Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 5 sowie von einem Verdampfungskanal für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 8.The invention is based on a method for producing an evaporation channel for a device for pulsation and oscillation-free total evaporation of media according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 5 and of an evaporation channel for a device for pulsations and oscillation-free total evaporation of media according to the preamble of the preamble of claim 8.
Die Erzeugung pulsationsfreier Dampfströme für unterschiedlichste Anwendungsbereiche, beispielsweise in der Labor- und Versuchstechnik, ist eine überausanspruchsvolle Aufgabe, weilhierbei eine kontinuierliche und vollständige Verdampfung der zu verdampfenden Medien gefordert wird. Die Verdampfung sollte ohne eine Zugabe von Trägergasen auskommen, robust und zuverlässig funktionieren, d. h. größtenteils unabhängig von Störungen ablaufen. Voraussetzung hierfür ist ein Phasenübergang des zu verdampfenden Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, in die Dampfphase (Verdampfung) ohne störende Nebeneffekte, wie beispielsweise eine unkontrollierte Blasenbildung. Aufgrund dieser Nebeneffekte, die für Siedevorgänge typisch und die Regel sind, kommt es zu Pulsationen, Schwankungen und/oder Druckstößen. Vorrichtungen zur pulsations- und oszillationsfreien Verdampfung von Medien, insbesondere Vorrichtungen zum Verdampfen kleiner Volumenströme (Durchsätze) und deren Herstellungsverfahren sind seit langem Stand der Technik. Zum Beispiel gibt es unterschiedlichste Anwendungen in allen technischen Anwendungsbereichen mit verschiedensten Flüssigkeiten, wobei die Verdampfung unter Bedingungen von Vakuum bis Überdruck (z. Zt. ungefähr bis 60 bar), von Raumtemperatur bis Hochtemperatur stets präzise funktionieren muss. Hierzu werden Verdampfungsvorrichtungen, insbesondere Fallfilmverdampfer und Mikrokanalverdampfer eingesetzt, wobei sich gezeigt hat, dass diese sowohl hinsichtlich der pulsations- und oszillationsfreien Verdampfung als auch in Bezug auf Verschmutzung bzw. Verstopfung der Verdampfungsvorrichtung aufgrund von Ablagerungen in den Verdampfungskanälen noch Optimierungspotenzial aufweisen. Darüber hinaus sind deren Herstellungsverfahren oft kompliziert bzw. die Herstellung sehr kostenintensiv.The generation of pulsation-free vapor streams for a wide variety of applications, for example in laboratory and experimental technology, is a highly demanding task, because hereby a continuous and complete evaporation of the media to be evaporated is required. The evaporation should do without the addition of carrier gases, robust and reliable work, d. H. run largely independent of interference. This requires a phase transition of the medium to be evaporated, in particular a liquid, in the vapor phase (evaporation) without disturbing side effects, such as an uncontrolled bubble formation. These side effects, which are typical for boiling processes and the rule, cause pulsations, fluctuations and / or pressure surges. Devices for pulsation and oscillation-free evaporation of media, in particular devices for vaporizing small volume flows (throughputs) and their production processes have long been state of the art. For example, there are a variety of applications in all technical applications with a wide variety of liquids, where the evaporation must always work precisely under conditions of vacuum to overpressure (currently about up to 60 bar), from room temperature to high temperature. Evaporation devices, in particular falling-film evaporators and microchannel evaporators, are used for this purpose, and it has been shown that they still have potential for optimization both with regard to evaporation and oscillation-free evaporation and due to contamination or blockage of the evaporation device due to deposits in the evaporation channels. In addition, their production processes are often complicated or the production very expensive.
Die Patentschrift DE 40 29 260 C1 zeigt einen Verdampfer, wobei die Totalverdampfung hierbei als Fallfilmverdampfung im Ringspalt zwischen zwei konzentrischen, beheizten Rohren stattfindet. Nachteilig an der in der vorgenannten Patentschrift gezeigten technischen Lösung ist, dass die Einstellung eines gleichmäßigen Fallfilms für kleine Flüssigkeitsdurchsätze problematisch ist und diese Ringspaltverdampfer wie alle Totalverdampfer außerdem auch zu einer stark pulsierenden Dampfproduktion neigen, wobei größere Flüssigkeitsbereiche überhitzen und dann schlagartig verdampfen. Darüber hinaus ist die Herstellung eines solchen Verdampfers kostenintensiv.The patent DE 40 29 260 C1 shows an evaporator, the total evaporation takes place here as a falling film evaporation in the annular gap between two concentric heated tubes. A disadvantage of the technical solution shown in the aforementioned patent is that the adjustment of a uniform fall film for small liquid flow rates is problematic and these annular gap evaporators as well as all total evaporators also tend to a strong pulsating steam production, with larger liquid areas overheat and then evaporate abruptly. In addition, the production of such an evaporator is costly.
In der Offenlegungsschrift DE 197 23 680 A1 wird ein Totalverdampfer für kleine Flüssigkeitsströme beschrieben, bei dem die zu verdampfende Flüssigkeit in mindestens einem Röhrchen oder mindestens einer Bohrungen zuerst durch einen Kaltraum, der so temperiert ist, dass eine Vorverdampfung von Flüssigkeit verhindert wird, und nachfolgend durch einen Heißraum, wobei die Totalverdampfung in dem mindestens einen engen Röhrchen respektive in der mindestens einen Bohrung des beheizten Heißraums stattfindet, um eine stoßende, ungleichmäßige Verdampfung weitgehend zu vermeiden, geführt wird. Zusätzlich wird durch Einbauten, wie beispielsweise Wendeln oder Drahtspiralen, in dem mindestens einen Verdampferröhrchen ein Herausschleudern von unverdampften Flüssigkeitströpfchen verhindert. Das mindestens eine Röhrchen oder die mindestens eine Bohrungen münden in einen Dampfraum, der als Pulsationsdämpfer mögliche Schwankungen in der Dampfproduktion minimiert, so dass mit einer in der Offenlegungsschrift beschriebenen Vorrichtung eine kontrollierte, pulsationsarme Totalverdampfung über einen weiten Durchsatzbereich sichergestellt werden kann. Nachteilig hieran sind zum einen der komplexe Aufbau und die aufwendige Fertigung mit mehreren engen und langen Bohrungen bzw. Röhrchen und den für jede Bohrung bzw. jedes Röhrchen vorzusehenden vorgenannten Einbauten. Zusätzlich kommt es zu einer kaum mehr zu beseitigenden Verstopfung der engen und langen Verdampfungskanäle, wenn sich an ihren Wandungen Feststoffablagerungen bilden. Das kann durch Verunreinigung der zu verdampfenden Flüssigkeit oder durch eine allmähliche Bildung von Ablagerungen z. B. infolge der Bildung von Crackprodukten bei der Verdampfung von Kohlenwasserstoffen der Fall sein. Ein weiterer Nachteil ist die Beschränkung auf eine elektrische Beheizung oder die Beheizung über einen fluiden Wärmeträger. Gerade im Hinblick auf eine energetisch günstige technische Anwendung kann es erforderlich sein, die erforderliche Verdampfungswärme aus heißen Abgasen oder über die Verbrennung von Restgasen zur Verfügung zu stellen. Zur Verhinderung von Crackprodukten bei der Verdampfung hochsiedender Kohlenwasserstoffe kann es außerdem erforderlich sein, Wasser oder Luft im Verdampfungsbereich gezielt zuzugeben. Das ist mit herkömmlichen Konstruktionen von Verdampfern kaum möglich.In the published patent application DE 197 23 680 A1 a total evaporator for small liquid streams is described, in which the liquid to be evaporated in at least one tube or at least one first through a cold room which is tempered so that a pre-evaporation of liquid is prevented, and subsequently through a hot room, wherein the total evaporation in the at least one narrow tube respectively in the at least one bore of the heated hot space takes place in order to largely avoid a jerking, non-uniform evaporation is performed. In addition, by means of internals, such as, for example, spirals or wire spirals, in the at least one evaporator tube, ejection of non-evaporated liquid droplets is prevented. The at least one tube or the at least one bore opens into a vapor space, which minimizes potential fluctuations in steam production as a pulsation damper, so that a controlled, pulsation-free total evaporation over a wide throughput range can be ensured with a device described in the published patent application. Disadvantages of this are, on the one hand, the complex construction and the elaborate production with several narrow and long bores or tubes and the provision for each bore or each tube above-mentioned internals. In addition, there is a barely eliminating clogging of the narrow and long evaporation channels when solid deposits form on their walls. This can be done by contamination of the liquid to be evaporated or by a gradual formation of deposits z. B. due to the formation of cracking products in the evaporation of hydrocarbons to be the case. Another disadvantage is the restriction to an electrical heating or heating via a fluid heat carrier. Especially with regard to an energy-favorable technical application, it may be necessary to provide the required heat of vaporization from hot exhaust gases or via the combustion of residual gases available. To prevent cracking products in the evaporation of high-boiling hydrocarbons, it may also be necessary to selectively add water or air in the evaporation zone. This is hardly possible with conventional designs of evaporators.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 023 956 A1 zeigt einen Totalverdampfer für Flüssigkeiten, bestehend aus einem Kaltraum zur Verhinderung einer Vorverdampfung, einem sich daran anschließenden Verdampfungsbereich mit einem engen Strömungsquerschnitt zur schnellen Verdampfung der Flüssigkeit und einem nachfolgenden Dampfraum zur Pulsationsdämpfung und zur kontrollierten Überhitzung des Dampfes, wobei der Verdampfungsbereich aus dem Spalt zwischen konzentrisch ineinander liegenden zylindrischen oder konusförmigen Rohrstücken gebildet wird und die für die Verdampfung und Überhitzung notwendige Wärme entweder durch elektrische Beheizung, durch ein heißes Fluid oder durch katalytische oder homogene Verbrennung über die Wand der konzentrischen Rohre eingetragen wird. Nachteilig hieran ist, dass durch die Verdampfungskanäle nur eine geringe Oberfläche zur Verdampfung bereitgestellt wird und die Verdampfungskanäle sehr schnell durch Ablagerungen verstopft werden können. Darüber hinaus erfordert die Herstellung der Verdampfungskanäle einen hohen technischen und zeitintensiven Aufwand und die Fertigungswerkzeuge sind einem hohen Verschleiß unterworfen. Außerdem erstreckt sich die Verdampfungszone nur auf einen kleinen Bereich, wodurch die Leistung der Heizpatrone nicht optimal genutzt werden kann oder nur über eine massive Bauweise des Verdampfers, welche einen erhöhten Material- und Fertigungsaufwand mit sich bringt. Des Weiteren neigt der mindestens eine Verdampfungskanal zu rascher und vollständiger Verstopfung, wodurch bei einer starken Verschmutzung und langandauernder Laufzeit die Zerlegbarkeit durch Verbacken des Materials aufgrund der Konstruktion (Passung) schwierig wird, was bei unsachgemäßem Umgang in der Vergangenheit zur Zerstörung führte oder eine Herstellerreparatur notwendig machte.The publication DE 10 2005 023 956 A1 shows one Total evaporator for liquids, consisting of a cold room to prevent pre-evaporation, an adjoining evaporation zone with a narrow flow area for rapid evaporation of the liquid and a subsequent vapor space for pulsation damping and controlled overheating of the vapor, wherein the evaporation area from the gap between concentric nested cylindrical or conical pipe sections is formed and the necessary for the evaporation and overheating heat is introduced either by electrical heating, by a hot fluid or by catalytic or homogeneous combustion over the wall of the concentric tubes. The disadvantage of this is that only a small surface for evaporation is provided by the evaporation channels and the evaporation channels can be clogged very quickly by deposits. In addition, the production of the evaporation channels requires a high technical and time-consuming effort and the production tools are subject to high wear. In addition, the evaporation zone extends only to a small area, whereby the performance of the heating cartridge can not be optimally used or only a massive construction of the evaporator, which brings an increased material and manufacturing costs. Furthermore, the at least one evaporation channel is prone to rapid and complete clogging which, with severe fouling and long term runtime, makes it difficult to disassemble by caking the material due to the design, resulting in damage in the past when handled improperly or necessitating manufacturer repair made.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2004 006 164 B4 stellt ein Verfahren zum Fräsen einer Nut auf einem Zylindermantel unter Schutz, bei dem ein Fräser mit einem Fräserradius (RFräser) eingesetzt wird, der kleiner ist als ein Nutradius (RNut), wobei zur Bestimmung einer Fräserbahn von einer Mittelpunktsbahn der Nut ausgegangen wird, die Bereiche aufweist, in denen die Richtung der Mittelpunktsbahn von der Richtung der Zylinderachse und von der Richtung eines Zylinderumfangs abweicht, und wobei zur Bestimmung der Fräserbahn von der Mittelpunktsbahn Korrekturvektoren mit einer Länge L = Rnut – Rfräser parallel zum Zylindermantel abgetragen werden, wobei die Richtung der Korrekturvektoren senkrecht steht auf einer Fräsrichtung eines hypothetischen Fräsers mit voller Nutbreite (2 Rnut) in einer Nuttiefe (T) ungleich Null. Durch das in der Patentschrift offenbarte Verfahren wird eine Nut erzeugt, die bei einem Durchsatz an zu verdampfenden Medium zu rascher und vollständiger Verstopfung neigt. Des Weiteren ist die Herstellung von vielen Verdampfungskanälen für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten, sehr kosten- und zeitintensiv. Zusätzlich ist der Materialverschleiß der Fertigungswerkzeuge hoch.The German patent DE 10 2004 006 164 B4 provides a method for milling a groove on a cylinder jacket under protection, in which a cutter with a cutter radius (RFräser) is used, which is smaller than a groove radius (RNut), it being assumed for determining a cutter path from a center path of the groove, the Having regions in which the direction of the center point path from the direction of the cylinder axis and the direction of a cylinder circumference deviates, and wherein for determining the cutter path from the center point path correction vectors with a length L = Rnut - routers are removed parallel to the cylinder surface, wherein the direction Correction vectors perpendicular stands on a milling direction of a hypothetical milling cutter with full groove width (2 R groove) in a groove depth (T) not equal to zero. The method disclosed in the patent produces a groove which tends to be rapidly and completely clogged with a throughput of medium to be evaporated. Furthermore, the production of many evaporation channels for a device for pulsation and oscillation-free total evaporation of media, especially liquids, very costly and time consuming. In addition, the material wear of the production tools is high.
Die österreichische Patentschrift 358 337 offenbart die Kühlung eines Trommelrotors von Gasturbinen, insbesondere einer die Abgase chemischer und petrochemischer Prozesse verwendeten Industrie-Abgasturbine, der axial gerichtete, von einer Seite aus anspeisbare Kühlkanäle im Bereich der Leitschaufelfüße und der Dichtflächen der Leitschaufelringe aufweist, durch die jeder dieser Leitschaufelringe mittels eines Kühlmittels kühlbar ist, wobei jeder dieser Leitschaufelringe über die von Kühlkanälen für die andern Leitschaufelringe getrennten, radial gegenüber diesen versetzten Kühlkanäle kühlbar is, wobei die radial innen liegenden Kühlkanäle die jeweils von der Seite des Kühllufteintritts aus tieferliegenden Leitschaufelringe mit dem Kühlmedium versorgen und innerhalb der Dichtflächen der Leitschaufelringe axial entlang geführt sind. Hierbei erfolgt die Herstellung der Kühlkanäle in fertigungstechnischer Hinsicht sehr einfach durch Einfräsen einer entsprechenden Nut in den Rotor. Hierauf wird mit einem Fingerfräser in die Seitenwände der Nut eine Ausrundung gefräst und die beiden Kühlkanäle mittels eines in die Ausrundung axial eingeschobenen Trennstückes voneinander getrennt. Die Herstellung der Kühlkanäle ist trotz seiner in den einzelnen Arbeitsschritten einfachen Gestaltung sehr aufwändig und neigt bei einem Durchsatz an zu verdampfenden Medium zu rascher und vollständiger Verstopfung.The Austrian Patent 358,337 discloses the cooling of a drum rotor of gas turbine engines, particularly an industrial exhaust gas turbine employing the exhaust gases of chemical and petrochemical processes, comprising axially directed, side-feedable cooling channels in the area of the stator blade feet and the sealing surfaces of the stator vane rings, through which each of said stator vane rings by means of a coolant can be cooled, each of these vane rings on the cooling channels for the other vane rings separated, radially opposite these cooling channels is coolable, wherein the radially inner cooling channels supply each of the side of the cooling air inlet from deeper Leitschaufelringe with the cooling medium and within the sealing surfaces of the Guide vane rings are guided axially along. In this case, the production of the cooling channels in production terms is very easy by milling a corresponding groove in the rotor. This is then milled with a milling cutter in the side walls of the groove a rounding and separated the two cooling channels by means of an axially inserted into the fillet separator from each other. The production of the cooling channels is very complex despite its simple in the individual steps design and tends at a throughput of medium to be evaporated to rapid and complete blockage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien und die dazugehörige Vorrichtung zur Verdampfung von Medien zu entwickeln, das bei Gewährleistung einer zumindest gleichbleibenden Verdampfungsqualität zum einen einen geringeren fertigungstechnischen Aufwand und damit verbunden auch geringere Fertigungskosten erfordert und bei dem zum anderen ein geringerer Materialverschleiß der Fertigungswerkzeuge auftritt.The invention is therefore an object of the invention to develop an alternative method for producing a Verdampfungskanals for a device for pulsation and oscillation total evaporation of media and the associated device for the evaporation of media, while ensuring an at least consistent evaporation quality for a lower manufacturing effort and associated with it also requires lower production costs and on the other hand, a lesser material wear of the production tools occurs.
Die Aufgabe der Entwicklung eines alternativen Verfahrens zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten, bei dem der Verdampfungskanal mittels eines Material abtragenden Werkzeugs in eine Außenwandung eines Innenteils der Vorrichtung eingearbeitet wird, wird gemäß einem der nebengeordneten Patentansprüche 1, 5 und 8 gelöst.The object of developing an alternative method for producing an evaporation channel for a device for pulsation and oscillation total evaporation of media, in particular liquids, in which the evaporation channel is incorporated by means of a material-removing tool in an outer wall of an inner part of the device is according to one of independent claims 1, 5 and 8 solved.
Gemäß einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren, wird das Material abtragende Werkzeug mit seiner stirnseitigen Eingriffsfläche, in Längsrichtung an der Außenwandung des Innenteils der Vorrichtung entlanggeführt, wobei lediglich die stirnseitige Eingriffsfläche zumindest teilflächig in die zylindrische Außenwandung des Innenteils der Vorrichtung eingreift und die stirnseitige Eingriffsfläche eine maximale Eindringtiefe in die Außenwandung des Innenteils der Vorrichtung aufweist, bei der ein Durchmesser der stirnseitigen Eingriffsfläche einer Kreissehne des rotationssymmetrischen Innenteils der Vorrichtung entspricht, so dass seine stirnseitige Eingriffsfläche in die Außenwandung des Innenteils so eingreift, dass, während das Werkzeug an der Außenwandung des Innenteils entlanggeführt wird und dabei eine erste Fläche abträgt, eine unmittelbar an die bearbeitete erste Fläche angrenzende parallel geführte zweite bearbeitete Fläche in der Außenwandung des Innenteils abgetragen wird, wobei während des Eingriffs des Werkzeugs in die Außenwandung des Innenteils der Vorrichtung das Innenteil der Vorrichtung um seine Achse in Drehung versetzt wird.According to an alternative method according to the invention, the material is erosion tool with its front-side engaging surface, in Longitudinally guided along the outer wall of the inner part of the device, wherein only the end-side engagement surface engages at least part of the surface in the cylindrical outer wall of the inner part of the device and the end-side engagement surface has a maximum depth of penetration into the outer wall of the inner part of the device, wherein a diameter of the end-side engagement surface of a Circular chord of the rotationally symmetrical inner part of the device corresponds, so that its end-side engagement surface engages the outer wall of the inner part so that, while the tool is guided along the outer wall of the inner part and thereby removes a first surface, a directly adjacent to the machined first surface parallel guided second machined surface is removed in the outer wall of the inner part, wherein during the engagement of the tool in the outer wall of the inner part of the device, the inner part of the Vorric around its axis is set in rotation.
Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich mit herkömmlichen Herstellungsverfahren der mindestens eine Verdampfungskanal der Vorrichtung ohne großen Fertigungsaufwand und damit sehr kostengünstig herstellt werden kann. Durch ein derartiges Herstellungsverfahren gestaltet sich die Fertigung des mindestens einen Verdampfungskanals der Vorrichtung einfacher und schneller im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, insbesondere im Vergleich zum Fräsen von Nuten. Zusätzlich bietet der erfindungsgemäße Verdampfungskanal eine vorteilhafte Geometrie, so dass eine Reinigung eines stark verschmutzten mindestens einen Verdampfungskanals der Vorrichtung deutlich erleichtert wird. Der erfindungsgemäße Verdampfungskanal weist keine kantigen Vertiefungen mehr auf. Es handelt sich hierbei bildlich gesprochen vielmehr um sanfte Rundungen. Darüber hinaus vergrößert sich die zur Verdampfung verwendbare Oberfläche, d. h. die zum Phasenübergang zur Verfügung stehende Oberfläche, bei einer Referenzlänge von 10 mm im Vergleich zu einem herkömmlichen Verdampfungskanal um das ca. 30-fache. Wird diesbezüglich auf die Gesamtlänge der Vorrichtung mit mindestens einem erfindungsgemäßen Verdampfungskanal abgestellt, insbesondere bei einer Länge von bis zu 250 mm, so vergrößert sich die zum Phasenübergang zur Verfügung stehende Oberfläche um ein Vielfaches.The inventive method for producing an evaporation channel for a device for pulsation and oscillation-free total evaporation of media with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the inventive method compared with conventional manufacturing processes, the at least one evaporation channel of the device without much manufacturing effort and thus very can be produced inexpensively. By means of such a production method, the production of the at least one evaporation channel of the device is simpler and faster compared to conventional methods, in particular in comparison to the milling of grooves. In addition, the evaporation channel according to the invention has an advantageous geometry, so that a cleaning of a heavily soiled at least one evaporation channel of the device is significantly facilitated. The evaporation channel according to the invention no longer has any angular depressions. Figuratively speaking, these are rather gentle curves. In addition, the usable surface for evaporation, d. H. the surface available for the phase transition, with a reference length of 10 mm compared to a conventional evaporation channel by about 30 times. If, in this regard, the total length of the device is set with at least one evaporation channel according to the invention, in particular with a length of up to 250 mm, then the surface available for the phase transition increases by a multiple.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Eingriffs des Werkzeugs in die Außenwandung des Innenteils der Vorrichtung das Innenteil um seine Achse in Drehung versetzt. Hierdurch wird der mindestens eine Verdampfungskanal spiralförmig über einer Länge des Innenteils in die Außenwandung der Vorrichtung eingearbeitet. Vorzugsweise weist der spiralförmige Verdampfungskanal wenigstens eine 15°-Steigung über der Länge des Innenteils auf. Eine spiralförmige Anordnung des mindestens einen Verdampfungskanals fördert die pulsations- und oszillationsfreie Totalverdampfung, da dadurch Flüssigkeitströpfchen durch die Umlenkung an die Wand des Verdampfungskanals geschleudert werden und so vollständig verdampfen.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the inner part is rotated about its axis during engagement of the tool in the outer wall of the inner part of the device in rotation. As a result, the at least one evaporation channel is incorporated in a spiral over a length of the inner part in the outer wall of the device. Preferably, the spiral evaporation channel has at least one 15 ° pitch over the length of the inner part. A spiral arrangement of the at least one evaporation channel promotes the pulsation and oscillation-free total evaporation, since thereby liquid droplets are thrown by the deflection to the wall of the evaporation channel and so completely evaporate.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren zur Herstellung des Verdampfungskanals ein Fräsverfahren. Des Weiteren weist das Verfahren zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur Totalverdampfung gegenüber den herkömmlichen Verfahren, beispielsweise Kapillarröhrchen, Mikrokanälen oder dgl., den Vorteil auf, dass im Verdampfungskanal eine flächige Struktur mit besonderen Eigenschaften, nämlich vorzugsweise einer Tiefe von ungefähr kleiner gleich 0,1 mm und einer 15° Steigung, welche beispielsweise durch Verwendung eines 6 mm Fräskopfes als Fertigungswerkzeug, entsteht. Der Vorteil, ein derartiges Verfahren, wie Fräsen, zur Herstellung zu nutzen, senkt die Kosten der Fertigung deutlich. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Materialverschleiß am Fräswerkzeug, hier insbesondere ein Fräskopf, aufgrund der geringeren Beanspruchung des Werkzeugs deutlich reduziert.According to an additional advantageous embodiment of the method according to the invention, the method for producing the evaporation channel is a milling method. Furthermore, the method for producing an evaporation channel for a device for total evaporation compared to conventional methods, such as capillary tubes, microchannels or the like., Has the advantage that in the evaporation channel, a flat structure with special properties, namely preferably a depth of approximately less than or equal 0 , 1 mm and a 15 ° slope, which, for example, by using a 6 mm milling head as a production tool arises. The advantage of using such a method, such as milling, for the production, significantly reduces the cost of manufacturing. In addition, the material wear on the milling tool, here in particular a milling head, is significantly reduced by the inventive method due to the lower stress of the tool.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren zur Herstellung des Verdampfungskanals ein erosives Verfahren. Auch die Herstellung mittels eines erosiven Verfahrens, wie beispielsweise der Funkenerosion oder dgl., senkt die Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen Verdampfungskanals aufgrund des deutlich reduzierten Materialverschleißes beim Werkzeug.According to an additional advantageous embodiment of the method according to the invention, the method for producing the evaporation channel is an erosive method. Also, the production by means of an erosive process, such as spark erosion or the like., Lowers the cost of an evaporation channel according to the invention due to the significantly reduced material wear on the tool.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verdampfungskanals für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich mit herkömmlichen Herstellungsverfahren der mindestens eine Verdampfungskanal der Vorrichtung ohne großen Fertigungsaufwand und damit sehr kostengünstig herstellt werden kann. Durch ein derartiges Herstellungsverfahren gestaltet sich die Fertigung des mindestens einen Verdampfungskanals der Vorrichtung einfacher und schneller im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren. Zusätzlich bietet der durch das erfindungsgemäße Verfahren in das Innenteil eingearbeitete erfindungsgemäße Verdampfungskanal eine vorteilhafte Geometrie, so dass eine Reinigung eines stark verschmutzten mindestens einen Verdampfungskanals der Vorrichtung deutlich erleichtert wird, da der erfindungsgemäße Verdampfungskanal keine kantigen Vertiefungen mehr aufweist, sondern vielmehr sanfte Rundungen. Darüber hinaus vergrößert sich die zur Verdampfung nutzbare Oberfläche, d. h. die zum Phasenübergang zur Verfügung stehende Oberfläche, bei einer Referenzlänge deutlich. Die spiralförmige Ausführung des mindestens einen Verdampfungskanals fördert die pulsations- und oszillationsfreie Totalverdampfung.The inventive method for producing an evaporation channel for a device for pulsation and oscillation-free total evaporation of media with the characterizing features of claim 5 has the advantage that the inventive method in comparison with conventional manufacturing processes, the at least one evaporation channel of the device without much manufacturing effort and thus very can be produced inexpensively. Such a manufacturing method makes the manufacture of the at least one evaporation channel of the device simpler and faster compared to conventional methods. In addition, offers by the inventive method in the Inner part incorporated evaporation channel according to the invention has an advantageous geometry, so that a cleaning of a heavily contaminated at least one evaporation channel of the device is greatly facilitated, since the evaporation channel according to the invention no longer edged depressions, but rather gentle curves. In addition, the surface usable for evaporation, ie the surface available for the phase transition, increases markedly at a reference length. The spiral design of the at least one evaporation channel promotes the pulsation and oscillation free total evaporation.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren zur Herstellung des Verdampfungskanals ein Fräsverfahren. Die Vorteile des Fräsverfahrens wurden bereits oben beschrieben.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the method for producing the evaporation channel is a milling method. The advantages of the milling process have already been described above.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren zur Herstellung des Verdampfungskanals ein erosives Verfahren. Die Vorteile des Erosionsverfahrens wurden ebenfalls bereits oben beschrieben und deshalb hier nicht nochmals ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the method for producing the evaporation channel is an erosive method. The advantages of the erosion process have also been described above and therefore not reiterated here.
Der erfindungsgemäße Verdampfungskanal für eine Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass das zu verdampfende Medium, insbesondere eine Flüssigkeit, innerhalb des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals nicht nur durch den Förderdruck nach oben steigt, sondern zusätzlich durch Kapillarität, die aufgrund der zumindest teilweisen Verbindung zwischen der Außen- oder Innenwandung des Innen- oder Außenteils der Vorrichtung mit der Innen- oder Außenwandung des rotationssymmetrischen Außen- oder Innenteils der Vorrichtung, entsteht. Die dabei entstehende Kapillarkraft kann bisweilen so groß sein, dass das zu verdampfende Medium bis zu einem Ende des mindestens einen Verdampfungskanals der Vorrichtung ansteigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verdampfungskanals wird zudem das Leervolumen der Vorrichtung weiter reduziert. Hierdurch wird zum einen die Betriebssicherheit erhöht und zum anderen ist es zusätzlich möglich, die Anforderungen für Herstellerbescheinigung und Druckprüfungen einfach zu halten. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Verdampfungsvorgang in Richtung einer Mittelachse des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals bei größeren Durchsätzen eine größere Oberfläche zur Wärmeübertragung zur Verfügung steht. Hierdurch kann beispielsweise eine mögliche Verstopfung des Verdampfungskanals aufgrund einer Verschmutzung, Ablagerung oder Abscheidung des mindestens einen zu verdampfenden Mediums eine lange Zeit hinausgezögert werden, da sich die Verschmutzung, Ablagerung oder Abscheidung in Bezug auf die Strömungsrichtung des Mediums nicht absperrend absetzen kann. Bilden sich dennoch Rückstände und Ablagerungen, durch zum Beispiel Kesselsteinbildung, bei der Verdampfung oder Abscheidungen, kann die Vorrichtung, insbesondere jedoch das den erfindungsgemäßen Verdampfungskanal bildende Innen- und Außenteil, zerlegt und gereinigt werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße technische Lösung dahingehend vorteilhaft, dass mit der Struktur des Verdampfungskanals sowohl große als auch kleinste Verdampfungsmassenströme realisiert werden können. Eine spezielle Auslegung über die Anzahl der Verdampfungskanäle ist nicht mehr notwendig. Zudem sorgen eine vollständige Zerlegbarkeit und eine schnelle Austauschbarkeit der verschiedenen Verdampferkomponenten für eine sehr hohe Betriebssicherheit. Des Weiteren kann durch die geänderte Betriebsart der Vorrichtung leistungsabhängig ganz auf eine Kühlung des zugeführten mindestens einen Mediums verzichtet werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verdampfungskanals der Vorrichtung hauptsächlich eine Rohrkonstruktion mit Doppelmantel zugrunde liegt und so alle Verbindungen orbital (automatisiert) geschweißt werden können, wodurch die Vorrichtung eine sehr hohe Druckbeständigkeit aufweist.The evaporation channel according to the invention for a device for pulsation and oscillation total evaporation of media with the characterizing features of claim 8 has the advantage that the medium to be evaporated, in particular a liquid within the evaporation channel according to the invention rises not only by the delivery pressure upwards, but in addition by capillarity, which arises due to the at least partial connection between the outer or inner wall of the inner or outer part of the device with the inner or outer wall of the rotationally symmetrical outer or inner part of the device. The resulting capillary force can sometimes be so great that the medium to be evaporated increases up to an end of the at least one evaporation channel of the device. Due to the inventive design of the evaporation channel also the void volume of the device is further reduced. As a result, on the one hand increases the reliability and on the other hand it is also possible to keep the requirements for manufacturer's certificate and pressure tests easy. A further advantage is that a larger surface for heat transfer is available by the evaporation process in the direction of a central axis of the evaporation channel according to the invention at higher throughputs. In this way, for example, a possible blockage of the evaporation channel due to contamination, deposition or deposition of at least one medium to be evaporated can be delayed for a long time, since the pollution, deposition or deposition can not settle shut off with respect to the flow direction of the medium. If residues and deposits nevertheless form, for example as a result of scale formation during evaporation or deposition, the apparatus, but in particular the inner and outer part forming the evaporation channel according to the invention, can be dismantled and cleaned. In addition, the technical solution according to the invention is advantageous in that with the structure of the evaporation channel both large and smallest evaporation mass flows can be realized. A special design about the number of evaporation channels is no longer necessary. In addition, a complete dismantling and quick replacement of the various evaporator components ensure a very high level of operational safety. Furthermore, due to the changed operating mode of the device, it is possible to dispense entirely with cooling of the supplied at least one medium, depending on the performance. An additional advantage is that the inventive design of the evaporation channel of the device mainly based on a tube construction with double jacket and so all compounds orbital (automated) can be welded, whereby the device has a very high pressure resistance.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiment of the invention are the following description, the claims and the drawings removed.
Zeichnungdrawing
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigenPreferred embodiments of the subject invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it
1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung zumindest eines Teils des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals der Vorrichtung, 1 1 is a schematic representation of the method according to the invention for producing at least part of the evaporation channel according to the invention of the device,
2 eine Seitenansicht des eingespannten Innenteils und des Werkzeugs zur Herstellung zumindest eines Teils des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals 2 a side view of the clamped inner part and the tool for producing at least a portion of the evaporation channel according to the invention
3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur pulsationsfreien Verdampfung, 3 a longitudinal section through the device for pulsation-free evaporation,
4 drei Schnittebenen A-A, B-B und C-C durch die in 3 dargestellte Vorrichtung, 4 three cutting planes AA, BB and CC by the in 3 illustrated device,
5 einen Querschnitt durch die Ebene A-A der in 3 dargestellten Vorrichtung, 5 a cross section through the plane AA of in 3 illustrated device,
6 einen Querschnitt durch die in 3 dargestellte Schnittebene B-B der Vorrichtung, 6 a cross section through the in 3 illustrated section plane BB of the device,
7 einen Querschnitt durch den Dampfraum 21 der Vorrichtung in Höhe der Schnittebene C-C, 7 a cross section through the steam room 21 the device at the level of the cutting plane CC,
8 einen Zusammenbau der modularen Vorrichtung 1 zur pulsations- und oszillationsfreien Verdampfung von mindestens einem Medium, 8th an assembly of the modular device 1 for the pulsation and oscillation-free evaporation of at least one medium,
9 eine zweite Variante eines Totalverdampfers, in dem mehrere Vorrichtungen zusammengeschaltet sind, 9 a second variant of a total evaporator, in which a plurality of devices are interconnected,
10 einen Querschnitt durch die Schnittebene D-D eines in 9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels, 10 a cross section through the sectional plane DD of an in 9 illustrated second embodiment,
11 eine beispielhafte Ausführungsform des Innenteils mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Verdampfungskanal der Vorrichtung, 11 an exemplary embodiment of the inner part with the at least one evaporation channel according to the invention of the device,
12 eine Vergrößerung des Ausschnitts A im Maßstab 10:1 einer Aufsicht auf das Innenteil mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Verdampfungskanal, 12 an enlargement of the section A on a scale of 10: 1 a plan view of the inner part with the at least one evaporation channel according to the invention,
13 beispielhafte Profile der erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle der im Verdampfungsbereich zueinander angeordneten Flächen, 13 exemplary profiles of the evaporation channels according to the invention of the areas arranged in the evaporation zone,
14 eine beispielhafte Austrittsvorrichtung, die zur Führung des Dampfs vom Dampfraum hin zum Auslass dient, 14 an exemplary outlet device, which serves to guide the steam from the vapor space to the outlet,
15 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung und 15 a third embodiment of the device and
16 einen Innenmantel mit mehreren Zonen zur Temperierung der Vorrichtung. 16 an inner sheath with several zones for temperature control of the device.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung zumindest eines Teils eines Verdampfungskanals 1 für eine hier nicht dargestellte Vorrichtung zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von Medien gezeigt, wobei der Verdampfungskanal 1 durch ein rotationssymmetrisches Innenteil 2 und ein dieses koaxial umgebendes rotationssymmetrisches komplementäres Außenteil, welches in 1 ebenfalls nicht gezeigt ist, gebildet wird. Das Innenteil 2 hat eine Außenwandung 3 und wird an einer Stirnseite 4 festgehalten, vorzugsweise jedoch in eine Fräsmaschine, beispielsweise eine CNC-Fräsmaschine, eingespannt. Im Anschluss daran wird ein Material abtragendes Werkzeug 5, welches mindestens eine stirnseitige Eingriffsfläche 6 aufweist, zumindest über einen Teil der Länge 7 des Innenteils 2 in dessen Längsrichtung 8 an dessen Außenwandung entlanggeführt, so dass an der Außenwandung 3 des Innenteils 2 dabei eine erste Fläche 9 durch Materialabtrag entsteht. Zur Herstellung einer ersten Fläche 9 des Verdampfungskanals 1 muss das Werkzeug 5 eine Eindringtiefe 10, deren Einstellung näher in 2 erläutert wird, vorzugsweise jedoch 1 mm, aufweisen. Zusätzlich kann das eingespannte Innenteil 2 um seine Drehachse 11 in Drehung versetzt werden, wodurch der Verdampfungskanal 1 auf der Außenwandung 3 des Innenteils 2 nicht lotrecht zur Stirnseite 4 verläuft, sondern spiralförmig um die Außenwandung 3 des Innenteils 2.In 1 the process according to the invention is used to produce at least part of an evaporation channel 1 shown for a device not shown here for pulsation and oscillation-free total evaporation of media, wherein the evaporation channel 1 by a rotationally symmetrical inner part 2 and a coaxially surrounding rotationally symmetric complementary outer part, which in 1 is also not shown is formed. The inner part 2 has an outer wall 3 and will be on one end 4 held, but preferably in a milling machine, such as a CNC milling machine, clamped. Following this, a material becomes abrasive tool 5 which has at least one end-side engagement surface 6 has, at least over a part of the length 7 of the inner part 2 in the longitudinal direction 8th guided along the outer wall, so that on the outer wall 3 of the inner part 2 doing a first surface 9 caused by material removal. For producing a first surface 9 of the evaporation channel 1 must be the tool 5 a penetration depth 10 whose setting is closer in 2 is explained, but preferably 1 mm, have. In addition, the clamped inner part 2 around its axis of rotation 11 be rotated, causing the evaporation channel 1 on the outer wall 3 of the inner part 2 not perpendicular to the front 4 runs, but spirally around the outer wall 3 of the inner part 2 ,
2 zeigt das rotationssymmetrische Innenteil 2 mit seiner Außenwandung 3 sowie das Werkzeug 5, insbesondere einen Fingerfräser oder dgl., mit seiner stirnseitigen Eingriffsfläche 6, die hier beispielsweise aus zwei zur Mittelachse 12 des Werkzeugs 5 nach innen verlaufenden Schneiden besteht. Das Material abtragende Werkzeug 5 wird mit seiner stirnseitigen Eingriffsfläche 6, in Längsrichtung 8 an der Außenwandung 3 des Innenteils 2 entlanggeführt, wobei lediglich die stirnseitige Eingriffsfläche 6 zumindest teilflächig, wie in 2 gezeigt, in die zylindrische Außenwandung 3 des Innenteils 2 der Vorrichtung eingreift. Die maximale Eindringtiefe 10 der stirnseitigen Eingriffsfläche 6 in die Außenwandung 3 des Innenteils 2 der Vorrichtung wird dadurch bestimmt, dass bei einer maximalen Eindringtiefe 10 ein Durchmesser 13 der stirnseitigen Eingriffsfläche 6 einer Kreissehne 14 des rotationssymmetrischen Innenteils 2 der Vorrichtung entspricht. Der hier durch die stirnseitige Eingriffsfläche 6 des Werkzeugs 5 dargestellte teilflächige Eingriff in die Außenwandung 3 des Innenteils 2 bewirkt, dass, während das Werkzeug 5 an der Außenwandung 3 des Innenteils 2 entlanggeführt wird und dabei eine erste Fläche 9 abträgt, eine unmittelbar an die bearbeitete erste Fläche 9 angrenzende parallel geführte, hier nicht dargestellte, zweite bearbeitete Fläche in der Außenwandung 3 des Innenteils 2 abgetragen wird, wobei während des Eingriffs des Werkzeugs 5 in die Außenwandung 3 des Innenteils 2 der Vorrichtung das Innenteil 2 der Vorrichtung um seine Drehachse 11 in Drehung versetzt wird. Die parallel geführte zweite bearbeitete Fläche bildet sich dadurch aus, dass während der Drehbewegung des Innenteils 2 um seine Drehachse 11 beim Fräsen auf der vorschubabgewandten Seite nochmals Material des Innenteils in den Einflussbereich der stirnseitigen Eingriffsfläche 6 des Werkzeugs 5 gelangt. Die Vorschubbewegung in Längsrichtung 8 des Innenteils 2 bewirkt, dass das Werkzeug 5 kontinuierlich am Innenteil 2 entlanggeführt wird und so ein stetiger Materialabtrag, entsprechend der jeweiligen Eindringtiefe 10, stattfindet. Wenn die Eindringtiefe 10 des Werkzeugs 5 innerhalb der Kapillarspaltmaße des mindestens einen zu verdampfenden Mediums liegt, wird das mindestens eine zu verdampfende Medium nach oben entgegen der Schwerkraft befördert, und gelangt somit in den Verdampfungsbereich. Das Kapillarspaltmaß und somit auch die Eindringtiefe 10 ist abhängig von den Adhäsionskräften zwischen den Wänden des mindestens einen Verdampfungskanals 1 und den Kohäsionskräften in dem mindestens einen zu verdampfenden Medium. Ist das Spaltmaß größer als die Adhäsionskräfte, steigt der Flüssigkeitsspiegel nur entsprechend der Pumpleistung und der Verdampfungsrate an. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des mindestens einen Verdampfungskanals 1 gestaltet sich die Fertigung des mindestens einen Verdampfungskanals 1 einfacher und schneller im Vergleich zu herkömmlichen Verdampfersystemen. Die Oberfläche bietet eine vorteilhafte Geometrie die eine Reinigung stark erleichtert. Es gibt keine kantigen Vertiefungen mehr, vielmehr handelt es sich um sanfte Rundungen. 2 shows the rotationally symmetrical inner part 2 with its outer wall 3 as well as the tool 5 , in particular a end mill or the like, with its front-side engagement surface 6 here for example, two to the central axis 12 of the tool 5 inwardly extending cutting exists. The material-removing tool 5 comes with its frontal engaging surface 6 , longitudinal 8th on the outer wall 3 of the inner part 2 along, with only the front-side engagement surface 6 at least part of the area, as in 2 shown in the cylindrical outer wall 3 of the inner part 2 the device engages. The maximum penetration depth 10 the front-side engagement surface 6 in the outer wall 3 of the inner part 2 The device is characterized in that at a maximum penetration depth 10 a diameter 13 the front-side engagement surface 6 a chord 14 the rotationally symmetrical inner part 2 corresponds to the device. The here by the frontal engagement surface 6 of the tool 5 Partial engagement shown in the outer wall 3 of the inner part 2 causes that while the tool 5 on the outer wall 3 of the inner part 2 is guided along and thereby a first surface 9 removes, one directly to the machined first surface 9 adjacent parallel guided, not shown here, second machined surface in the outer wall 3 of the inner part 2 is removed, during the engagement of the tool 5 in the outer wall 3 of the inner part 2 the device, the inner part 2 the device around its axis of rotation 11 is set in rotation. The parallel guided second machined surface is formed by the fact that during the rotation of the inner part 2 around its axis of rotation 11 when milling on the side facing away from the feed material of the inner part again in the sphere of influence of the front-side engaging surface 6 of the tool 5 arrives. The feed movement in the longitudinal direction 8th of the inner part 2 causes the tool 5 continuously on the inner part 2 is guided along and so a steady material removal, according to the respective penetration depth 10 , takes place. When the penetration depth 10 of the tool 5 is within the Kapillarspaltmaße the at least one medium to be evaporated, the at least one medium to be evaporated is opposite to the top gravity, and thus enters the evaporation area. The Kapillarspaltmaß and thus the penetration depth 10 is dependent on the adhesion forces between the walls of the at least one evaporation channel 1 and the cohesive forces in the at least one medium to be evaporated. If the gap dimension is greater than the adhesion forces, the liquid level increases only in accordance with the pumping capacity and the evaporation rate. By the inventive method for producing the at least one evaporation channel 1 designed the production of at least one evaporation channel 1 easier and faster compared to conventional evaporator systems. The surface offers a favorable geometry which greatly facilitates cleaning. There are no more angular depressions, but rather gentle curves.
3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 15 zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung von einem Medium, insbesondere von Flüssigkeiten. Hierzu weist die Vorrichtung 15 einen Kaltraum 16 auf, der eine Vorverdampfung des zu verdampfenden Mediums verhindert. Dieser wiederum weist ein Gehäuse 17 auf, welches beispielsweise auch als doppelwandiges Bauteil ausgeführt sein kann, und mindestens eine in dem Gehäuse 17 angeordnete Anschlussvorrichtung 18, beispielsweise eine Einschraubverbindung oder dgl., aufweist. Das zu verdampfende Medium wird dem Kaltraum 16 mittels einer in 3 nicht dargestellten Zuleitung, insbesondere einem Schlauch oder dgl., die in die in dem Gehäuse 17 angeordnete Anschlussvorrichtung 18 mündet, zugeführt und kann auf unterschiedliche Art und Weise temperiert werden. Beispielsweise kann eine Temperierung des zu verdampfenden Mediums direkt im Kaltraum 16 erfolgen, indem beispielsweise der Doppelmantel des Gehäuses 17 mit einem Medium, insbesondere einem Kühlmedium wie Wasser oder dgl., durchströmt wird. Des Weiteren kann eine Temperierung des zu verdampfenden Mediums auch außerhalb der Vorrichtung 15, d. h. zum Beispiel durch die Installation eines Kühlkreislaufes, wie Thermostat mit integrierter Pumpe oder dgl., realisiert werden. Für leichtsiedende Medien (TSiede < 50°C) oder für kleine Volumenströme des zu verdampfenden Mediums muss eine Temperierung, hier insbesondere eine Kühlung, vor und/oder im Kaltraum 16 erfolgen. Diese kann beispielsweise durch den Einsatz eines Wirbelrohres (Vortex-Kühler) erreicht werden, welcher mit Druckluft über einen physikalischen Prozess Kaltluft erzeugt, die beispielsweise das Gehäuse 17 des Kaltraums 16 der Vorrichtung 15 umströmt, wodurch das mindestens eine zu verdampfende Medium auch auf Temperaturen kleiner gleich 0°C gekühlt werden kann. Im Vergleich zu einer Installation eines Kühlkreislaufs mittels eines Thermostats oder dgl. stellt der Vortex-Kühler eine wesentlich günstigere und sehr elegante technische Lösung für eine Temperierung des zu verdampfenden Mediums dar. Eine thermische Vorbehandlung des zu verdampfenden Mediums ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Neben der Anschlussfunktion für das zu verdampfende Medium kann die Anschlussvorrichtung 18 beispielsweise auch als Messstelle für verschiedenste Betriebsparameter, insbesondere für Druck p, Temperatur T und Konzentration c, verwendet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung 15 über die Anschlussvorrichtung 18 mit zusätzlichen zu verdampfenden Medien zu versorgen. Neben dem Kaltraum 16 weist die Vorrichtung 15 des Weiteren mindestens einen Verdampfungsbereich 19 zum Totalverdampfen des über die Anschlussvorrichtung 18 zugeführten zu verdampfenden Mediums auf. Dieser schließt sich im Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 15 unmittelbar an den Kaltraum 16 an, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Der Verdampfungsbereich 19 weist ein rotationssymmetrisches Innenteil 2 auf, welches im Ausführungsbeispiel durch einen Abstandshalter 20, vorzugsweise eine Stützhülse oder dgl., in seiner Position gehalten wird. Zur Temperierung des Innenteils 2, insbesondere zur Beheizung desselben, ist das rotationssymmetrische Innenteil 2 koaxial von einem Außenteil 21, vorzugsweise einem doppelmanteligen Rohr oder dgl., umgeben, das einen Innenmantel 22 und einen Außenmantel 23 aufweist. Zwischen der Außenwandung 3 des Innenteils 2 und der Innenwandung 24 des Innenmantels 22 ist kein Spalt vorhanden, d. h. der Innenmantel 22 liegt zumindest über einen Teil seiner Länge mit seiner Innenwandung 24 unmittelbar an der Außenwandung 3 des rotationssymmetrischen Innenteils 2 an. Die Außenwandung 3 des Innenteils 2 weist mindestens einen in der 2 nicht gezeigten erfindungsgemäßen Verdampfungskanal 1 auf. Das doppelmantelige Rohr 21 wird mittels eines Verbindungsmittels 25, beispielsweise einer Überwurfmutter oder dgl., mit dem Gehäuse 17 des Kaltraums 16 zumindest teilweise verbunden. Die Verbindungstelle zwischen dem Kaltraum 16 und dem Innenmantel 22 des Außenteils 21 wird, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, durch Dichtmittel 26, beispielsweise durch drei O-Ring-Dichtungen, abgedichtet. Das Innenteil 2 wird vorzugsweise mittels mindestens einer Heizeinrichtung 27, zum Beispiel einer Heizpatrone oder dgl., welche im Inneren des mindestens einen Innenteils 2 angeordnet ist, oder über das Außenteil 21 beheizt. Zwischen der mindestens einen Heizeinrichtung 27 und dem Innenteil 2 kann, wie hier im Ausführungsbeispiel gezeigt, mindestens eine Vorrichtung 28 zur besseren Verteilung der von der Heizeinrichtung 27 abgegebenen Wärmeenergie, beispielsweise ein Rohr oder ein Drahtgestrick, insbesondere aus Buntmetall oder dgl., im Inneren des Innenteils 2 angeordnet sein. Die Vorrichtung 28 ist jedoch für den Betrieb der Vorrichtung 15 nicht zwingend erforderlich. Die Heizeinrichtung 27 wird durch einen Federmechanismus 29, insbesondere eine Spiralfeder oder dgl., in die entsprechende Position zum Beheizen der Vorrichtung 15 gebracht. Für einen einfachen Austausch der Heizeinrichtung 27 ist unterhalb des Kaltraums 16 eine Kupplung 30 angeordnet, so dass hierfür die Vorrichtung 15 nicht zerlegt werden muss. Die vollständige Zerlegbarkeit der Vorrichtung 15 und die schnelle Austauschbarkeit verschiedenster Elemente, wie beispielsweise der Heizeinrichtung 27, sorgen für eine hohe Betriebssicherheit der Vorrichtung 15. Zusätzlich muss diese beispielsweise bei einem Austausch der Heizeinrichtung 27 nicht aus der bestehenden Konfiguration ausgebaut werden. Des Weiteren kann das zu verdampfende Medium beim Austausch verschiedenster Bauteile in der Vorrichtung 15 verbleiben. Der Zeitaufwand für einen Austausch der Heizeinrichtung 27 in der Vorrichtung 15 ist minimal, was über eine mit dem Gehäuse 17 verbundene Kupplung 30, insbesondere ein verbundenes Stecksystem, erreicht wird. Die Kupplung 30 weist einen Stecker 31 mit elektrischen Kontakten 32 auf, um die Heizeinrichtung 27 im Inneren des Innenteils 2 mit Spannung zu versorgen. Im Ausführungsbeispiel wird der Kaltraum 16 mittels einer Dichtung 33, insbesondere einer Metalldichtung oder dgl., gegenüber der Kupplung 30 abgedichtet, wobei die Kupplung 30 am Gehäuse 17 des Kaltraums 16 verrastet wird und so gleichzeitig die Dichtung 33 in ihrer Position ausrichtet. An den Verdampfungsbereich 19 schließt ein Dampfraum 34 zur Pulsationsdämpfung und zur kontrollierten Überhitzung des Dampfes an. Dieser weist eine Austrittsvorrichtung 35 auf, welche das verdampfte Medium in Richtung des Auslasses 36 der Vorrichtung 15 leitet. Zwischen dem Auslass 36 und dem Außenmantel 23 des Außenteils 21 ist ein Federmechanismus 37, vorzugsweise eine Tellerfeder oder dgl., angeordnet, so dass eine temperaturbedingte Ausdehnung des Innenmantels 22 aufgrund der beim Verdampfungsprozess eingetragenen Wärmeenergie ausgeglichen werden kann. Darüber hinaus steht die Austrittsvorrichtung 35 in direktem Kontakt mit der Heizeinrichtung 27, wodurch auch die Austrittsvorrichtung 35 temperiert, insbesondere beheizt, wird. Dadurch wird eine Kondensation des verdampften Mediums im Bereich des Auslasses 36 der Vorrichtung 15 verhindert. 3 shows a longitudinal section through an embodiment of a device 15 for pulsation and oscillation-free total evaporation of a medium, in particular of liquids. For this purpose, the device 15 a cold room 16 on, which prevents a pre-evaporation of the medium to be evaporated. This in turn has a housing 17 on, which may for example be designed as a double-walled component, and at least one in the housing 17 arranged connection device 18 , For example, a screw-in or the like., Has. The medium to be evaporated becomes the cold room 16 by means of an in 3 Not shown supply line, in particular a hose or the like., In the in the housing 17 arranged connection device 18 opens, fed and can be tempered in different ways. For example, a temperature of the medium to be evaporated directly in the cold room 16 done by, for example, the double jacket of the housing 17 with a medium, in particular a cooling medium such as water or the like., Is flowed through. Furthermore, a temperature of the medium to be evaporated can also outside the device 15 that is, for example, by the installation of a cooling circuit, such as thermostat with integrated pump or the like., Can be realized. For low-boiling media (T boiling <50 ° C) or for small volume flows of the medium to be evaporated must be a temperature, in particular a cooling, before and / or in the cold room 16 respectively. This can be achieved for example by the use of a vortex tube (vortex cooler), which generates compressed air via a physical process cold air, for example, the housing 17 of the cold room 16 the device 15 flows around, whereby the at least one medium to be evaporated can also be cooled to temperatures less than or equal to 0 ° C. Compared to an installation of a cooling circuit by means of a thermostat or the like. The vortex cooler is a much cheaper and very elegant technical solution for a temperature of the medium to be evaporated. A thermal pretreatment of the medium to be evaporated is not mandatory. In addition to the connection function for the medium to be evaporated, the connection device 18 for example, as a measuring point for a variety of operating parameters, in particular for pressure p, temperature T and concentration c, are used. In addition, there is the possibility of the device 15 over the connection device 18 with additional media to be vaporized. Next to the cold room 16 has the device 15 furthermore, at least one evaporation zone 19 for total evaporation of the connection device 18 supplied to be evaporated medium. This closes in the embodiment of the device 15 directly to the cold room 16 which is not absolutely necessary. The evaporation area 19 has a rotationally symmetrical inner part 2 on, which in the embodiment by a spacer 20 , Preferably a support sleeve or the like., Is held in position. For temperature control of the inner part 2 , in particular for heating the same, is the rotationally symmetrical inner part 2 coaxial with an outer part 21 , preferably a double-walled tube or the like., Surrounded, which has an inner jacket 22 and an outer jacket 23 having. Between the outer wall 3 of the inner part 2 and the inner wall 24 of the inner jacket 22 there is no gap, ie the inner jacket 22 lies at least over part of its length with its inner wall 24 directly on the outer wall 3 the rotationally symmetrical inner part 2 at. The outer wall 3 of the inner part 2 has at least one in the 2 not shown evaporation channel according to the invention 1 on. The jacketed pipe 21 is by means of a lanyard 25 , For example, a union nut or the like., With the housing 17 of the cold room 16 at least partially connected. The junction between the cold room 16 and the inner jacket 22 of the outer part 21 is, as shown in the present embodiment, by sealing means 26 , for example, by three O-ring seals, sealed. The inner part 2 is preferably by means of at least one heating device 27 , For example, a heating cartridge or the like., Which in the interior of the at least one inner part 2 is arranged, or over the outer part 21 heated. Between the at least one heater 27 and the inner part 2 can, as shown here in the embodiment, at least one device 28 for better distribution of the heating device 27 delivered heat energy, such as a pipe or a wire mesh, in particular of non-ferrous metal or the like., Inside the inner part 2 be arranged. The device 28 is however for the operation of the device 15 not mandatory. The heater 27 is by a spring mechanism 29 , in particular one Spiral spring or the like., In the appropriate position for heating the device 15 brought. For easy replacement of the heater 27 is below the cold room 16 a clutch 30 arranged so that this the device 15 does not have to be disassembled. The complete dismantling of the device 15 and the rapid interchangeability of various elements, such as the heater 27 , ensure high reliability of the device 15 , In addition, this must, for example, when replacing the heater 27 can not be removed from the existing configuration. Furthermore, the medium to be evaporated when exchanging various components in the device 15 remain. The time required for a replacement of the heater 27 in the device 15 is minimal, what about one with the case 17 connected coupling 30 , in particular a connected plug-in system is achieved. The coupling 30 has a plug 31 with electrical contacts 32 on to the heater 27 inside the inner part 2 to provide tension. In the embodiment, the cold room 16 by means of a seal 33 , in particular a metal gasket or the like., Opposite the coupling 30 sealed, with the coupling 30 on the housing 17 of the cold room 16 is latched and so at the same time the seal 33 in their position. At the evaporation area 19 closes a steam room 34 for pulsation damping and controlled overheating of the steam. This has an outlet device 35 on which the evaporated medium towards the outlet 36 the device 15 passes. Between the outlet 36 and the outer jacket 23 of the outer part 21 is a spring mechanism 37 , preferably a plate spring or the like., Arranged, so that a temperature-induced expansion of the inner shell 22 due to the registered during the evaporation process heat energy can be compensated. In addition, the outlet device is 35 in direct contact with the heater 27 which also causes the exit device 35 tempered, in particular heated, is. This will cause condensation of the vaporized medium in the area of the outlet 36 the device 15 prevented.
In 4 werden drei Schnittebenen A-A, B-B und C-C durch die in 3 dargestellte Vorrichtung 15 gezeigt, die nachstehend in den 5 bis 7 näher erläutert werden.In 4 are three cutting planes AA, BB and CC by the in 3 illustrated device 15 shown below in the 5 to 7 be explained in more detail.
5 zeigt einen Querschnitt in der Ebene A-A der in 4 offenbarten Vorrichtung 15. Im Gehäuse 17 des Kaltraums 16 der Vorrichtung 15 sind hier sechs Anschlussvorrichtungen 18, beispielsweise 1/8'' Einschraubgewinde, dargestellt, die hier jeweils in einem 60°-Winkel zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung der Anschlussvorrichtungen 18 kann jedoch in beliebiger Art und Weise ausgeführt sein. Die hier gezeigten Anschlussvorrichtungen 18 können als zusätzliche Anschlussmöglichkeiten, neben der Versorgung der Vorrichtung 15 mit mindestens einem zu verdampfenden Medium, zum Beispiel für die Messung des Drucks p, der Temperatur T und der Konzentration c oder dgl. genutzt werden. Darüber hinaus können die Anschlussvorrichtungen 18 der Vorrichtung 15 dazu genutzt werden, um dem Kaltraum 16 zusätzliche zu verdampfende Medien zuzuführen. Des Weiteren kann die mindestens eine Anschlussvorrichtung 18 dazu genutzt werden einen Spülanschluss, z. B. für eine Probenentnahme oder zur Reinigung der Vorrichtung 15, einzurichten. Für den Fall, dass die zusätzlichen Anschlussvorrichtungen 18 nicht benötigt werden, können diese, insbesondere mit Blindstopfen, verschlossen werden. 5 shows a cross section in the plane AA of in 4 disclosed device 15 , In the case 17 of the cold room 16 the device 15 Here are six connection devices 18 , For example, 1/8 '' screw, shown, which are each arranged here at a 60 ° angle to each other. This arrangement of connection devices 18 however, it may be executed in any manner. The connection devices shown here 18 can be used as additional connection options, besides supplying the device 15 with at least one medium to be evaporated, for example for the measurement of the pressure p, the temperature T and the concentration c or the like. Can be used. In addition, the connection devices 18 the device 15 be used to the cold room 16 to supply additional media to be evaporated. Furthermore, the at least one connecting device 18 be used to a rinsing connection, z. B. for sampling or for cleaning the device 15 to set up. In the event that the additional connection devices 18 are not needed, they can be closed, in particular with blind plugs.
In 6 wird ein Querschnitt in Höhe der Ebene B-B der in 4 dargestellte Vorrichtung 15 durch den mindestens einen Verdampfungsbereich 19 gezeigt. Im Verdampfungsbereich 19 sind im Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 15 von innen nach außen eine Heizvorrichtung 27, eine Vorrichtung 28 zur Verteilung der Wärmeenergie, ein Innenteil 2 mit einem hier nicht dargestellten erfindungsgemäßen Verdampfungskanal 1 und ein Außenteil 21, bestehend aus dem Innenmantel 22 und einem Außenmantel 23, angeordnet. Hierbei wird mittels der Vorrichtung 28 die durch die Heizeinrichtung 27 erzeugte Wärme auf das Innenteil 2 verteilt, wodurch das zu verdampfende Medium in dem in der 6 nicht dargestellten Verdampfungskanal 1 auf der Außenwandung 3 des Innenteils 2 und/oder der Innenwandung 24 des Innenmantels 22 des Außenteils 21 optimal temperiert. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit die Vorrichtung 28 in mehrere Bauteile zu unterteilen, welche jeweils unterschiedliche Wärmeleitungseigenschaften besitzen, um das Innenteil 2 unterschiedlich zu beheizen. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise geeignet, wenn eine Vorwärmung des zu verdampfenden Mediums notwendig ist.In 6 is a cross-section at the level of the BB level in 4 illustrated device 15 through the at least one evaporation zone 19 shown. In the evaporation area 19 are in the embodiment of the device 15 from inside to outside a heater 27 , a device 28 for the distribution of heat energy, an inner part 2 with an evaporation channel according to the invention, not shown here 1 and an outdoor part 21 , consisting of the inner jacket 22 and an outer jacket 23 arranged. This is done by means of the device 28 by the heater 27 generated heat on the inner part 2 distributed, whereby the medium to be evaporated in the in the 6 not shown evaporation channel 1 on the outer wall 3 of the inner part 2 and / or the inner wall 24 of the inner jacket 22 of the outer part 21 optimally tempered. In addition, there is also the possibility of the device 28 to divide into several components, each having different thermal conduction properties, to the inner part 2 to heat differently. Such a construction is suitable, for example, if a preheating of the medium to be evaporated is necessary.
In 7 ist ein Querschnitt durch den Dampfraum 34 der Vorrichtung 15, wie in 4 anhand der Schnittebene C-C gezeigt, dargestellt. Dieser zeigt den Außenmantel 23 des Außenteils 21 sowie den Auslass 36, die mittels eines Federmechanismus 37 miteinander in Kontakt stehen. Im Inneren des Querschnitts ist die Austrittsvorrichtung 35 gezeigt, die im vorliegenden Beispiel acht Öffnungen 38 aufweist. Durch die Öffnungen 38 wird der Dampf in einen Dampfraum 34 mittels der Austrittsvorrichtung 35 in Richtung Auslass 36 geführt. Durch einen zumindest teilweisen Kontakt des Dampfraums 34 mit der am Boden der Öffnungen 38 angeordneten Heizeinrichtung 27 und/oder durch das indirekte Temperieren, insbesondere Beheizen, des nicht gezeigten Verdampfungsbereichs 19 wird die Austrittsvorrichtung 35 mitgeheizt, wodurch eine Kondensation des Dampfs im Dampfraum 34 verhindert wird. Je nach Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung 15, zum Beispiel bei unterschiedlichen Volumenströmen (Durchsätzen) des zu verdampfenden Mediums, kann die Anzahl und/oder der Durchmesser der Öffnungen 38 variieren. Für einen einfachen Austausch und somit für eine einfache Anpassung an verschiedene Durchsätze wird die Auslassvorrichtung 35 nur lose in die Vorrichtung 15 eingesetzt und mittels der Heizeinrichtung 27 in ihrer Position gehalten. Dennoch ist in bestimmten Fällen eine feste Verbindung der Vorrichtung 15 mit der Austrittvorrichtung 35 denkbar und auch vorteilhaft.In 7 is a cross section through the steam room 34 the device 15 , as in 4 shown by the sectional plane CC shown. This shows the outer jacket 23 of the outer part 21 as well as the outlet 36 by means of a spring mechanism 37 in contact with each other. Inside the cross section is the outlet device 35 shown in the present example eight openings 38 having. Through the openings 38 the steam gets into a steam room 34 by means of the outlet device 35 towards the outlet 36 guided. By at least partial contact of the vapor space 34 with the bottom of the openings 38 arranged heating device 27 and / or by indirect tempering, in particular heating, of the evaporation region, not shown 19 becomes the exit device 35 co-heated, causing condensation of the steam in the steam room 34 is prevented. Depending on the application of the device according to the invention 15 For example, at different volume flows (flows) of the medium to be evaporated, the number and / or the diameter of the openings 38 vary. For easy replacement and thus easy adaptation to different flow rates, the outlet device 35 only loose in the device 15 used and by means of the heater 27 held in their position. Nevertheless, in certain cases a fixed connection of the device 15 with the outlet device 35 conceivable and also advantageous.
In 8a) bis 8g) wird eine Möglichkeit des Zusammenbaus der modular aufgebauten Vorrichtung 15 zur pulsations- und oszillationsfreien Totalverdampfung des Mediums dargestellt. 8a) zeigt den Auslass 36 und den Innenmantel 22 der Vorrichtung 15, die in 8b) mittels einer Einsteckvorrichtung 39 aneinander ausgerichtet und im Anschluss miteinander verschweißt werden. In 8c) wird der Außenmantel 23 zusammen mit dem Verbindungsmittel 25 von oben über den Innenmantel 22 und daran ausgerichteten Auslass 36 geschoben, so dass der Federmechanismus 37, wie in der 8d) dargestellt, zumindest teilweise mit dem Auslass 36 in Verbindung gebracht wird. Durch das Überstülpen des Außenmantels 23 über den Innenmantel 22 entsteht in der Vorrichtung 15 das Außenteil 21, mit einer Zone 40, welcher zur Temperierung des Innenteils 2 genutzt werden kann. Des Weiteren wird in 8d) eine beispielhaft ausgeführte Austrittsvorrichtung 35 in den Innenmantel 22 eingebracht und bildet so eine Austrittsverengung bzw. -verjüngung.In 8a) to 8g) becomes a possibility of assembling the modular device 15 for pulsation and oscillation-free total evaporation of the medium shown. 8a) shows the outlet 36 and the inner jacket 22 the device 15 , in the 8b) by means of a plug-in device 39 aligned with each other and then welded together. In 8c) becomes the outer jacket 23 together with the connecting means 25 from above over the inner jacket 22 and aligned outlet 36 pushed, so the spring mechanism 37 , like in the 8d) represented, at least partially with the outlet 36 is associated. By slipping over the outer jacket 23 over the inner jacket 22 arises in the device 15 the outer part 21 , with a zone 40 , which for the temperature of the inner part 2 can be used. Furthermore, in 8d) an exemplified outlet device 35 in the inner jacket 22 introduced, thus forming an outlet constriction or taper.
8e) zeigt wie das Innenteil 2 in den Innenmantel 22 eingeschoben wird, wodurch, wie in 8f) ersichtlich, die Austrittsvorrichtung 35 in ihre endgültige Position gebracht und dort gehalten wird. In 8g) wird die komplett zusammengebaute Vorrichtung 15 des Ausführungsbeispiels dargestellt. Hier werden zuerst das Gehäuse 17 des Kaltraums 16 und das Innenteil 2 mit umgebenden doppelmanteligen Rohr 21 so zueinander ausgerichtet, so dass mit dem Verbindungsmittel 25 der Kaltraum 16 und der Verdampfungsbereich 19 miteinander verbunden sind. Im Anschluss daran wird die Vorrichtung 28 zum Verteilen der eingetragenen Wärmeenergie in das mindestens eine Innenteil 2 eingebracht und danach die Heizeinrichtung 27. Abschließend wird die Heizeinrichtung 27 durch den Federmechanismus 29 in Position gebracht und selbiger mit der Kupplung 30, die den Stecker 31 mit den Kontakten 32 enthält, durch Verrastung am Gehäuse 17 des Kaltraums 16 justiert. 8e) shows like the inner part 2 in the inner jacket 22 is inserted, whereby, as in 8f) seen, the outlet device 35 brought into their final position and held there. In 8g) becomes the completely assembled device 15 of the embodiment shown. Here are the housing first 17 of the cold room 16 and the inner part 2 with surrounding jacketed pipe 21 aligned with each other so that with the connecting means 25 the cold room 16 and the evaporation area 19 connected to each other. Following this, the device becomes 28 for distributing the registered heat energy into the at least one inner part 2 introduced and then the heater 27 , Finally, the heater 27 through the spring mechanism 29 positioned and the same with the clutch 30 that the plug 31 with the contacts 32 contains, by locking the housing 17 of the cold room 16 adjusted.
9 zeigt als zweite Variante eines Totalverdampfers eine Verschaltung von mehreren Vorrichtungen 15. Mithilfe einer derartigen Verschaltung wird beispielsweise erreicht, dass ein größerer Dampfvolumenstrom bei zumindest gleichbleibender Qualität der Verdampfung sichergestellt wird, wodurch auch Volumenströme, insbesondere von Flüssigkeiten, von 5 kg/h und größer verdampft werden können. Der Verdampfer erreicht aufgrund dieser Eigenschaften Industrietauglichkeit. Durch diese Verbesserungen und die einfache Skalierbarkeit wird nun der Schritt von einem reinen Laborgerät hin zu einem produktionstauglichen System erreicht. Darüber hinaus bleiben die hervorragenden Eigenschaften für einen sehr variablen Einsatz in der Labor- und Versuchstechnik weiter erfüllt bzw. werden sogar stark verbessert. Für die Verschaltung von mehreren Vorrichtungen 15 werden in einem Gehäuse 41, welches an die jeweilige Anzahl der zu verschalteten Vorrichtungen 15 angepasst ist, die Vorrichtungen 15 eingebaut. Die einzelnen Vorrichtungen 15 haben im Ausführungsbeispiel einen gemeinsamen Dampfraum 42, in dem der Dampf gesammelt wird und sich bei unterschiedlichen zu verdampfenden Medien vermischt. Durch den verschalteten Betrieb mehrerer Vorrichtungen 15 wird ein Mischen der Dampfvolumenströme der unterschiedlichen zu verdampfenden Medien vereinfacht, gegenüber dem Betrieb mit nur einer Vorrichtung 15, da hierbei jede einzelne Vorrichtung 15 individuell mit einem anderen zu verdampfenden Medium betrieben wird und so auf die optimalen Verdampfungsparameter des Mediums eingestellt ist. Durch einen zumindest teilweisen Kontakt des Dampfraums 41 mit der mindestens einen Heizeinrichtung 27 oder durch das indirekte Beheizen des Verdampfungsbereichs 19 wird der gemeinsame Auslass 42 der Vorrichtungen 15 mitgeheizt, wodurch eine Kondensation verhindert wird. 9 shows as a second variant of a total evaporator, an interconnection of several devices 15 , By means of such an interconnection, it is achieved, for example, that a larger vapor volume flow is ensured with at least constant quality of the vaporization, whereby volumetric flows, in particular of liquids, of 5 kg / h and greater can be vaporized. The evaporator achieves industrial suitability due to these properties. With these improvements and easy scalability, the move from a pure laboratory device to a production-ready system is now achieved. In addition, the outstanding properties for a very variable use in laboratory and experimental technology continue to be met or even greatly improved. For the interconnection of several devices 15 be in a housing 41 , which corresponds to the respective number of connected devices 15 adapted, the devices 15 built-in. The individual devices 15 have a common steam room in the embodiment 42 in which the vapor is collected and mixed with different media to be evaporated. Due to the interconnected operation of several devices 15 Mixing the vapor flow rates of the different media to be evaporated is simplified compared to the operation with only one device 15 , because every single device 15 is operated individually with another medium to be evaporated and is set to the optimum evaporation parameters of the medium. By at least partial contact of the vapor space 41 with the at least one heating device 27 or by indirectly heating the evaporation zone 19 becomes the common outlet 42 of the devices 15 mitgeheizt, whereby condensation is prevented.
In 10 wird ein Querschnitt durch die Schnittebene D-D des in 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Hier werden beispielsweise sechs Vorrichtungen 15 kreisförmig im Gehäuse 41 zusammengeschaltet, um entweder beispielsweise höhere Dampfvolumenströme und/oder um eine Mischung unterschiedlicher Medien aus in einzelnen Vorrichtungen 15 verdampfter Medien zu erzielen. Jede Vorrichtung 15 zeigt den Aufbau von außen nach innen, Außenmantel 23 und Innenmantel 22 des Außenteils 21, Innenteil 2, Vorrichtung 28 zum Verteilen der eingetragenen Wärmeenergie der Heizeinrichtung 27 auf das Innenteil 2.In 10 is a cross section through the section plane DD of in 9 shown second embodiment. Here are, for example, six devices 15 circular in the housing 41 interconnected, for example, either higher vapor flow rates and / or a mixture of different media from in individual devices 15 to achieve vaporized media. Every device 15 shows the structure from outside to inside, outer jacket 23 and inner jacket 22 of the outer part 21 , Inner part 2 , Contraption 28 for distributing the registered heat energy of the heater 27 on the inner part 2 ,
Eine beispielhafte Ausführungsform des Innenteils 2 der Vorrichtung 15 wird in 11 gezeigt. Das Innenteil 2 weist eine Verdampfungsfläche 44 mit einer Vielzahl erfindungsgemäßer Verdampfungskanal 1, mit mindestens einem Verteilerkanal 45 und einem Fuß 46 auf, um das Medium zu verdampfen. Die Verdampfungsfläche 44 weist die im Herstellungsverfahren erzeugte erste Fläche 9 sowie eine daran angrenzende parallel geführte zweite bearbeitete Fläche 47 in der Außenwandung 3 des Innenteils 2 auf. Für eine bessere Verteilung des zu verdampfenden Mediums können über der Höhe des Innenteils 2 mehrere Verteilerkanäle 45 angeordnet sein. Die erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle 1 des Innenteils 2 werden für die Vorrichtung 15 nach dem neuen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gefertigt. Hierdurch weisen die erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle 1 besondere Eigenschaften – beispielsweise eine Tiefe von 0,1 mm und/oder eine 15° Steigung, die spiralförmig um das Innenteil 2 geführt ist – auf. Dadurch ergibt sich eine sehr große Verdampfungsoberfläche, die bei einer Referenzlänge von 10 mm im Vergleich zu einem herkömmlichen Verdampfungskanal, beispielsweise einer Nut, ungefähr die 30-fache Oberfläche für den Phasenübergang zur Verfügung stellt. Die Oberfläche des Innenteils 2 der Vorrichtung 15 vergrößert sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Verdampfungskanal derselben Länge um ein Vielfaches und erstreckt sich entlang der erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle 1. Die Strömung wird in den erfindungsgemäßen Verdampfungskanälen 1 nicht im Zentrum, sondern an den hier nicht dargestellten die mindestens eine Fläche begrenzenden Kanten der erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle 1 (durch Kapillarkraft) nach oben transportiert. Dadurch hat das zu verdampfende Medium die Möglichkeit sich in den erfindungsgemäßen Verdampfungskanälen 1 beim Phasenübergang nach Innen hin auszubreiten. Dies hat den Vorteil, dass bei größeren zu verdampfenden Volumenströmen mehr Verdampfungsfläche 44 zur Wärmeübertragung für den Phasenübergang zur Verfügung steht. Darüber hinaus wird durch die größere vorhandene Verdampfungsfläche 44 bei Verschmutzung, Ablagerung oder Abscheidung eine Verstopfung lange Zeit hinausgezögert, da sich die Ablagerung nicht absperrend Strömungsrichtung absetzt. Durch einen leistungskontrollierten Betrieb wird eine absolut pulsations- und oszillationsfreie Totalverdampfung des zu verdampfenden Mediums erreicht. Mit der neuen Struktur des mindestens einen erfindungsgemäßen Verdampfungskanals 1 können sowohl sehr große als auch kleinste Volumenströme verdampft werden, wodurch eine spezielle Auslegung über die Anzahl der erfindungsgemäßen Verdampferkanäle 1 nicht mehr notwendig ist. Das zu verdampfende Medium steigt im erfindungsgemäßen Verdampfungskanal 1 nicht mehr nur durch Förderdruck nach oben, sondern zusätzlich hauptsächlich durch die Kapillarität, die entsteht wenn der erfindungsgemäße Verdampfungskanal 1 mit der Innenwandung 24 des Innenmantels 22) bzw. mit der Außenwandung 3 des Innenteils 2 in Kontakt steht. Die Kapillarkraft ist so groß, dass das Medium bis an den Punkt steigt, an dem der erfindungsgemäße Verdampfungskanal 1 endet. Der erfindungsgemäße Verdampfungskanal 1 lässt sich durch seine Beschaffenheit wesentlich einfacher reinigen bzw. neigt durch seine Geometrie und Funktionalität weniger zu Verstopfung, wodurch dieser um ein vielfaches länger betrieben werden kann.An exemplary embodiment of the inner part 2 the device 15 is in 11 shown. The inner part 2 has an evaporation surface 44 with a variety of inventive evaporation channel 1 , with at least one distribution channel 45 and a foot 46 to evaporate the medium. The evaporation surface 44 indicates the first surface produced in the manufacturing process 9 and an adjoining parallel guided second machined surface 47 in the outer wall 3 of the inner part 2 on. For a better distribution of the too vaporizing medium can be above the height of the inner part 2 several distribution channels 45 be arranged. The evaporation channels according to the invention 1 of the inner part 2 be for the device 15 manufactured according to the new manufacturing method according to the invention. This shows the evaporation channels according to the invention 1 special properties - for example, a depth of 0.1 mm and / or a 15 ° slope that spiral around the inner part 2 is guided - on. This results in a very large evaporation surface which, with a reference length of 10 mm compared to a conventional evaporation channel, for example a groove, provides approximately 30 times the surface area for the phase transition. The surface of the inner part 2 the device 15 increases in comparison to a conventional evaporation channel of the same length many times and extends along the evaporation channels according to the invention 1 , The flow is in the evaporation channels according to the invention 1 not in the center, but at the edges of the evaporation channels according to the invention, not shown here, which delimit at least one surface 1 (transported by capillary force) upwards. As a result, the medium to be evaporated has the possibility in the evaporation channels according to the invention 1 at the phase transition to propagate inside. This has the advantage that with larger volume flows to be evaporated more evaporation area 44 is available for heat transfer for the phase transition. In addition, due to the larger existing evaporation surface 44 In the case of contamination, deposition or separation, a blockage has been delayed for a long time since the deposit does not shut off flow direction. Through a performance-controlled operation, a total of absolute evaporation and oscillation total evaporation of the medium to be evaporated is achieved. With the new structure of the at least one evaporation channel according to the invention 1 Both very large and smallest volume flows can be evaporated, whereby a special interpretation of the number of evaporator channels according to the invention 1 is no longer necessary. The medium to be evaporated increases in the evaporation channel according to the invention 1 not only by conveying pressure up, but additionally mainly by the capillarity that arises when the evaporation channel according to the invention 1 with the inner wall 24 of the inner jacket 22 ) or with the outer wall 3 of the inner part 2 in contact. The capillary force is so great that the medium rises to the point at which the evaporation channel according to the invention 1 ends. The evaporation channel according to the invention 1 Its texture makes it much easier to clean, and due to its geometry and functionality it is less prone to clogging, which makes it much longer to operate.
In 12 wird eine Vergrößerung des Ausschnitts E im Maßstab 10:1 einer Aufsicht auf das Innenteil 2 und das Außenteil 21 mit innenliegenden erfindungsgemäßen Verdampfungskanälen 1 gezeigt, wobei das Innenteil 2 und das Außenteil 21 der Vorrichtung 15 in dieser Aufsicht im Maßstab 1:1 in der kleinen Abbildung links oberhalb der Vergrößerung des Ausschnitts E dargestellt ist. Zur Vereinfachung der in der 12 gezeigten Darstellung wurde der Außenmantel 23 des Außenteils 21 in der Vergrößerung des Ausschnitts E nicht dargestellt. Im Ausschnitt E wird ein Teil der Außenwandung 3 des Innenteils 2 und ein Teil der Innenwandung 24 des Innenmantels 22 des Außenteils 21 der Vorrichtung 15 gezeigt. Hierbei weist im Ausführungsbeispiel die Außenwandung 3 des Innenteils 2 mindestens einen erfindungsgemäßen Verdampfungskanal 1 auf, der die tatsächliche vorteilhaften Querschnittsform zeigt, wobei hier eine unmittelbar an die bearbeitete erste Fläche 9 angrenzende parallel geführte zweite bearbeitete Fläche 47 in der Außenwandung 3 des Innenteils 2 begrenzt wird. Der erfindungsgemäße Verdampfungskanal 1 weist keine kantigen Vertiefungen mehr auf sondern vielmehr nur sanfte Rundungen 48. Außerdem ist in der Vergrößerung des Ausschnitts E die lediglich punktförmige Berührung zwischen dem Außenmantel 3 des Innenteils 2 und dem Innenmantel 22 des Außenteils 21 erkennbar, welche sich über der Bauteilhöhe als Linie darstellt.In 12 is an enlargement of the section E in the scale 10: 1 of a plan view of the inner part 2 and the outer part 21 with internal evaporation channels according to the invention 1 shown, with the inner part 2 and the outer part 21 the device 15 in this plan view on a scale of 1: 1 in the small figure left above the magnification of the section E is shown. For the sake of simplification in the 12 shown illustration was the outer jacket 23 of the outer part 21 not shown in the enlargement of the section E. In section E becomes part of the outer wall 3 of the inner part 2 and a part of the inner wall 24 of the inner jacket 22 of the outer part 21 the device 15 shown. Here, in the exemplary embodiment, the outer wall 3 of the inner part 2 at least one evaporation channel according to the invention 1 on, which shows the actual advantageous cross-sectional shape, in which case a directly to the machined first surface 9 adjoining parallel second processed surface 47 in the outer wall 3 of the inner part 2 is limited. The evaporation channel according to the invention 1 has no angular depressions more but rather only gentle curves 48 , In addition, in the enlargement of the section E is the only point-like contact between the outer shell 3 of the inner part 2 and the inner jacket 22 of the outer part 21 recognizable, which is above the height of the component as a line.
Die 13 stellt in den Abbildungen a bis d beispielhafte Profile 49 dar, die die erfindungsgemäßen Verdampfungskanäle 1 aufweisen können. Die gezeigten Profile 49 zeigen hier alle eine Art Wellenform, die die sanften Rundungen des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals 1 widerspiegeln.The 13 represents exemplary profiles in Figures a to d 49 representing the evaporation channels according to the invention 1 can have. The profiles shown 49 Here, all show a kind of waveform, the gentle curves of the evaporation channel according to the invention 1 reflect.
14 zeigt beispielhaft eine Austrittsvorrichtung 35 zur Führung des Dampfs vom Dampfraum 34 hin zum Auslass 36. Die Austrittsvorrichtung 35 ist ein Zylinder mit mindestens einem Durchmesser 50, hier insbesondere zwei unterschiedlichen Durchmessern 50, und einem Übergang 51 zwischen den Durchmessern 50. Des Weiteren weist die beispielhafte Ausführungsform der Austrittsvorrichtung 35 acht Öffnungen 38, auf. Durch diese acht Öffnungen 38 wird der Dampf aus dem Dampfraum 34 in Richtung Auslass 36 geführt. Je nach Einsatzbereich der Vorrichtung 15, zum Beispiel bei unterschiedlichen Durchsätzen, kann die Anzahl und/oder der Durchmesser 50 der Öffnungen 38 variieren. Für einen einfachen Austausch und somit für eine einfache Anpassung an verschiedene Einsatzgebiete wird die Auslassvorrichtung 35 nur lose in die Vorrichtung 15 eingesetzt. Ein feste Verbindung ist jedoch auch denkbar und in einigen Ausführungsformen auch vorteilhaft. 14 shows an example of an outlet device 35 to guide the steam from the steam room 34 to the outlet 36 , The outlet device 35 is a cylinder with at least one diameter 50 , here in particular two different diameters 50 , and a transition 51 between the diameters 50 , Furthermore, the exemplary embodiment of the outlet device 35 eight openings 38 , on. Through these eight openings 38 the steam gets out of the steam room 34 towards the outlet 36 guided. Depending on the application of the device 15 For example, at different flow rates, the number and / or the diameter 50 the openings 38 vary. For a simple exchange and thus for easy adaptation to different applications, the outlet device 35 only loose in the device 15 used. However, a fixed connection is also conceivable and also advantageous in some embodiments.
Eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung 15, einem Totalverdampfer für Medien, ist in 15 offenbart. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform, welche in 3 gezeigt ist, hauptsächlich dadurch, dass der Innenmantel 22) mit dem Außenmantel 23 nicht eine Zone 52 ausbildet, sondern, hier beispielsweise zwei Zonen 52. Durch eine derartige Unterteilung des Außenteils 21 kann das zu verdampfende Medium beispielsweise unterschiedlich temperiert werden. Eine Temperierung der Zonen 52 kann insbesondere auch durch unterschiedliche gasförmige Medien, wie Heißluft oder dgl., erfolgen. Ein weiterer Unterschied im Vergleich zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass sowohl der Verdampfungsbereich 19 mit dem Kaltraum 16 als auch mit dem Dampfraum 34 fest verbunden ist.A third embodiment of the device 15 , a total evaporator for media, is in 15 disclosed. This differs from the embodiment which is in 3 shown, mainly in that the inner shell 22 ) with the outer jacket 23 not a zone 52 training, but here, for example, two zones 52 , By such a subdivision of the outer part 21 For example, the medium to be evaporated can be tempered at different temperatures. A temperature control of the zones 52 In particular, by different gaseous media such as hot air or the like., Take place. Another difference compared to the first embodiment is that both the evaporation area 19 with the cold room 16 as well as with the steam room 34 is firmly connected.
16 stellt beispielhaft einen Innenmantel 22 einer Vorrichtung 15 dar, wie sie in 15 näher erläutert worden ist. Dieser weist in unterschiedlichen Höhen eine dickere Wandstärke auf, so dass durch ein Aufsetzen des hier nicht gezeigten Außenmantels 23 mehrere Zonen 52 entstehen, wodurch das hier nicht gezeigte Innenteil 2 durch die verschiedenen Zonen 52 unterschiedlich stark temperiert werden kann. Eine derartige Unterteilung des Außenteils 21 dient dazu, unterschiedliche Temperaturzonen aufzubauen und das ne zu verdampfende Medium beispielsweise vorzuheizen. 16 exemplifies an inner jacket 22 a device 15 as they are in 15 has been explained in detail. This has at different heights on a thicker wall thickness, so that by placing the outer sheath, not shown here 23 several zones 52 arise, causing the inner part, not shown here 2 through the different zones 52 can be tempered differently strong. Such a subdivision of the outer part 21 serves to build up different temperature zones and preheat the ne to be evaporated medium, for example.
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features shown here may be essential to the invention both individually and in any combination.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
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VerdampfungskanalEvaporation passage
-
22
-
Innenteilinner part
-
33
-
Außenwandungouter wall
-
44
-
Stirnseitefront
-
55
-
WerkzeugTool
-
66
-
stirnseitige Eingriffsflächefrontal engaging surface
-
77
-
Längelength
-
88th
-
Längsrichtunglongitudinal direction
-
99
-
erste Flächefirst surface
-
1010
-
Eindringtiefepenetration depth
-
1111
-
Drehachseaxis of rotation
-
1212
-
Mittelachsecentral axis
-
1313
-
Durchmesserdiameter
-
1414
-
Kreissehnechord
-
1515
-
Vorrichtungcontraption
-
1616
-
Kaltraumcold room
-
1717
-
Gehäusecasing
-
1818
-
Anschlussvorrichtungconnection device
-
1919
-
VerdampfungsbereichEvaporation region
-
2020
-
Abstandshalterspacer
-
2121
-
Außenteilouter part
-
2222
-
Innenmantelinner sheath
-
2323
-
Außenmantelouter sheath
-
2424
-
Innenwandunginner wall
-
2525
-
Verbindungsmittelconnecting means
-
2626
-
Dichtmittelsealant
-
2727
-
Heizeinrichtungheater
-
2828
-
Vorrichtungcontraption
-
2929
-
Federmechanismusspring mechanism
-
2020
-
Kupplungclutch
-
3131
-
Steckerplug
-
3232
-
Kontaktecontacts
-
3333
-
Dichtungpoetry
-
3434
-
Dampfraumsteam room
-
3535
-
Austrittsvorrichtungexit means
-
3636
-
Auslassoutlet
-
3737
-
Federmechanismusspring mechanism
-
3838
-
Öffnungopening
-
3939
-
Einsteckvorrichtunginserter
-
4040
-
ZoneZone
-
4141
-
Gehäusecasing
-
4242
-
Dampfraumsteam room
-
4343
-
Auslassoutlet
-
4444
-
VerdampfungsflächeEvaporation surface
-
4545
-
Verteilerkanaldistribution channel
-
4646
-
Fußfoot
-
4747
-
zweite Flächesecond surface
-
4848
-
Rundungcurve
-
4949
-
Profilprofile
-
5050
-
Durchmesserdiameter
-
5151
-
Übergangcrossing
-
5252
-
ZoneZone
