DE102011105162A1

DE102011105162A1 - Düse

Info

Publication number: DE102011105162A1
Application number: DE102011105162A
Authority: DE
Inventors: Stephan Roters
Original assignee: ITSDL GmbH
Current assignee: ITSDL GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-01-05
Also published as: DE202010010660U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düse für das Zuleiten von zumindest kaltem und/oder flüssigem, insbesondere tiefkaltem Medium. Die Düse weist zumindest im Düsenendbereich, wo das Medium aus der Düse austritt, ein Gehäuserohr auf, welches das, das Medium führende Medienrohr umschließt. Es ist eine Heizung für das Beheizen zumindest eines Teiles der Außenseite des Gehäuserohres, insbesondere im Düsenendbereich, vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse für das Zuleiten von zumindest kaltem und/oder flüssigem, insbesondere tiefkaltem Medium, wie z. B. flüssigem Stickstoff. Die Düse weist dabei zumindest im Düsenendbereich ein das Medium führendes Medienrohr auf.
Eingangs angeführte Düsen werden z. B. in Herstellungsanlagen für Halogenlampen, wie sie z. B. aus der PKW-Beleuchtung bekannt sind, eingesetzt. In solchen Herstellungsanlagen wird der Glaskolben oder Glaskörper mit dem teuren Edelgas (Xenon-, Neon- oder Edelgasgemische) gefüllt. Damit das Edelgas vor dem Zuschmelzen des Glaskörpers nicht wieder aus dem Glaskörper entweicht und verloren geht, wird der Glaskörper über die eingangs beschriebenen Düsen von außen gekühlt. Hierzu kommt als Kühlmedium flüssiger, tiefkalter Stickstoff zum Einsatz, wobei sich die Erfindung nicht auf ein flüssiges (Kühl-)Medium beschränkt, sondern der Begriff ”Medium” sowohl flüssige wie auch gasförmige Phasen abdeckt.
Der flüssige Stickstoff wird über ein entsprechendes spezielles Rohrleitungssystem herangeführt und über die Düse auf den Glaskörper der späteren Lampe gespritzt oder gesprüht. Die Düsenkonstruktion besteht aus Metall, z. B. Edelstahl. Der eingesetzte flüssige Stickstoff hat bei einem Umgebungsdruck von 1 bar eine Temperatur von –196°C. Diese sehr tiefe Temperatur führt dazu, dass die Düsen vereisen.
Aus dem Stand der Technik bekannte Düsen sind zum Beispiel in Anlagen eingebaut, bei welchen periodisch die zu befüllenden Glaskolben oder Glaskörper vorbeitakten. Die Eisschicht nimmt zu, solange die Düse betrieben wird, weil sich auf den kalten Oberflächen die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft niederschlägt und sofort gefriert. Zwangsläufig führt dies dazu, dass die Außenabmessungen der Düse immer größer werden und nach verhältnismäßig kurzer Zeit bereits der Strahl der Düse abgelenkt oder verfälscht wird. Hieraus resultiert ein uneffizientes Kühlen des Glaskolbens mit dem Risiko, dass das kostbare eingefüllte Edelgas verschwendet wird und die nicht richtig befüllte Lampe unbrauchbar wird. Der sich vergrößernde Düsenkörper bildet aber auch eine Störkante für die vorbeitaktenden Glaskörper oder andere Teile der Anlage. Es ist auch bekannt, dass die vorbeitaktenden Glaskörper von den vereisten Düsen beschädigt werden. Die beschädigten Glaskörper können zu Ausfallzeiten der Maschine oder Anlage führen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düse für das Zuleiten von zumindest kaltem, insbesondere tiefkaltem Medium zur Verfügung zu stellen, die zuverlässig einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Düse, wie eingangs beschrieben, und schlägt vor, dass die Düse zumindest im Düsenendbereich, wo das Medium aus der Düse austritt, ein Gehäuserohr aufweist und das Gehäuserohr das Medienrohr umschließt und des Weiteren eine Heizung für das Beheizen zumindest eines Teilbereiches der Außenseite des Gehäuserohres, insbesondere im Düsenendbereich, vorgesehen ist.
Die Anordnung eines das Medienrohr umschließenden Gehäuserohres gerade im Düsenendbereich bewirkt, dass das tiefkalte Medienrohr bereits eine gewisse Isolation erfährt. Der Zwischenraum zwischen dem Medienrohr und dem Gehäuserohr steht dabei unter Umgebungsdruck und ist mit normaler Umgebungsluft gefüllt. Die Zwischenraumluft, also die Luft, die sich zwischen Medienrohr und dem Gehäuserohr befindet, trocknet mit der Zeit aus, da sich die Luftfeuchtigkeit auf den kalten Oberflächen niederschlägt. Da kein regelmäßiger Luftaustausch zwischen der Zwischenraumluft und der sonstigen Umgebungsluft vorgesehen ist, entsteht gegebenenfalls eine dünne Eisschicht, bevorzugt aber auf der Außenseite des Medienrohres. Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, dass zumindest ein Teilbereich der Außenseite des Gehäuserohres durch eine Heizung beheizt wird.
Die Erfindung hat erkannt, dass der eigentlich unerwünschte Einsatz von wärme in Form einer Heizung, die zumindest einen Teilbereich der Außenseite des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres beheizt, die Bildung einer Eisschicht gerade auf der, dem Glaskörper zugewandten Außenseite zuverlässig vermeidet. Üblicherweise würde man den Einsatz einer Heizung bei den kalten beziehungsweise tiefkalten Medien vermeiden, da die Heizung letztendlich dem angestrebten Kühleffekt entgegenwirkt.
Es ist aber beobachtet worden, dass die durch die Heizung in das Gehäuserohr einzubringende Wärmeleistung verhältnismäßig gering ist und nur eine unmerkliche Erwärmung des Medienrohres erfolgt, die Anordnung aber so geschickt gewählt ist, dass insbesondere die Außenseite ausreichend erwärmt ist (es reicht hier eine Temperatur von etwas über 0°C), damit sich hier keine aufwachsende Eisschicht bilden kann.
Ziel der Erfindung ist es, zumindest einen Teilbereich der Außenseite des Gehäuserohres so zu erwärmen, dass sich hier zwar Flüssigkeit niederschlagen, aber keine Eisschicht bilden kann, die zu den vorbeschriebenen Problemen führt. Geschickterweise reicht es dabei aus, zumindest den dem Glaskörper zugewandten vorderen Bereich beziehungsweise Endbereich, insbesondere im Mündungsbereich und gegebenenfalls sich hieran anschließende seitliche Bereiche zu beheizen, um einen zuverlässigen Betrieb der Düse zu erreichen. Durch entsprechende Regelung der Heizung ist es des Weiteren vorgesehen, dass eine Tropfenbildung auf dem Gehäuserohr zuverlässig vermieden wird. Um dieses Ziel zu erreichen, sind verschiedene Strategien möglich. Natürlich ist eine entsprechend vollvolumige Erwärmung des Gehäuserohres möglich, oder aber die Heizung ist zum Beispiel als Strahlungsheizung auf der Außenseite des Gehäuserohres, auf dessen Oberfläche gerichtet, vorgesehen. Dabei erstreckt sich die Erfindung natürlich auch auf solche Fälle, bei welchen der gesamte Düsenendbereich des Gehäuserohres entsprechend erwärmt wird.
Der Begriff Gehäuserohr legt diesen Gegenstand nicht auf einen speziellen Querschnitt fest. Erfindungsgemäß ist das Gehäuserohr zum Beispiel mit gleichbleibendem Querschnitt ausgestattet. Die Erfindung ist aber auf diese Ausgestaltung nicht beschränkt. Das Gehäuserohr kann auch eine beliebige Form aufweisen, es muss auch nicht zwingend vollständig geschlossen sein, es sind auch seitliche Öffnungen, Schlitze, Bohrung (zum Beispiel für den Anschluss der Schutzgasleitung) und so weiter grundsätzlich möglich. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Gehäuserohres sieht dabei einen Abschnitt eines im Querschnitt beliebigen Rohres (z. B. mehreckig, kreisrund) vor, der konzentrisch das Medienrohr umgibt. Das Gehäuserohr kann aber auch beliebig gestaltetet (zum Beispiel aus mehreren Teilen bestehende Schweißkonstruktion) sein. Auch eine solche Anordnung ist in gleicher Weise von dem Begriff ”Gehäuserohr” umfasst.
Als Düsenendbereich wird im Sinne dieser Erfindung von dem Bereich an der Düse gesprochen, wo das Medium aus der Düse austritt sowie einige Millimeter oder Zentimeter davor. Üblicherweise ist an der Düse eine Schraubverbindung vorgesehen, mit welcher die Düse auf das Zuleitungssystem aufschraubbar ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung umfasst somit gegebenenfalls nicht nur den Düsenmündungsbereich oder den Düsenendbereich, sondern die gesamte Düse bis zur Schraubverbindung. Das hängt von den einzelnen Gegebenheiten ab.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlages ist vorgesehen, dass das Gehäuserohr als Schutzgasrohr ausgebildet ist und das Schutzgasrohr mit einer Schutzgaszuleitung für die Zuleitung von Schutzgas in Wirkverbindung steht derart, dass das auf dem Medienrohr austretende Medium von Schutzgas umgeben ist.
Der Einsatz des Schutzgases, z. B. eines fließenden Schutzgasstromes oder eines stehenden Schutzgasvolumens führt dazu, dass kein direkter Kontakt der feuchten Umgebungsluft mit den tiefkalten Teilen der Düse besteht, allerdings kühlt sich nach der Lösung aus dem Stand der Technik auch das Schutzgasrohr soweit ab, dass auf der Außenseite des Schutzgasrohres Luftfeuchtigkeit kondensieren und gefrieren kann.
Nun sorgt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Heizung dafür, dass auf der Außenseite des Schutzgasrohres keine Luftfeuchtigkeit kondensieren und gefrieren kann.
Außerdem ist beobachtet worden, dass das eingesetzte Schutzgas eine gewisse Isolierung darstellt und dass eine geringe Heizung ausreicht, um eine vereisungsfreie Düse zur Verfügung zu stellen, deren Einsatz in den bekannten Herstellungsanlagen für Halogenlampen usw. eine geringe Ausfallquote und auch Ausschussquote der hergestellten Lampen ermöglicht.
Somit stellt die Erfindung zwei verschieden effektive Konzepte zur Verfügung, um in dem beschriebenen Anwendungsfall mit tiefkalten, flüssigen Medien hantieren zu können, ohne eine Beeinträchtigung in dem Betrieb der Anlage durch ein Zugefrieren oder Vereisen der Düse zu riskieren. In der ersten Variante dient das Gehäuserohr als zusätzlicher Schutzschirm und zusätzliche Abschirmung für das innenliegende Medienrohr, gleichsam als Wärme- beziehungsweise Kälteschild. Das Zwischenraumvolumen beinhaltet ein stehendes Schutzgas (z. B. auch Umgebungsluft), das nicht zwangsweise ausgetauscht wird. In der alternativen Variante ist das Gehäuserohr als Schutzgasrohr ausgebildet und dient der Leitung von einem aus einer Schutzgaszuleitung stammenden Schutzgas (z. B. getrocknetem Stickstoff, Luft oder ähnlichem). Das Zwischenraumvolumen wird gespült.
Nachfolgend wird die Erfindung insbesondere mit der Ausgestaltung eines Schutzgasrohres als Gehäuserohr beschrieben, ohne hierauf die Erfindung beschränken zu wollen. Die Ausgestaltung des Gehäuserohres als Schutzgasrohr beschränkt diese Erfindung nicht auf diese Variante.
In einer erfindungsgemäßen Variante wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr und dem Medienrohr eine Wärmeisolierung vorgesehen ist. Die Wärmeisolierung hat insbesondere die Aufgabe, den verhältnismäßig warmen Bereich des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres gegenüber dem Medienrohr zu isolieren oder zu dämmen. Für die Anordnung dieser Wärmeisolierungen sind verschiedene Ausgestaltungen möglich. Dabei ist natürlich zu beachten, dass zwischen dem Medienrohr und dem Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr ein (z. B. ringförmiger) Spalt oder Schutzgasspalt verbleibt, durch welchen das Schutzgas ausströmt. Es ist nun möglich, dass die Wärmeisolierung auf der Innenseite des außenliegenden Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres oder auf der Außenseite des innenliegenden Medienrohres angeordnet ist. Dementsprechend wird der ringförmige Spalt oder Schutzgasspalt zumindest einseitig von der Wärmeisolierung begrenzt. In einer erfindungsgemäßen Variante ist es natürlich möglich, dass sowohl die Innenseite des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres, wie auch die Außenseite des Medienrohres mit einer (gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgebildeten) Wärmeisolierung ausgestattet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zeigt sich, dass das Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr zumindest auf der dem Medienrohr zugewandten Seite eine Isolierung trägt. Ebenso ist alternativ erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ende des Medienrohres von einem aus isolierendem Material bestehenden Rohrstück gebildet ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung umfasst aber auch eine Anordnung, bei welcher das Ende des Medienrohres gebildet ist von einem Metallrohr oder einem Kunststoff ummantelten Metallrohr. Die Erfindung ist insofern sehr variabel realisierbar.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für die Ausgestaltung der Wärmeisolierung eine Strahlenschutzfolie vorgesehen.
Bekanntermaßen erfolgt die Wärmeleitung über drei unterschiedliche physikalische Effekte. Neben der Konvektion und der Wärmeleitung in Festkörpern besteht die Wärmestrahlung, die in einem entsprechenden elektromagnetischen Spektralbereich erfolgt. Durch den Einsatz einer Strahlenschutzfolie wird die von dem erwärmten Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr abgestrahlte Wärme reflektiert. Die Strahlenschutzfolie besteht dabei aus einem flächigen Folienmaterial, das metallbedampft oder metallbeschichtet ist und eine entsprechende Reflexion für die Wärmestrahlung ergibt. Geschickterweise ist dabei die Reflexion der Wärmeschutzfolie auf den speziellen Spektralbereich, der von dem ”warmen” Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr abgestrahlten Wärmestrahlung optimiert. Des Weiteren ist bekannt, auf der Folie einen flächigen Abstandshalter, zum Beispiel ein Vlies oder Gewebe (zum Beispiel aus Kunststoff- oder Glasfasern) aufzulegen, um den Isolationseffekt zu erhöhen. Entsprechendes ist in 3 angedeutet.
Der typische Temperaturbereich, der mit dem Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr angestrebt wird, liegt oberhalb von 0°C, z. B. bei 5°C, um eine Eisbildung zuverlässig zu vermeiden. Die mehrlagige Anordnung, insbesondere Aufwicklung der Strahlenschutzfolie (gegebenenfalls mit flächigem Abstandshalter), erhöht entsprechend den Isolationseffekt der Wärmeisolierung. Gleichzeitig ist die verhältnismäßig filigrane Strahlenschutzfolie durch das mehrfache Umwickeln des insbesondere vorderen Ende des Medienrohres auf diesem leicht befestigbar beziehungsweise fixierbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlages ist im Düsenendbereich eine Verjüngung an dem Gehäuserohr vorgesehen. Diese Verjüngung des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres führt dazu, dass eine (gegebenenfalls sehr viel) kleinere Gehäuserohröffnung zur Verfügung steht, wie es der Querschnitt beziehungsweise Durchmesser des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres kurz vor dem Düsenendbereich grundsätzlich erlauben würde. So beträgt das Verhältnis des Außendurchmessers des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres zum Innendurchmesser der Gehäuserohröffnung ca. 10% bis 40%, bevorzugt 20% bis 30%, insbesondere ca. 25%.
Der Effekt dieser Verjüngung ist nun jener, dass sich das Gasvolumen, welches zwischen dem innenliegenden Medienrohr und dem außenliegenden Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr befindet, mit einer noch kleineren Rate ausgetauscht wird, das heißt, ein Eintrag von die Vereisung bildender Luftfeuchtigkeit noch weiter verhindert wird.
In dem Fall, dass das Gehäuserohr als Schutzgasrohr genutzt wird und der Zwischenraum kontinuierlich mit Schutzgas gespült wird, ergibt sich durch die Verjüngung ein noch effizienterer Schutz. Die Verjüngung des Schutzgasrohres geht einher mit einer Beschleunigung des ausströmenden Schutzgasstromes und führt somit zu einer Verbesserung der Kältedämmung, da der Wärmeleitmechanismus konvexion behindert wird.
Des Weiteren wird in einer Variante des Vorschlages vorgesehen, dass im Düsenendbereich eine Gehäuserohröffnung vorgesehen ist und das Verhältnis des Innendurchmessers der Gehäuserohröffnung zu dem Innendurchmesser des Medienrohrendes in einem Bereich von 1,2 bis 15, 1,5 bis 12, 1,5 bis 10 (wie z. B. in 2; 3), 1,5 bis 3,0 oder 1,5 bis 2,5 liegt, bevorzugt im Intervall von 1,8 bis 2,3. Vorgenannte und nachfolgende Intervallgrenzen sind untereinander auch kombinierbar. Bei diesen geometrischen Abmessungen wurden bezüglich der Eisfreiheit der gesamten Düse sehr gute Ergebnisse erreicht. Es ist auch möglich, die Gehäuserohröffnung über einen Vergleich mit dem Außendurchmesser des Medienrohres zu beschreiben, wobei sich eine vorteilhafte Variante dadurch auszeichnet, dass das Verhältnis des Innendurchmessers der Gehäuserohröffnung zu dem Außendurchmesser des Medienrohrendes im Bereich von 1,05 bis 2,5 oder 1,05 bis 2 liegt, bevorzugt im Bereich von 1,08 bis 1,5 oder 1,1 bis 1,5. Es ist insbesondere gefunden worden, dass ein Verhältnis des Innendurchmessers der Gehäuserohröffnung zum Außendurchmesser des Medienrohrendes zwischen 1,05, 1,08 oder 1,1 bis 1,2, 1,3 oder 1,5 auf jeden Fall zu einer sehr effektiven Eisfreiheit auf der Außenseite des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres führt. Dabei ist der Vorteil insbesondere darin zu sehen, dass mit einer Ausgestaltung des Gehäuserohres beide Konzepte des Betriebes der Düse nach der Erfindung realisiert werden können. Bei der Variante, bei welcher ein im wesentlichen statisch stehendes Schutzgasvolumen eingesetzt wird, führt ein kleiner Spalt zwischen Medienrohr und Gehäuserohröffnung zu einer erheblichen Verlangsamung des Gasaustausches im Zwischenraumvolumen. Bei der dynamischen Betriebsweise, also unter Einsatz eines Schutzgasstromes, wird das ausströmende Schutzgas im (engen) Spalt so sehr beschleunigt, dass eine turbolente Strömung entsteht, die den Schutzgasstrom auf die sich neben der Gehäuserohröffnung entstehenden Seite des Gehäuserohres ablenkt und sich so zwischen die ”kalte” Gehäuserohroberfläche und der ”feuchten” Umgebungsluft anlagert.
Die typischen Innendurchmesser des Medienrohrendes liegen in einem Bereich von ca. 0,8 bis 1,0 mm. Die typischen Außendurchmesser des Medienrohrendes liegen in einem Bereich von 1,2 bis 1,6 mm. Der typische Innendurchmesser der Gehäuserohröffnung liegt zwischen 1,6 und 2,0 mm, bevorzugt ca. bei 1,8 mm.
Die Erfindung ist auf diese Dimension nicht festgelegt, alternativ kann der Außendurchmesser des Medienrohrendes auch einige Millimeter/Zentimeter, je nach Anordnung betragen.
Geschickterweise wird als Isolierung in diesem Bereich am Medienrohr beziehungsweise Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr ein Material eingesetzt, welches Wärme schlecht leitet. Dies können Kunststoffe, wie z. B. Fluorkunststoffe, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Polymide (PI) oder auch Polyolefine (PO), insbesondere Polyethylen (PE) oder Vinylpolymere, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) sein. Die eingesetzten Kunststoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie in ihrem eingesetzten Temperaturbereich eine hohe Thermostabilität aufweisen. Dabei sind Kunststoffe bekannt, die auch bei tiefkalten Temperaturen (bis –270°C) eine ausreichende Thermostabilität aufweisen. Die vorgenannte Liste ist nicht abschließend. Sie umfasst auch Kunststoffe mit schlechteren Isolationseigenschaften, die insbesondere für ”wärmere” Anwendungsbereiche ausreichend und funktionabel sind.
Der erfindungsgemäße Pfiff liegt eben gerade darin, dass in der Düse ein verhältnismäßig großer Temperturgradient zur Verfügung gestellt wird, um an der Außenseite der Düse letztendlich ein solches Temperaturniveau zu erhalten, das die Ausbildung einer Eisschicht vermeidet. Es ist klar, dass durch eine entsprechende Isolierung der mögliche Wärmeeintrag von der Außenseite des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres in das Innere der Düse erheblich reduziert wird und somit die Gesamteffizienz steigt.
Geschickterweise ist auch insbesondere eine Temperatursteuerung für die Heizung vorgesehen, bei welcher die Oberflächentemperatur so eingestellt werden kann, dass diese oberhalb des Taupunktes liegt und so auch eine Kondensatbildung auf der Düse, welche zu unerwünschtem Abtropfen von Flüssigkeit innerhalb der Anlage führen kann, vermieden wird. Dabei ist es möglich, dass bei der Temperatursteuerung auch entsprechende (Raum-)Klimainformationen (z. B. relative Feuchtigkeit) ausgewertet werden. Bei einer solchen Temperatursteuerung ist natürlich an der Düse geeigneterweise ein Thermometer vorgesehen, welches mit der Temperatursteuerung zusammenwirkt und die gerade herrschende Temperatur als Messwert übermittelt.
Es ist erfindungsgemäß daher vorgesehen, dass das Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr z. B. aus einer heterogenen Materialmischung gebildet ist und z. B. auf der inneren Seite aus einem Kunststoffmaterial mit sehr schlechter Wärmeleitung besteht und auf der Außenseite z. B. von einem Kupferblechmantel umhüllt ist, der beheizt wird. Durch die Regelung des Schutzgasstromes wird die in das Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr eingeleitete Wärme schnell abgeführt, ohne dabei eine merkliche Erwärmung des tiefkalten und gegebenenfalls auch flüssigen Mediums zu bewirken.
Des Weiteren ist in einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, dass das Ende des Medienrohres (das Medienrohrende) durch ein aus isolierendem Material bestehendes Rohrstück gebildet ist. Üblicherweise ist das Medienrohr aus Edelstahl gefertigt. Um einen möglichen Eintrag von Wärme in das tiefkalte Medium zu vermeiden, zumindest aber zu reduzieren, ist es günstig, dass das Ende des Medienrohres aus einem aus isolierendem Material bestehenden Rohrstück gebildet ist oder aber das Edelstahlrohr von einer entsprechenden Isolierung ummantelt oder umgeben ist. Geschickterweise wird dabei diese Isolierung in dem Bereich angeordnet, wo auf der Außenseite des Schutzgasrohres die Heizung vorgesehen ist. Es ist klar, dass das Medienrohr das Medienrohrende umfasst und das Medienrohrende einstückig mit dem Medienrohr verbunden sein mag oder aber das Medienrohrende als separates Rohrstück ausgebildet ist und zum Beispiel hier einen weiteren Parametersatz bei der Anpassung der Erfindung an verschiedene Anwendungszwecke zu bewirken. Dabei kann auch mit Material des Medienrohrendes im Hinblick auf das Medienrohr selber variiert werden.
Vorteilhafterweise wird bei der Erfindung vorgesehen, dass die Isolierung als Rohr beziehungsweise Rohrstück ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, z. B. eine entsprechende isolierende Beschichtung auf das Medienrohr (z. B. Außenseite), Gehäuserohr beziehungsweise Gehäuserohr/Schutzgasrohr (Innen- und/oder Außenseite) aufzutragen.
In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass das Medienrohr gegenüber dem Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr zurücksteht. Es ergibt sich daher vor dem Ende des Medienrohres ein von dem Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr zumindest teilweise umschlossenes Volumen, in welches sich das Schutzgas (als stehendes Schutzgasvolumen oder als fließender Schutzgasstrom) um den kalten und oftmals flüssigen Stickstoffstrahl herum anordnet. Dadurch ist dieses Volumen und das vorstehende Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr entsprechend abgeschlossen, was zu einer entsprechenden Führung des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres beiträgt und einen Austausch mit der feuchten Umgebungsluft vermeidet.
Alternativ ist aber auch vorgesehen, dass das Medienrohr gegenüber dem Gehäuserohr vorsteht oder mit diesem bündig abschließt. Als relevantes Maß wird dabei tatsächlich die in Flussrichtung des Medienstromes gesehene vordere Kanten entweder des Medienrohres oder des Gehäuserohres angesehen. In der Zeichnung ist zwar die Variante gezeigt, bei welcher das Medienrohr(ende) gegenüber dem Gehäuserohr(ende) beziehungsweise Schutzgasrohr(ende) etwas (zwischen 1 und 10 Innendurchmesser des Medienrohres, bevorzugt zwischen 1 und 6 Innendurchmesser des Medienrohres, insbesondere bevorzugt ca. 3 bis 4 Innendurchmesser des Medienrohres) zurücksteht, die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt.
Es ist alternativ ebenfalls vorgesehen, das das Medienrohr(ende) gegenüber dem Schutzgasrohr(ende) beziehungsweise Gehäuserohr(ende) um die gleichen Maße, vorsteht.
Im Hinblick auf die verschiedenen Parameter der Düse nämlich, ob diese mit einem Strom von Schutzgas oder mit stehendem Schutzgasvolumen betrieben wird und der relativen Anordnung des vorderen Endes des Medienrohres bezüglich des Endes des Gehäuserohres lässt sich die gesamte Düse nach der Erfindung optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall einstellen. So ist zum Beispiel die Anordnung eines etwas zurückstehenden Medienrohres in Verbindung mit dem Betrieb mit einem Schutzgasstrom günstig, wohingegen zum Beispiel das bündige Abschließen des Medienrohres oder ein über das Gehäuserohr leicht vorstehendes Medienrohr bei einer statischen Betriebsweise vorteilhaft ist.
Aber auch die Variante des zurückstehenden Medienrohres im statischen Anwendungsfall (ohne Schutzgasstrom) vermeidet eine Bildung von Eisschichten auf dem Gehäuserohr.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sowohl das Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr, wie auch das Medienrohr nicht nur aus homogenem Material bestehen, sondern z. B. auch aus einer Verbundbauweise gebildet sind. Es wird z. B das Medienrohr aus einem verhältnismäßig stabilen Metallrohr beziehungsweise Edelstahlrohr gefertigt, was für die mechanische Belastbarkeit von Vorteil ist, die Isolierung wird durch einen entsprechend gut isolierenden Werkstoff realisiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenseite des Gehäuserohres beziehungsweise Schutzgasrohres zumindest teilweise aus Metall, insbesondere einem Wärme gut leitenden Metall oder Material, insbesondere Kupfer besteht. Ziel des erfindungsgemäßen Ansatzes ist es, die Kondensatbildung beziehungsweise Eisschichtbildung auf den der normalen Umgebungsatmosphäre ausgesetzten Düsenbereichen zu verhindern. Es reicht dabei aus, nur eine Eisbildung in den Bereichen zu vermeiden, die beim Einsatz der Düse zu Schwierigkeiten (Zerstörung von Glaskolben oder Maschinenstillstand) führen können. Natürlich ist es möglich deutlich größere Bereiche eisfrei zu halten, dementsprechend wird dann die gesamte Düse mit einer Heizung ausgestattet. Vom erfindungsgemäßen Gedanken in gleicher Weise umfasst ist auch eine Anordnung, bei welcher die gesamte Düse von einem Gehäuse umschlossen ist, insbesondere das Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr von einem Gehäuse umschlossen ist und dieses Gehäuse dann beheizt ist. Eine solche Ausgestaltung ist zwar voluminöser, das Gehäuse zählt aber zum Schutzgasrohr, das entsprechend komplexer ausgebildet ist und ist insofern ebenfalls von der Erfindung umfasst. Es wird darauf hingewiesen, dass der Begriff ”Gehäuserohr beziehungsweise Schutzgasrohr” nicht eingeschränkt nur auf ein rohrartiges Gebilde zu verstehen ist, sondern durchaus komplexer, gegebenenfalls heterogen oder in Sandwichbauweise aus unterschiedlichen Materialen bestehend und gegebenenfalls auch in einer Schweißkonstruktion realisiert, ausgebildet ist. Das Gehäuse- beziehungsweise Schutzgasrohr besteht gegebenenfalls auch aus homogenem Material.
Um zuverlässig das Anwachsen einer Eisschicht zu vermeiden, wird in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante der Erfindung vorgeschlagen, dass für das Schutzgas eine Trocknungseinheit in der Schutzgaszuleitung vorgesehen ist. Das Schutzgas kommt mit dem kalten beziehungsweise tiefkalten Medium in Berührung. Natürlich besteht auch hier das Risiko, dass Feuchtigkeit in dem Schutzgas auf den kalten Düsenoberflächen erst kondensiert und dann gefriert. Durch den Einsatz einer Trocknungseinheit für das Schutzgas oder den Einsatz von trockenem beziehungsweise sehr trockenem Schutzgas (z. B. weniger als 100 ppm Restfeuchte, bevorzugt weniger als 10 ppm Restfeuchte) wird auch hier die mögliche Eisbildung zuverlässig unterdrückt.
In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
1: in einer Draufsicht eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Düse;
2: in einer Schnittdarstellung den Düsenendbereich der erfindungsgemäßen Düse nach 1;
3: in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausgestaltung des Düsenendbereiches einer erfindungsgemäßen Düse
4: in einer Draufsicht eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Düse.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigte Variante der Erfindung zeigt das Gehäuserohr in der Verwendungsform eines Schutzgasrohres. Es ist zu beachten, dass der erfindungsgemäße Effekt wie beschrieben auch dann zu Tage tritt, wenn die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Düse nicht mit Schutzgas ist. Des Weiteren ist zu beachten, dass gefunden worden ist, dass die Düse abwechselnd in beiden Betriebsmodi betreibbar ist, das heißt, eine Eisfreiheit auch dann erreicht wird, wenn nur periodisch oder zufällig die gesamte Düse mit Schutzgas, wie beschrieben, gespült wird. Eine solche Verfahrensweise spart Schutzgas.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Düse 1 in Draufsicht schematisch dargestellt. Genau genommen zeigt 1 eine Doppeldüse, bei welcher zwei Düsenköpfe in einem Umfangswinkelabstand von 120° beabstandet angeordnet sind und von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben sind. Die Düse 1 besteht aus einem Anschlussbereich 11 an welchem die Düse an ein beliebig ausgestaltetes Rohrleitungssystem anschließbar ist und besitzt einen Düsenendbereich 10 bei welchem das kalte, insbesondere tiefkalte Medium aus der Düse 1 austritt. Im zentralen Bereich der Düse 1 ist hierzu ein Medienrohr 3 vorgesehen, welches umgeben ist von einem Schutzgasrohr 2. Es besteht dabei ein gewisser radialer Spalt zwischen dem Schutzgasrohr 2 und dem Medienrohr 3, welcher der Schutzgaszuleitung 5 dient.
Es ist klar, dass das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel für die erfindungsgmäße Düse nur als Beispiel zu verstehen ist. Die konkrete Konstruktion der erfindungsgemäßen Düse ist sehr variabel realisierbar und an die jeweiligen Begebenheiten problemlos anpassbar.
Üblicherweise beträgt die Nennweite des Medienrohres, welches der flüssigen Stickstoffzuführung dient circa 2 mm. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt.
Im Düsenendbereich 10 (vgl. 2) mündet das Medienrohr 3 in ein Endstück, welches als Rohrstück 34 ausgebildet ist. Dieses Endstück hat üblicherweise eine Nennweite von 0,4–1,6 mm. Dieses Endstück beziehungsweise Rohrstück 34 wird von einer Befestigungsmutter 32 in bekannter Weise gehalten. Dieses bildet an seiner vorderen Kante das Ende 30 des Medienrohres 3.
Das Medienrohrende 30 wird dabei gebildet von einem Rohrstück 34, welches in einen Düsenaufsatz 31 des Medienrohres 3 einseitig eingesteckt ist. Geschickterweise besteht dabei zumindest der Düsenaufsatz 31 aus einem Wärme schlecht leitenden Material, gegebenenfalls besteht auch das Rohrstück 34 aus einem Wärme schlecht leitenden Material z. B. Kunststoff oder Ähnlichem. Es kann alternativ aber auch aus Edelstahl bestehen.
Aus dem das Medienrohr 3 abschließenden Rohrstück 34 tritt dann das kalte beziehungsweise tiefkalte Medium (z. B. flüssiger Stickstoff) aus. Das Medium kommt dabei nicht in unmittelbaren Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre und der darin befindlichen Luftfeuchtigkeit, sondern der austretende Medienstrahl wird umspült von einem Schutzgas, das von der Schutzgaszuleitung 5 in das Schutzgasrohr 2 geleitet ist. Dabei umgibt geschickterweise das Schutzgasrohr 2 das Medienrohr 3.
Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass das Ende des Medienrohres 3, insbesondere des Rohrstückes 34, um die Strecke a gegenüber dem Ende des Schutzgasrohres 2 zurücksteht. Es bildet sich daher in dem Schutzgasrohr 2 ein Volumen 21, in welchem das tiefkalte Medium von dem Schutzgas umgeben beziehungsweise umspült ist. Zwischen dem innenliegenden Medienrohr 3 und dem außenliegenden Schutzgasrohr 2 ergibt sich ein ringartiger Kanal oder Schutzgasspalt 50, der Teil der Schutzgaszuleitung 5 ist.
Im Stand der Technik wurde beobachtet, dass sich auch das aus Metall gefertigte Schutzgasrohr 2 mit der Zeit abkühlt. Es kondensiert dann Feuchtigkeit auf der Schutzgasrohraußenseite und es kann zu dem unerwünschten Wachstum von Eis kommen.
Erfindungsgemäß ist nunmehr eine Heizung 4 vorgesehen, die an der Außenseite oder Innenseite des Schutzgasrohres 2 vorgesehen ist oder wirkt. Das Schutzgasrohr 2 besteht in diesem Bereich z. B. aus einem Wärme gut leitenden Material, z. B. Kupfer oder einem anderen Metall oder Ähnlichem. Die Heizung 4 ist z. B. durch eine entsprechende Drahtheizung realisiert, die um den Düsenendbereich um das Schutzgasrohr 2 herumgeschlungen ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine elektrische Heizung 4 realisiert. Die zugeführte elektrische Leistung erwärmt zumindest die Außenseite des Schutzgasrohres 2 so sehr, dass kein Eiswachstum mehr möglich ist, beziehungsweise keine Kondensatbildung mehr erfolgt. Zusätzlich ist auf der Schutzgasrohrinnenseite eine Wärmeisolierung 20 vorgesehen, die bewirkt, dass die an dem Schutzgasrohr 2 eingeprägte Wärmeenergie nicht zu einer, unter Umständen nicht erwünschten, Aufwärmung des Schutzgases führt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an der Heizung 4 auch eine Temperatursteuerung angeordnet. Diese wird mit einem Temperaturfühler realisiert, der in einfacher Weise mit einem Schalter oder Regler für die Heizung verbunden ist und bei Unterschreiten einer entsprechenden Schwelltemperatur die Heizung einschaltet. Dies kann z. B. im Bereich von 5° Celsius liegen.
Die Anordnung ist dabei in einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung so gewählt, dass die Düse 1 mit ihrem vorstehenden Schutzgasrohr 2 auf dem zu befüllenden Körper aufstellbar ist. Es besteht also ein Abstellrand am Schutzgasrohr 2.
Das als Edelstahlrohr ausgebildete Medienrohr 3 führt den flüssigen Stickstoff mit ausreichender Materialfestigkeit drucksicher zum Düsenende. In einer erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, dass das Rohrstück 34 insbesondere am Ende eine separate Isolierung aufweist. Es ist auch möglich, dass eine entsprechende Isolierung an dem Medienrohr 3 integriert ist.
Der Schutzgasstrom schützt die kalten (Ober-)Flächen vor dem Zutritt der Atmosphäre und damit dem Niederschlagen von Feuchtigkeit und der zwangsweise folgenden Eisbildung und führt Kälte ab. Die äußere, als Kunststoffrohr ausgebildete Isolierung 20 führt den Schutzgasstrom und minimiert die Wärmeleitung vom Schutzgas nach außen. Die äußere wärmeleitende Metallschicht verteilt die Wärme der elektrischen Heizelemente 4 auf der Außenoberfläche. Diese Wärme hält die Außenflächen auf einer Oberflächentemperatur, die ein Beschlagen mit kondensierender Feuchtigkeit aus der Atmosphäre (gerade) verhindert.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass das Schutzgasrohr 2 überwiegend aus isolierendem Material besteht, welches (zumindest partiell) von einer äußeren Metallschicht 22 umgeben ist.
In 3 ist eine alternative Ausgestaltung des Düsenendbereiches gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau ist mit dem nach 2 vergleichbar. Es wird hier nur auf die Unterschiede eingegangen.
In 2 ist auf dem Schutzgasrohr 2 auf der Innenseite eine Wärmeisolierung 20 vorgesehen. Sie ist z. B. als Hülse in das Schutzgasrohr 2 eingeschoben. Der Schutzgasspalt 50 ergibt sich dann zwischen der Wärmeisolierung 20 und dem innenliegenden Medienrohr 3.
Diese Anordnung ist aber auch umkehrbar, wie sie z. B. für 3 gezeigt ist, nämlich ist hier die Wärmeisolierung 20 auf dem Medienrohr 3 angeordnet und der Schutzgasspalt 50 erstreckt sich zwischen der Wärmeisolierung 20 und dem außenliegenden Schutzgasrohr 2.
Des Weiteren ist in 3 anstelle einer als Hülse ausgebildeten Wärmeisolierung 20 (nach 2) in 3 eine Strahlenschutzfolie 33 vorgesehen. Diese verhältnismäßig dünne Strahlenschutzfolie 33 ist mehrlagig um das vordere Ende des Medienrohres 3 herumgewickelt und schirmt die Wärmestrahlung, die von dem erwärmten Schutzgasrohr 2 nach innen abgestrahlt wird, zuverlässig ab.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass die Strahlenschutzfolie 33 auf der Innenseite des außenliegenden Schutzgasrohres 2 angeordnet und befestigt ist. Die Anordnung der Strahlenschutzfolie 33 ist in 3 nicht bis zu dem vorderen Ende des Schutzgasrohres 2 ausgeführt, sondern endet ungefähr auf Höhe des Abschlusskonusses der Befestigungsmutter 32. Alternativ ist diese aber bis ganz nach vorne, an das Ende des Schutzgasrohres 2 vorziehbar.
Die in 4 gezeigte Variante entspricht im wesentlichen der Variante nach 1. 4 zeigt eine Monoausgestaltung der Düse, das heißt, das Gehäuse ist geeignet, zwei Düseneinsätze aufzunehmen, wobei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nur ein Düseneinsatz (der untere) eingebaut ist, die Gehäuseöffnung für den zweiten Düseneinsatz ist durch einen Stopfen 19 verschlossen.
Des Weiteren unterscheidet sich die Variante nach 4 von der Variante nach 1 dadurch, dass die Schutzgaszuleitung 5 in der Variante nach 4 durch eine Schlauchanordnung 51 gelöst ist, wohingegen die Schutzgaszuleitung 5 nach 1 zum Beispiel im separaten Verrohrungssystem gebildet ist. Beide Varianten gehören zur Erfindung.
Zu Beginn des Düsenendbereiches 10 mündet dabei der Schutzgasschlauch 51 in den Schutzgasspalt 50 und umspült im wesentlichen coaxial das innenliegende Medienrohr 3. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuserohr 2 als Schutzgasrohr 2a ausgebildet.
In 4 wird die Heizung 4 gebildet von einer auf dem Gehäuserohr 2 beziehungsweise Schutzgasrohr 2a im Düsenendbereich 10 auf der Innenseite des Schutzgasrohres 2a beziehungsweise Gehäuserohres 2 angeordneten Folienheizung 40. Die elektrische Zuleitung 41 ist am innenliegenden Ende der Folienheizung 40 an diese angeschlossen und wird im wesentlichen parallel zum Schutzgasschlauch 51 in die Düse 1 geführt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist die Strahlenschutzfolie 33 nicht gezeigt, aber gleichwohl, wie zum Beispiel in 3 gezeigt, vorgesehen. Die Befestigungsmutter 32, welche das Rohrstück 34 als Medienrohrende 30 trägt und befestigt, ist gegebenenfalls aus isolierendem beziehungsweise Wärme schlecht leitenden Material.
Mit dem Bezugszeichen 23 ist die Verjüngung des Gehäuserohres 2 beziehungsweise Schutzgasrohres 2a im Düsenendbereich 10 und zwar im Bereich der Düsenmündung 12 bezeichnet. Die Verjüngung 23 ist gebildet von einem kegelstumpfartigen oder konusartigen Abschnitt 25, der endseitig von einer Platte 26 verschlossen ist. Die Platte 26 ist zum Beispiel ringartig ausgebildet und trägt die Gehäuserohröffnung 24. Diese kann alternativ auch nur von dem Konus 25 begrenzt sein. Im Bereich der Düsenmündung 12 entweicht das tiefkalte und/oder flüssige Medium aus dem Medienrohr beziehungsweise der Düse. Aufgrund dieser Verjüngung 23 ergibt sich ein signifikant kleinerer Innendurchmesser beziehungsweise Querschnitt der Gehäuserohröffnung 24, wie zum Beispiel am innenliegenden Ende des Düsenendbereiches 10. Die Gehäuserohröffnung 24 ist nur geringfügig größer wie der Außendurchmesser des Rohrstückes 34, das das Medienrohrende 30 bildet. Dies wird insbesondere deutlich, wenn man die Größe der Gehäuserohröffnung 24 nach 1, 2 oder 3 mit der nach 4 vergleicht. Es bildet sich so ein besser abgeschirmtes inneres Volumen 21a, welches durch die Verjüngung 23 einerseits und andererseits durch das Rohrstück 34 gebildet ist. Es ist klar, dass der kleinere Öffnungsspalt zwischen dem Außendurchmesser des Rohrstückes 34 und dem Innendurchmesser der Gehäuserohröffnung 24 einen Austausch des Schutzgasvolumens (bei statischer Betriebsweise) erheblich verlangsamt und erschwert.
Es ist natürlich vorgesehen, dass das Rohrstück 34 durch die Befestigungsmutter 32 in einfacher Weise an der Düse montierbar beziehungsweise demontierbar ist. Hierzu ist auch vorgesehen, dass das Gehäuserohr 2 beziehungsweise Schutzgasrohr 2a von der Düse 1 lösbar demontierbar ist, um an die innenliegenden Einzelteile im Wartungs- und Austauschsfalle Zugang zu erhalten.
Die Folienheizung 40 ist möglichst vollflächig auf der Innenseite des Gehäuserohres 2 beziehungsweise des Schutzgasrohres 2a angeordnet und im Wärmekontakt um eine effektive, gleichmäßige Erwärmung des Gehäuserohres insbesondere im Düsenendbereich 10 zu gewährleisten. Gegebenenfalls ist zwischen der Folienheizung 40 und dem Medienrohr 3 eine weitere Isolierung vorgesehen.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Düse für das Zuleiten von zumindest kaltem und/oder flüssigem, insbesondere tiefkaltem Medium, wie z. B. flüssigem Stickstoff, wobei die Düse (1) zumindest im Düsenendbereich (10), wo das Medium aus der Düse (1) austritt, ein Gehäuserohr (2) aufweist und das Gehäuserohr (2) ein das Medium führendes Medienrohr (3) umschließt, wobei eine Heizung (4) für das Beheizen zumindest eines Teilbereiches der Außenseite des Gehäuserohres (2), insbesondere im Düsenendbereich (10) vorgesehen ist.
Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuserohr (2) als Schutzgasrohr (2a) ausgebildet ist und das Schutzgasrohr (2a) mit einer Schutzgaszuleitung (5) für die Zuleitung von Schutzgas in Wirkverbindung steht derart, dass das aus dem Medienrohr (3) austretende Medium von Schutzgas umgeben ist und/oder das Ende (30) des Medienrohres (3) von einem aus isolierendem Material bestehenden Rohrstück (34) gebildet ist oder das Ende (30) des Medienrohres gebildet ist von einem Rohrstück, das als Metallrohr (z. B. Edelstahl), oder einem Kunststoff ummantelten Metallrohr ausgebildet ist.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuserohr (2) und dem Medienrohr (3) eine Wärmeisolierung (20) vorgesehen ist und insbesondere das Medienrohr (3) die Wärmeisolierung (20) trägt und/oder das Gehäuserohr (2) zumindest auf der dem Medienrohr (3) zugewandten Seite die Wärmeisolierung (20) trägt.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienrohr (3), insbesondere im Düsenendbereich (10) beziehungsweise insbesondere das Rohrstück (34), eine Isolierung (20) trägt.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung beziehungsweise Wärmeisolierung (20) von Wärme schlecht leitendem Material, z. B. Kunststoff wie z. B. Fluorkunststoff, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Polymide (PI) oder auch Polyolefine (PO), insbesondere Polyethylen (PE) oder Vinylpolymere, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) gebildet ist und/oder die Isolierung beziehungsweise Wärmeisolierung (20) als Rohr beziehungsweise Rohrstück ausgebildet ist und/oder die Wärmeisolierung (20) als Strahlenschutzfolie (33) ausgebildet ist, die insbesondere mehrlagig, gegebenenfalls durch einen flächigen Abstandshalter beabstandet, das vordere Ende des Medienrohres (3) zumindest teilweise umgibt.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verjüngung (23) des Gehäuserohres (2) im Düsenendbereich (10).
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenendbereich (10) eine Gehäuserohröffnung (24) vorgesehen ist und das Verhältnis des Innendurchmessers der Gehäuserohröffnung (24) zu dem Innendurchmesser des Medienrohrendes (30) im Bereich von 1,5 bis 12, 1,5 bis 10, 1,5 bis 3,0 oder 1,5 bis 2,5, bevorzugt im Intervall von 1,8 bis 2,3 liegt und/oder im Düsenendbereich (10) eine Gehäuserohröffnung (24) vorgesehen ist und das Verhältnis des Innendurchmessers der Gehäuserohröffnung (24) zu dem Außendurchmesser des Medienrohrendes (30) im Bereich von 1,05 bis 2,5 oder 1,05 bis 2 liegt, bevorzugt im Bereich von 1,08 bis 1,5 oder 1,1 bis 1,5.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienrohr (3) gegenüber dem Gehäuserohr (2) zurücksteht oder das Medienrohr (3) gegenüber dem Gehäuserohr (2) vorsteht oder mit diesem bündig abschließt.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Heizung (4), insbesondere eine durch einen Temperaturfühler gesteuerte elektrische Heizung vorgesehen ist und/oder als Heizung (4) eine Folienheizung (40) vorgesehen ist, die insbesondere auf der Innenseite des Gehäuserohres (2) angeordnet beziehungsweise befestigt ist.
Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Außenseite des Gehäuserohres (2) zumindest teilweise aus Metall, insbesondere einem Wärme gut leitenden Metall oder Material, insbesondere Kupfer besteht und/oder eine Trocknungseinheit für das Schutzgas in der Schutzgaszuleitung (5) der Düse (1) oder dem Einsatz von trockenem Schutzgas vorgesehen ist.