DE19524683A1 - Durchlauferhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer für die Kompo­ nenten zur Herstellung von Mehrkomponenten-Systemen. Diese Komponenten, aus denen sich ein Mehrkomponenten-System zusam­ mensetzen, müssen vor dem Vermischen bzw. Vermengen auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt dies kontinuierlich.

Bei derartigen Mehrkomponenten-Systemen handelt es sich insbe­ sondere um Zweikomponenten-Reaktionsharzsysteme, beispiels­ weise Polyurethan-Schaumsysteme und nichtzellige Polyurethan- Systeme. Zur Herstellung des entsprechenden Reaktionsgemisches werden die zur Anwendung gebrachten Komponenten, z. B. ein Isocyanat und ein Polyol, getrennt voneinander auf die erforderliche Temperatur erhitzt, dann vermischt und zum End­ produkt weiterverarbeitet, beispielsweise mit Hilfe einer Polyurethan-Hochdruckanlage.

Bei den Mehrkomponenten- bzw. Zweikomponenten-Sytemen kann es sich auch um solche zur Herstellung von Siliconen oder Epoxid­ harzen oder anderen bekannten Produkten handeln.

Die dabei zur Anwendung gebrachten Ausgangskomponenten, bei­ spielsweise das Isocyanat und das Polyol im Falle von Po­ lyurethanen, haben jedoch die nachteilige Eigenschaft, daß sie die Vorrichtungen zu ihrer Erhitzung ausgesprochen schnell verdrecken bzw. verkleben, so daß diese Vorrichtungen häufig gesäubert werden müssen. Dies gestaltet sich aufgrund der Ma­ terialeigenschaften der Ausgangskomponenten jedoch häufig schwierig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Durch­ lauferhitzer bereitzustellen, der die genannten Ausgangskompo­ nenten wirksam erhitzt, lange funktionstüchtig bleibt und leicht gereinigt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Durchlauferhitzer gemäß der Lehre des Anspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer besitzt einen ver­ schließbaren Behälter, in dessen Inneren eine längliche Heiz­ kammer ausgebildet ist, in die die zu erhitzende Komponente durch einen Einlaß im Bodenbereich zugeführt und aus der diese Komponente durch einen Auslaß im Kopfbereich wieder abgeführt werden kann. In dieser Heizkammer ist ein stabförmiger Heizeinsatz einsetzbar, der mit mindestens einer Heizeinrich­ tung ausgestattet ist. Um diesen Heizeinsatz erstreckt sich im mittleren, zentralen Bereich eine Strömungsleitvorrichtung schraubengangförmig und dichtet die seitliche Außenwand des Heizeinsatzes gegenüber der gegenüberliegenden Innenwand der Heizkammer im wesentlichen fluiddicht ab.

Durch diese Strömungsleitvorrichtung wird die zu erhitzende Komponente in eine schraubengangförmige bzw. wendelförmige Strömung um den Heizeinsatz herum gezwungen. Dadurch verlän­ gert sich der Strömungsweg, was wiederum zu einem verbesserten Wärmeaustausch führt.

Beim erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer haben die Heizkammer und der Heizeinsatz im wesentlichen die gleiche Querschnitts­ form, beispielsweise vier- oder mehreckig. Natürlich ist die Querschnittsfläche des Heizeinsatzes kleiner, damit dieser in die Heizkammer einsetzbar ist und damit die seitliche Außen­ wand des Heizeinsatzes von der gegenüberliegenden Innenwand der Heizkammer beabstandet ist, so daß sich die Strömungsleit­ vorrichtung in diesem so gebildeten Zwischenraum wendelförmig um das Heizelement erstrecken kann. Die Strömungsleitvorrich­ tung liegt dabei an einer Seite an der seitlichen Außenwand des Heizeinsatzes und an der anderen Seite an der inneren Seite der Heizkammer mehr oder weniger eng an, wodurch die Ab­ dichtung erfolgt und die zu erhitzende Komponente in die wen­ delförmige Bewegung gezwungen wird. Die Größe des Querschnitts und somit die Querschnittsfläche von Heizkammer und Heizein­ satz können sich über die axiale Länge des zentralen Bereiches verändern. So ist es beispielsweise möglich, daß die Quer­ schnittsfläche der Heizkammer gleich bleibt, während sich die Querschnittsfläche des Heizeinsatzes verringert, insbesondere kontinuierlich verringert, wodurch beispielsweise eine Art Ko­ nus gebildet wird. Dies bedeutet natürlich auch, daß sich der Durchmesser der Strömungsleitvorrichtung über die axiale Länge des zentralen Bereiches verändert, damit die Strömungsleitvor­ richtung die seitliche Außenwand des Heizeinsatzes gegenüber der gegenüberliegenden Innenwand der Heizkammer abdichten kann, und zwar über ihre gesamte axiale Länge.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform bleiben die Größe des Querschnitts der Heizkammer sowie des Heizeinsatzes über die axiale Länge des zentralen Bereiches, in dem sich auch die Strömungsleitvorrichtung erstreckt, gleich. Heizkammer und Heizeinsatz sind dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, daß die Seitenwand des stabförmigen Heizeinsatzes im zentralen Be­ reich allseits in etwa den gleichen Abstand zur gegenüberlie­ genden Innenwand der Heizkammer besitzt.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der Quer­ schnitt, genauer der Innenquerschnitt, der Heizkammer und der Querschnitt des Heizeinsatzes zumindest im zentralen Bereich kreisscheibenförmig. Mit anderen Worten, der Heizeinsatz stellt einen zylinderförmigen Stab dar, der in die ebenfalls zylinderförmige Heizkammer eingesetzt wird. Der Behälter stellt in diesem Fall vorzugsweise ein Zylinderrohr dar, das an seinen beiden Stirnseiten durch einen Deckel, vorzugsweise eine Art Scheibe, verschließbar ist. Weiterhin bevorzugt ist der zylinderstabförmige Heizeinsatz an einem Ende mit einem Deckel fest verbunden oder einstückig ausgebildet.

Im letzteren Fall kann als Strömungsleitvorrichtung eine zy­ lindrische Schraubenfeder eingesetzt werden, beispielsweise eine Tragfeder für ein Automobil. Die Querschnittsform des Drahtes der Schraubenfeder ist dabei vorzugsweise rund bzw. kreisscheibenförmig. Der Durchmesser des Drahtes der Schrau­ benfeder entspricht dabei in etwa dem Abstand der seitlichen Außenwand des Heizeinsatzes von der Innenwand der Heizkammer.

Der Heizeinsatz ist mit mindestens einer Heizeinrichtung aus­ gestattet. Diese Heizeinrichtung ist per se bekannt. Es kann sich beispielsweise um eine Heizpatrone handeln. So kann ein Heizeinsatz beispielsweise mit 2 bis 12 Heizpatronen ausge­ stattet werden, die insgesamt eine Leistung von bis zu 12 kW erbringen. Diese Heizeinrichtungen können jeweils beispiels­ weise in einer Längsbohrung in dem Heizeinsatz eingesetzt bzw. einsetzbar sein.

Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer kann aus Eisen, Stahl und/oder Aluminium bestehen. Der erfindungsgemäße Durchlaufer­ hitzer und insbesondere der Behälter kann zusätzlich mit einer außen umlaufenden Kühlschlange ausgestattet sein, so daß man den erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer auch zum Temperieren von den beschriebenen Komponenten einsetzen kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der eine bevorzugte Ausführungsform zeigenden Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt dabei einen Längsschnitt des erfindungsge­ mäßen Durchlauferhitzers mit einem Behälter 2 aus einem Hohlzylinderrohr 14, das auf einer seiner Stirnseiten durch den bodenseitigen Deckel 12 verschlossen ist. Der bodenseitige Deckel 12 wird mit Hilfe von Schrauben (nicht gezeigt), die in eine stirnseitige Bohrung 15 eingedreht werden können, unter Zwischenlegung einer Dichtung 16 verbunden.

Das Zylinderrohr 14 und der bodenseitige Deckel 12 umschließen eine Heizkammer 3, in die ein zylindrischer stabförmiger Heizeinsatz 7 eingesetzt ist. Dieser Heizeinsatz 7 ist kopf­ seitig mit einem kopfseitigen Deckel 13 einstückig ausgestal­ tet. Zwischen dem kopfseitigen Deckel 13 und dem stirnseitigen Rand des Zylinderrohres 14 befindet sich eine Dichtung 17. der kopfseitige Deckel 13 wird ebenso wie der bodenseitige Deckel 12 mit Hilfe von Schrauben an dem Zylinderrohr 14 befestigt.

Diese Schrauben können in eine Bohrung 18 in der Wandung des Zylinderrohres 14 eingeschraubt werden.

Der Heizeinsatz 18 weist ausgehend vom kopfseitigen Deckel 13 mehrere sacklochartige Bohrungen 19 auf, die sich fast bis zum bodenseitigen Ende des Heizeinsatzes 7 in Axialrichtung er­ strecken. In diese Bohrungen 19 werden jeweils eine per se be­ kannte und nicht gezeigte Heizpatrone bzw. Heizstab einge­ setzt, die elektrisch erhitzt werden. Die sacklochartigen Boh­ rungen gehen bodenseitig in eine sich bis an das Ende des Heizansatzes 7 erstreckende, mit einem Gewinde ausgestattete Durchbohrung 20 über, in die eine Verschlußschraube 21 einge­ dreht werden kann. Nach Herausnahme des Heizeinsatzes 7 aus dem Behälter 2 kann die Verschlußschraube 21 entfernt werden. Danach ist es möglich, mit einer Gewindestange oder ähnlichem die in dem Heizeinsatz 7 eingesetzten, sich in den Bohrungen 19 befindenden Heizpatronen herauszustoßen bzw. zu entfernen. Derartige Heizpatronen verzundern häufig, so daß die Bohrungen 19 gereinigt werden müssen.

Um den Heizeinsatz 7 herum erstreckt sich schraubengangförmig bzw. wendelförmig eine Schraubenfeder. Die Querschnittsform des Drahtes der Schraubenfederart ist dabei rund bzw. kreis­ scheibenförmig. Der Innendurchmesser der durch den Draht der Schraubenfeder gebildeten Wendel entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des Heizeinsatzes 7 im zentralen Bereich 9. Der Außendurchmesser der durch den Draht der Schraubenfeder gebildeten Wendel entspricht in etwa dem Innendurchmesser des Zylinderrohres 14 im zentralen Bereich 9. Die Schraubenfeder 8 dichtet damit die äußere Seitenfläche 10 des Heizeinsatzes 7 gegenüber der inneren Mantelfläche bzw. der Innenwand 11 des Zylinderrohres 14 ab.

Der Außendurchmesser des Heizeinsatzes 7 vergrößert sich kopf­ seitig unter Ausbildung eines Absatzes 22, während sich der Innendurchmesser der Heizkammer 3 bzw. des Zylinderrohres 14 bodenseitig unter Ausbildung eines Absatzes 23 verringert. Die Schraubenfeder 8 erstreckt sich dabei vom Absatz 23 bis zum Absatz 22 und kommt bodenseitig bzw. kopfseitig daran in An­ lage, so daß sie in axialer Richtung fixiert ist.

Dieser erfindungsgemäße Durchlauferhitzer wird wie folgt be­ trieben.

Die zu erhitzende Komponente wird über eine Leitung (nicht ge­ zeigt) unter Druckbeaufschlagung über den Einlaß 4 im boden­ seitigen Deckel 12 in die Heizkammer 3 befördert. Von dort wird sie durch die Ausgestaltung von Zylinderrohr 14, Heizein­ satz 7 und Schraubenfeder 8 in eine wendelförmige bzw. schrau­ bengangförmige Strömung um den Heizeinsatz 7 herum gezwungen. Kopfseitig wird die zu erhitzende Komponente bzw. die dann be­ reits erhitzte Komponente durch die Auslaßöffnung 5 radial nach außen durch die Wand des Zylinderrohres 14 abgeführt.

Der Heizeinsatz 7 läßt sich ohne weiteres aus dem Behälter 2 herausziehen. Auch die Schraubenfeder 8 läßt sich vom Heizein­ satz 7 sowie aus der Heizkammer 3 entfernen. Mit anderen Wor­ ten, diese Teile lassen sich leicht voneinander trennen und können dadurch ohne Schwierigkeiten gereinigt werden. Auch ein Zusammenbau ist sehr einfach und leicht wieder möglich.

Claims (8)

1. Durchlauferhitzer für die Ausgangskomponenten zur Herstellung von Mehrkomponenten-Systemen, insbe­ sondere Zweikomponenten-Reaktionsharz-Systemen, mit
einem verschließbaren Behälter (2) mit einer länglichen Heizkammer (3), in die die zu erhit­ zende Komponente durch einen Einlaß (4) im Boden­ bereich zugeführt und aus der diese Komponente durch einen Auslaß (5) im Kopfbereich wieder ab­ geführt werden kann,
einem in die Heizkammer (3) einsetzbaren, stab­ förmigen, mit mindestens einer Heizeinrichtung versehenen Heizeinsatz (7), wobei Heizkammer (3) und Heizeinsatz (7) im zentralen Bereich (9) zu­ mindest im wesentlichen die gleiche Querschnitts­ form besitzen, und
einer separaten Strömungsleitvorrichtung (8), die im zentralen Bereich (9) in etwa schraubengang­ förmig um den Heizeinsatz (7) umläuft und die seitliche Außenwand (10) des Heizeinsatzes (7) gegenüber der gegenüberliegenden Innenwand (11) der Heizkammer (3) im wesentlichen fluiddicht abdichtet.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Querschnitts der Heizkammer (3) sowie des Heizeinsatzes (7) über die axiale Länge des zentralen Bereiches (9) gleich bleibt.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Heizeinsatzes (7) und der Heizkammer (3) zumindest im zentralen Bereich (9) kreisscheibenförmig ist.

4. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitvorrichtung eine zylindri­ sche Schraubenfeder (8) ist.

5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Drahtes der Schrau­ benfeder (8) kreisscheibenförmig ist.

6. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (3) an ihrer bodenseitigen Stirnseite durch einen abnehmbaren, bodenseitigen Deckel (12) und an ihrer kopfseitigen Stirnseite durch einen abnehmbaren, kopfseitigen Deckel (13) verschließbar ist.

7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (4) im bodenseitigen Deckel (12) ausgebildet ist.

8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizeinsatz (7) mit dem kopfseitigen Deckel (13) einstückig ausgebildet ist.