorimeters aufweist, so dass die Kühlmittelzufuhr zum Kühlen des Aufschlussbehälters abstellbar ist, wenn die Temperatur des Aufschlussbehälters einen vom Kalorimeter vorgegebenen Wert hat. Auch dies trägt zur Effektivität des Kühlvorganges und zur Einsparung von Kühlmittel bei.
Zweckmäßig kann es sein, wenn der Aufschlussbehälter nach seiner Kühlung an der Innenseite getrocknet wird. Es kann also vorteilhaft sein, wenn an der Aufnahme eine Einrichtung zum Trocknen der Innenseite des sie umgreifenden Aufschlussbehälters vorgesehen ist.
Dabei ist es besonders günstig und vorteilhaft, wenn die Aufnahme zusätzlich zu der oder den Kühlmittelleitungen wenigstens eine Gas- oder Luftzufuhrleitung zum Zuführen von Gas oder Luft nach dem Kühlvorgang für die Trocknung aufweist. Dadurch kann der Aufschlussbehälter noch schneller wieder einsatzbereit sein, als wenn eine natürliche Trocknung abgewartet wird.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlung der Innenseite des Aufschlussbehälters besteht noch darin, dass auch ein Reinigungseffekt im Inneren des Aufschlussbehälters erzielt werden kann. Dies kann gegebenenfalls durch die Trocknung unterstützt werden.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines Aufschlussbehälters eines Kalorimeters mit einer nach oben ragenden Aufnahme, die den unteren Rand eines Kalorimeters aufnehmen kann und an deren Oberfläche im oberen Bereich Mündungen einer Zufuhr für Kühlflüssigkeit angeordnet sind,
2 eine teilweise im Querschnitt gehaltene Draufsicht der Vorrichtung gemäß der Schnittlinie A-A in 1, sowie
3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 mit auf der Aufnahme angeordnetem Aufschlussbehälter und dabei schematisiert die Verbindung eines Temperaturfühlers mit einem Regler oder Steuergerät und einem Kalorimeter.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Kühlen eines Aufschlussbehälters 2 (3) für ein in 3 nur schematisiert angedeutetes trockenes Kalorimeter 3. Nach seiner Benutzung ist ein solcher Aufschlussbehälter 2 durch den in ihm durchgeführten Verbrennungsprozess erheblich erwärmt, so dass es für eine schnelle erneute Benutzung wichtig ist, ihn entsprechend schnell wieder zu kühlen.
Die Vorrichtung 1 weist dazu eine in 1 und 2 dargestellte Aufnahme 4 auf, die dazu bestimmt ist, vor allem den in Benutzungsposition gemäß 3 unteren Rand 5 des Aufschlussbehälters 2 aufzunehmen beziehungsweise während des Kühlvorganges zu haltern und festzulegen.
Im Inneren dieser Aufnahme 4 erkennt man in 3 einen Zuführkanal 6 für ein zuzuführendes Kühlmittel beziehungsweise eine Kühlflüssigkeit, bevorzugt Wasser. Diese Kühlflüssigkeit tritt an der Oberfläche aus der Aufnahme 4 aus und kann dadurch von innen her den Aufschlussbehälter 2 an dessen Innenwand benetzen und dadurch abkühlen.
Man erkennt in 3, dass die Aufnahme 4 eine Befestigungsvorrichtung 7 für den Rand 5 der Innenöffnung oder des Reaktionsraums des Aufschlussbehälters 2 hat, die diesen in Benutzungsposition außenseitig umgreift, so dass der Aufschlussbehälter 2 für seine Kühlung die gesamte Aufnahme 4 mit seinem Reaktionsraum übergreifend an dieser Aufnahme 4 und ihrem Rand 7 lösbar anbringbar und gemäß 3 in Benutzungsposition angebracht ist.
Die hochstehende und in ihrem oberen Bereich gekrümmt oder gerundet gestaltete Aufnahme 4 hat also an dem unteren Randbereich die durch den Rand 7 gebildete Steckkupplung für den Rand 5 des Aufschlussbehälters 2. Dabei hat die gesamte Aufnahme oder Aufnahmevorrichtung 4 eine Höhe und eine seitliche Ausdehnung, die zwischen ihrer Oberfläche und der Innenseite des Aufschlussbehälters 2 beziehungsweise seines Innenraums einen Spalt 8 frei lässt, wie es in 3 angedeutet ist. In Gebrauchsstellung füllt also die Aufnahme oder Aufnahmevorrichtung 4 den Innen- oder Reaktionsraum des Aufschlussbehälters 2 bis auf diesen freibleibenden Spalt 8 aus.
In 3 erkennt man auch, dass der Zuführkanal 6 für das Kühlmittel im oberen Bereich 14 und/oder an höchster Stelle der Aufnahme 4 mündet, so dass das Kühlmittel also in diesem oberen Bereich und an höchster Stelle der Aufnahme 4 austritt, wenn es mit ausreichendem Druck durch den Zuführkanal 6 zugeführt wird. Dadurch wird dann die Innenseite des Aufschlussbehälters 2 entsprechend besprüht oder benetzt, so dass das Kühlmittel als Film an dieser Innenseite oder Innenwand ablaufen kann und dadurch eine effektive Kühlung bewirkt, ohne dass aber eine unnötig große Menge als Kühlmittel verbraucht wird. Diese Menge des Kühlmittels kann durch die Weite des Spalts 8 begrenzt werden.
Im Ausführungsbeispiel erkennt man ferner, dass der Zuführkanal 6 für das Kühlmittel an seinem Endbereich mehrere Verzweigungen und davon ausgehend mehrere Mündungskanäle 9 mit entsprechenden Mündungen 10 an der Oberfläche der Aufnahme 4 aufweist, die zweckmäßigerweise als Sprühdüse ausgebildet sein können. Entsprechend gut wird das Kühlmittel in diesem oberen gerundeten Bereich 14 der Aufnahme 4 verteilt und entsprechend gleichmäßig auf die Innenseite des Aufschlussbehälters 2 übertragen, von wo es dann in dem Spalt 8 nach unten zu dem Rand 5 hin ablaufen kann, wo eine entsprechende Vertiefung 11 ringartig in diese Aufnahme 4 angeordnet ist, aus der das Kühlmittel über Bohrungen 12 mit Auslässen 13 abgeführt werden kann.
In 1 und 2 ist noch angedeutet, dass dabei die Außenseite der Aufnahme 4 unterhalb dem Bereich mit den Mündungen 10 Ablaufrinnen 14 aufweisen kann, die gegebenenfalls überschüssiges Kühlmittel aufnehmen und abführen können.
Die schon erwähnte Wölbung 14 des oberen Endbereichs der Aufnahme 4 ist gemäß 3 an die entsprechende Form des Innen- oder Reaktionsraums des Aufschlussbehälters 2 angepasst, so dass auch in diesem Bereich der Spalt 8 etwa die selbe Weite wie in den übrigen Bereichen hat.
In 3 ist ferner dargestellt, dass der zu kühlende Aufschlussbehälter 2 wenigstens einen Temperatursensor 15 aufweist, der mit einer Steuereinrichtung oder einem Regler 16 für die Kühlmittelzufuhr derart verbunden ist, dass bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des Aufschlussbehälters 2 die Kühlmittelzufuhr mit Hilfe eines Ventils 17 absperrbar ist. Dadurch kann vermieden werden, dass der Aufschlussbehälter 2 zu lange gekühlt wird. Vielmehr kann erreicht werden, dass er auf eine günstige Temperatur heruntergekühlt wird, wie sie für einen weiteren Einsatz vorteilhaft ist.
In 3 ist außerdem dargestellt, dass die Vorrichtung 1 einen Anschluss für eine Temperaturübertragungsverbindung 18 zu einem nicht näher dargestellten Temperatursensor des Kalorimeters 3 aufweist, die ebenfalls mit der Steuereinrichtung oder dem Regler 16 verbunden sein kann, so dass die Kühlmittelzufuhr abstellbar ist, wenn die Temperatur des Aufschlussbehälters 2 einen vom Kalorimeter vorgegebenen Wert hat, was wiederum auch wieder über den Temperatursensor 15 gemessen werden kann.
Somit kann erreicht werden, dass der Aufschlussbehälter 2 auf eine Temperatur gekühlt wird, mit der er sofort in dem Kalorimeter 3 einsetzbar ist.
In nicht näher dargestellter Weise kann an der Aufnahme 4 auch noch eine Einrichtung zum Trocknen der Innenseite des sie gemäß 3 umgreifenden Aufschlussbehälters 2 vorgesehen sein, wobei die Aufnahme 4 zusätzlich zu der oder den Kühlmittelleitungen 6 und 9 wenigstens eine Gas- oder Luftzufuhrleitung wiederum mit Mündung zum Zuführen von Gas oder Luft nach dem Kühlvorgang aufweisen kann, womit die Innenseite oder der Reaktionsraum des Aufschlussbehälters 2 nach der Benetzung mit Kühlflüssigkeit getrocknet werden kann.
Mit Hilfe der Vorrichtung 1 kann also der Aufschlussbehälter 2 an seiner seinem Reaktionsraum zugewandten Innenseite mit Kühlflüssigkeit oder Wasser beaufschlagt und derart benetzt werden, dass dieses Kühlmittel oder Wasser zumindest stellenweise oder bevorzugt flächenhaft an der Innenseite der Wandung des Reaktionsraums des Aufschlussbehälters 2 entlang läuft und abläuft und dadurch die Wärme abführt. Durch die Anordnung der Düsen 10 im oberen, bevorzugt gewölbten Bereich 14 der im Übrigen etwa zylindrischen Aufnahme 4 wird dabei das Kühlmittel als Flüssigkeitsfilm an der Innenseite des Aufschlussbehälters 2 aufgetragen und die Innenseite mit Kühlmittel derart besprüht, dass dieses als Film an dieser Innenwand abläuft, was dadurch unterstützt wird, dass zwischen dieser Innenwand des Aufschlussbehälters 2 und der in der Außenform an diese Innenform des Reaktionsraums angepassten Aufnahme nur ein Spalt 8 frei ist.
Zum Kühlen des Aufschlussbehälters 2 eines Kalorimeters 3 mit einem flüssigen Kühlmittel ist eine Aufnahme 4 vorgesehen, über die der Aufschlussbehälter 2 während des Kühlvorganges gestülpt ist und die eine oder mehrere Mündungen 10 für eine Kühlflüssigkeit hat, mit welcher die Innenseite des Aufschlussbehälters 2 derart benetzt wird, dass das Kühlmittel stellenweise oder flächenhaft an dieser Innenseite des Aufschlussbehälters 2 dessen Wärme abführend abläuft.

Claims

Verfahren zum Kühlen eines Aufschlussbehälters (2) für trockene Kalorimeter (3), wobei der Aufschlussbehälter (2) nach einer Benutzung auf eine Temperatur abgekühlt wird, durch die er für einen weiteren Benutzungsvorgang geeignet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschlussbehälter (2) an seiner seinem Reaktionsraum zugewandten Innenseite mit Kühlmittel derart benetzt wird, dass das Kühlmittel an der Innenseite der Wandung des Aufschlussbehälters (2) entlang abläuft.
Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel als Flüssigkeitsfilm an der Innenseite des Aufschlussbehälters (2) aufgetragen wird oder die Innenseite derart mit Kühlmittel besprüht wird, dass dieses als Film an der Innenwand abläuft.
Vorrichtung (1) zum Kühlen eines Aufschlussbehälters (2) für trockene Kalorimeter (3), mit einem Kühlmittel nach der Benutzung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Aufnahme (4) zum Aufnehmen des in Gebrauchsstellung unteren Randes (5) des Aufschlussbehälters (2) aufweist, dass im Inneren der Aufnahme (4) wenigstens ein Zuführkanal (6) für ein Kühlmittel angeordnet ist, das aus der Aufnahme (4) austritt, und dass die Aufnahme (4) eine Befestigungsvorrichtung für den Rand (5) der Innenöffnung oder des Reaktionsraums des Aufschlussbehälters (2) hat, so dass der Aufschlussbehälter (2) für seine Kühlung die Aufnahme (4) mit seinem Reaktionsraum übergreifend an der Aufnahme lösbar anbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Randbereich der Aufnahme (4) eine Steckkupplung oder Befestigungsvorrichtung für den Rand (5) des Aufschlussbehälters (2) vorgesehen ist und dass die Aufnahme (4) eine Höhe und seitliche Ausdehnung hat, die zwischen ihrer Oberfläche und der Innenseite des Aufschlussbehälters (2) einen Spalt (8) frei lässt oder den Innen- oder Reaktionsraum bis auf einen freibleibenden Spalt (8) ausfüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuführkanal (6) für das Kühlmittel im oberen Bereich und/oder an der höchsten Stelle der Aufnahme (4) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (10) des wenigstens einen Zuführkanals (6) als Sprühdüse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuführkanal (6) für das Kühlmittel an seinem Endbereich wenigstens eine oder mehrere Verzweigungen und davon ausgehend mehrere Mündungen (10) an der Oberseite der Aufnahme (4) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zu kühlende Aufschlussbehälter (2) wenigstens einen Temperatursensor (15) aufweist oder mit einem Temperatursensor verbunden oder verbindbar ist und dass der Temperatursensor mit einer Steuereinrichtung oder einem Regler (16) für die Kühlmittelzufuhr derart verbunden ist, dass bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des Aufschlussbehälters (2) die Kühlmittelzufuhr absperrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anschluss für eine Temperaturübertragungsverbindung (18) zu einem Temperatursensor eines Kalorimeters (3) aufweist, so dass die Kühlmittelzufuhr zum Kühlen des Aufschlussbehälters abstellbar ist, wenn die Temperatur des Aufschlussbehälters (2) einen vom Kalorimeter vorgegebenen Wert hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) zusätzlich zu der oder den Kühlmittelleitungen (6; 9) wenigstens eine Gas- oder Luftzufuhrleitung zum Zuführen von Gas oder Luft nach dem Kühlvorgang für die Trocknung aufweist.