DE2131607A1 - Heizvorrichtung - Google Patents

Description

PHH.4996.

Dip!-Ing. HORSTAUER boss/bvh.

s=?-»-ir:!!:/.P'; .--⁵O GLQEiLAbiPENFiBRIEKBI
Akte; ^hu_ .4998 * .
Anmeldung vonu 25 ο Juni 1971

"He izvorrichtung".

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einem Heizraum, der für darin zu heizende Gegenstände zugänglich ist und welchem Raum von wenigstens einer Wärmequelle herrührende Wärme zugeführt werden kann.

Vorrichtungen dieser Art eind bekannt und werden zu den verschiedenartigsten Zwecken verwendet. So werden sie beispielsweise zum I Trocknen lackierter Gegenstände angewendet, zum Ausbacken von (keramischen) Materialschichten, zur Erhaltung der Temperatur von geschmolzenen Stoffen während des Transportes durch eine Leitung, um eine Erstarrung der Flüssigkeit in der Transportierung zu verhindern, zum Erhalten der Temperatur von geschmolzenem Glas beim Ziehen von Röhren- oder Stabglas, zum Heizen von Drahtmaterial wie beispielsweise Wolfram, bevor dies in den Ziehstein kommt, uaw.

Als Wärmequelle sind in der Praxis meistens durch Stromdurohgang

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erhitzte elektrische Wideratandadrähte (siehe "beispielsweise niederländische Patentschrift 34.607 und U.S.Patentschrift 3.Ο63.268) oder Gasbrenner (siehe "beispielsweise U.S.Patentschrift 3·253·898 und die zur Einsicht offengelegte französische Patentanmeldung 2.007.^49) wirksam.

Die bekannten Heizvorrichtungen weisen mehrere Nachteile auf.

Bei vielen Herstellungsverfahren ist es sehr wichtig, dass die Temperatur im Heizraum überall dieselbe GrSsse aufweist, vor allem wenn die Gegenstände im Heizraum ausser der Wärmebehandlung noch anderen Behandlungen unterzogen werden, wie beispielsweise dem Biegen von Glasplatten, beschrieben in der erwähnten U.S.Patentschrift 3.253.898. Eine ungleichförmige Temperatur im Heizraum führt zu Materialspannungen und infolgedessen zu Bruch und hohem Ausschuss und ist somit unerwünscht. Gleichfalls ist eine isotherme Umgebung bei allerhand Messungen sehr wichtig, wie beispielsweise beim Eichen von Thermoelementen in einem Eichofen. Um den Heizraum bei Heizvorrichtungen mit elektrischer Widerstandsdrahterhitzung möglichst isotherm zu erhalten, werden die Drähte über die Gesamtlänge der Vorrichtung um den Heizraum gewickelt und möglichst gut von der Umgebung thermisch isoliert. Dies macht die Konstruktion der Heizvorrichtung vor allem bei langen DurchfUhrungsrSumen kompliziert und teuer. Hinzu kommt noch, dass die thermischen Verluste am Anfang und Ende des Durchführungsraumes immer grosser sind als in der Mitte und dass die dortigen Temperaturen somit niedriger sind. Um dies soweit wie möglich auszuglaichen, sind zusStzliche konstruktive Massnahmen erforderlich, wie beispielsweise diese, dass der Widerstandsdraht am Anfang und Ende des Durchftihrungsraumea mit einer geringeren Steigung gewickelt wird als in der Mitte.

Bei den Heizvorrichtungen mit Gasheizung, wie beispielsweise

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beschrieben in der erwähnten U.S.Patentschrift 3.252.898 wird der isotherme Charakter des Durchführungsraumes durch die Anordnung einer grossen Anzahl von Gasbrennern in diesem Raum angestrebt. Dies macht die Vorrichtung gleichfalls kompliziert und teuer. Dasselbe gilt für Heizvorrichtungen, in denen eine grosse Anzahl von speziell als Infrarotstrahler ausgebildeten Glühlampen montiert ist.

Ferner ist zur Temperatureinetellung dee Heizraumes für jeden Gasbrenner bzw. Infrarotstrahler eine gesonderte Regelung erforderlich.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Heizvorrichtung mit einer einfachen und billigen Konstruktion zu schaffen, deren Heizraum im Betrieb über ihre gesamten Abmessungen isotherm ist.

Zur Verwirklichung des angestrebten Ziels weist die erfindungsgemässe Heizvorrichtung das Kennzeichen auf, dass die Begrenzung des Heizraumes durch wenigstens eine Wärmedurchgangswand gebildet wird, deren vom Heizraum abgewandte Seite einen Teil der Begrenzung eines geschlossenen Reservoirs bildet, in dem sich ein Wärmetransportmittel befindet, das an einer anderen Stelle durch eine weitere Wärmedurchgangswand dieses Reservoirs hindurch Wärme aus der Wärmequelle aufnimmt unter Uebergang von der Flüaaigkeits- in die Dampfphase und dem Heizraum durch die Wärmedurchgangswand hindurch unter Uebergang von der Dampf- in die Flüssigkeitsphase Wärme abgibt, wobei ferner in dem Reservoir eine die Wärmedurchgangswand mit der weiteren Wärmedurchgangswand verbindende poröse Masse derart vorhanden ist, dass das an der Wärmedurchgangswand kondensierte Wärmetransportmittel durch diese Masse hinduroh durch kapillare Wirkung zur weiteren Wärmedurchgangswand zurückströmen kann.

Flüssiges Wärmetransportraittel, das an der weiteren Wärmedurchgangswand verdampft, bewegt sich in der Dampfphase zur Wärmedurch-

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gangavrand infolge des dort herrschenden niedrigeren Dampfdrucks wegen der verhältnismässig niedrigen örtlichen Temperatur. Danach kondensiert der Dampf an dar Wärmedurchgängswand unter Abgabe von Verdampfungswärme an diese Wand, wonach das Kondensat über die poröse Masse durch kapillare Wirkung unter Verwendung der Oberflächenspannung des Kondensats zur weiteren Wärmedurchgangswand zurückgeführt wird, um dort erneut verdampft zu werden. Da der Dampf stets dort kondensiert, wo der niedrigste Dampfdruck herrscht, wird eine örtlich abweichende Temperatur sofort ausgeglichen, so dass die WSrmedurchgangswand überall dieselbe Temperatur aufweist.

Wegen der verhältnismässig hohen Verdampfungswärme von Flüssigkeiten kann eine groase Wärmemenge im Dampf gespeichert und pro Zeiteinheit von äst weiteren Wärmedurchgangswand ' zur Wa'xmedurohgangswand transportiert, werden, während durch Kondensation eine gute Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit und den Wärmedurchgangswänden gewährleistet ist. Es ist nun wegen der grossen Wärmeabfuhrkapazität des Wärmetransportmittels möglich, durch die Erhitzung einer weiteren Wärmedurchgangswand mit geringen Abmessungen zu erreichen, dass eine Wärmedurchgangswand mit grosaen Abmessungen mittels des Verdampfungskondensationsverfahrens auf eine gleichförmige Temperatur gebracht wird. Dies bietet den Vorteil, dass nur ein Heizelement, wie eine Heizspirale oder ein Gasbrenner, an der Stelle der weiteren WSrmedurchgangswand mit geringer Oberfläche ausreicht, wodurch die Vorrichtung viel einfacher und billiger ist als die bekannten Vorrichtungen mit über die Gesamtlänge gewickelten Erhitzungsdrähten, bzw. grossen Anzahl von Brennern. Ausserdem kann nun eine Anzahl von Heizvorrichtungen zur gleichen Zeit mit ein und demselben Heizelement bedient werden, während in allen Fällen nur eine Temperaturregelanordnung ausreicht.

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Wegen der bereits erwähnten grosaen WSrmetranaportkapazita't des Mittels im Reservoir besteht nahezu keine Temperaturaenkung zwiachen der weiteren Wärmedurchgangswand und der Wärmedurchgangswand. Letztere nimmt somit eine Temperatur an_f die nahezu gleich der Temperatur der weiteren Wärmedurchgangswand ist. Diea bietet mehr und bessere Möglichkeiten zur Temperaturmessung im Betrieb der Vorrichtung. Ein an einer beliebigen Stelle angeordneter Temperaturfühler reicht aus.

Durch die vorhandene poröse Masse ist die Rückfuhr des Kondensats von der Wärmedurchgangawand zur weiteren Wärmedurchgangswand unter allen Umständen gewährleistet, also sogar Rückfuhr entgegen der Schwerkraft oder ohne Schwerkraftwirkung. Die Heizvorrichtung ist somit ortsunabhängig, was eine grosse Freiheit in der Anordnung ergibt.

Die poröse Masse kann beispielsweise durch keramische Materialien gebildet sein, durch Gaze aus draht- oder bandförmigem Material von Metallen oder Metallegierungen, oder durch eine Anordnung von Röhrchen. Auch gehört ein System von Nuten in der Wand des Reservoirs, gegebenenfalls in Verbindung mit einer der anderen erwähnten Alternativen, zu den Möglichkeiten.

Die Wahl des wärme transportierenden Mittels wird in erster Linie durch die Arbeitst'imperatur im Heizraum bestimmt. Liegt diese Temperatur im Bereich von 6üO - 150O⁰C, so kann beispielsweise Natrium gewählt werden. Ferner kommen z.B. die Metalle Kalium, Lithium, Kadmium, Caesium, Metallsalze wie die Metallhalogene Zinkohlorid, Aluminiumbromid, Cadmiumjodid, Calciumjodid, Zinkbromid oder deren Gemische, Nitrate und Nitrite oder deren Gemisohe in Frage.

Die Wahl des Materials des Reservoirs hängt selbstverständlich von der Arbeitstemperatur und dem gewählten Wärmetransportmittel ab. Bei der Anwendung von Natrium kommt beispielsweise Chromnickelstahl in Präge.

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Das Reservoir mit dem Heizraum kann allerhand Formen aufweisen und z.B. ein Hohlzylinder mit zwei koaxialen Röhren sein, wobei die innere die Wärmedurohgangswand und ein Teil der Oberfläche der äusseren die weitere Wärmedurchgangswand bildet, während die übrigen Wandteile des geschlossenen ringförmigen Raumes zwischen beiden Röhren thermisch von der Umgebung isoliert sind. ,

Die die Wärmedurchgangswand mit der weiteren Durchgangswand verbindende poröse Masse kann einen grössaren oder kleineren Teil der Reservoirwandoberfläche bedecken.

Bei einer günstigen Ausfiihrungsform der erfindungsgemäsaen Heizvorrichtung bedeckt jedoch die poröse Masse die gesamte Wandoberfläche des Reservoirs, Dies bietet die folgenden Vorteile. Da die poröse Masse im vorliegenden Fall die gesamte weitere Wärmedurchgangswand bedeckt, wird diese Wand gleichmässig durch Kondensat angefeuchtet. Dies verringert die Gefahr einer örtlichen Ueberhitzung dieser Wand. Bei der Wärmedurchgangswand fördert die poröse Masse eine gleichförmige Temperatur der von dieser Masse abgewandten Seite der Wärmedurchgan^swand. Dies kommt dadurch, dass die poröse Masse hier eine örtliche Tropfenbildung unter Einfluss der Schwerkraftwirkung verhindert. Tropfenbildung an der einen Seite der Wärmedurchgangswand führt zu einem örtlich höheren Wärmewiderstand und infolgedessen zu einer abweichenden Temperatur an der anderen Seite dieser Wand.

Damit der Verdampfungskondensationsvorgang deB Wärmetransportmittels im Reservoir gut verlaufen kann, wird dieses Reservoir normalerweise evakuiert. Ein Problem ist nun dies, dass in einer Anzahl von Fällen in Abhängigkeit vom gewählten Wärmetransportmittel nicht nur bei Zimmertemperatur, sondern auch bei der hohen Betriebstemperatur der Heizvorrichtung der Dampfdruck des Wärmetransportmittels im

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Reservoir unter dem Umgebungsdruck liegt. Befindet sich 'beispielsweise Natrium als Wärmetransportmittel im evakuierten Reservoir, so betrögt der Dampfdruck bei BOO⁰K 8 Torr (1 Torr * 1 mm Quecksilberdruck) und bei 1100⁰K 45° Torr. Dies bedeutet, dass vor allem bei Reservoirs mil ^rossen Abmessungen und grossen flachen Wänden diese Wände einer beträchtlichen mechanischen Belastung infolge des atmospärischen Drucks ausgesetzt sind, einer Belastung, die noch grosser ist, wenn die Heizvorrichtung einen Teil einer grösseren Konstruktion bildet und andere Konstruktionsteile Kräfte auf das Reservoir ausüben, beispielsweise ■3urch Eigengewicht. Namentlich bei hohen Betriebstemperaturen, bei ™

denen die Steifheit der Reservoirwände beträchtlich niedriger ist als bei Zimmertemperatur, führt dies zu einer Verformung (Umbiegen) bzw. einem Einreisten der Rene, rvoirwände mit Implosionsgefahr.

Die poröse Masse kann sich dabei von der Reservoirwand lösen und/oder ihre kapillare "truktur kann derart beschädigt werden, dass sie zur Rückfuhr das Kondensats nicht mehr brauchbar ist.

Die Wahl von dickeren und somit festeren Reservoirwänden ist oftmals nicht möglich aus Gründen des Gewichts, Gestehungspreises oder zulässiger Abmessungen, während die Wärmedurchgangswände ausserdem im j Zusammenhang mit dem Wärmewiderstand an bestimmte Dickegrenzen gebunden sind .

Um die erwähnten Nachteile auf einfache und billige Weise zu verhindern, weist eine günstige Ausführungsform der erfindungsgemässen Heizvorrichtung das Kennzeichen auf, dass im Reservoir ein oder mehrere Stützelemente zum Stützen der Reservoirwände- gegen von aussen darauf ausgeübte Druckkräfte angeordnet sind, welche Stützelemente Mitteldampfatrom in Wärmetransportrichtung zulassen.

Dadurch, dass die Resarvoirwände nun unterstützt werden, behalten

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sie ihre ursprüngliche Form bei und wird ein Einreissen der Wände, Implosion oder eine Beschädigung der kapillaren Struktur der porösen Masse verhindert. Sollte normalerweise die Möglichkeit bestehen, dass sich die poröse Masse infolge thermischer Spannungen zwischen den Reservoirwänden und der porösen Masae oder durch Stösse oder Schwingungen von der Wand löst, sorgen nun die StUtzelemente zugleich dafür, dass die poröse Masse an ihrem Platz bleibt.

Die Stiitzelemente können beispielsweise durch perforierte, gegebenenfalls untereinander verbundene Metallplättchen, durch im Zickzack-Muster gefaltete Metallgazen oder durch eine Struktur aus Stabchen oder Röhrchen gebildet sein.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäsaen Heizvorrichtung sind die Stützelemente durch eine zusammengepresste poröse Füllmasse aus draht- oder bandförmigem Material gebildet, deren Poren eine derartige Grosse aufweisen, dass die Beziehung: θ . ,ν 2f cos Ο-,

4p yh>^1

erfüllt wird, wobei

γ a Oberflächenspannung des flüssigen Wärmetransportmittels R = hydraulischer Radius der Poren in der porösen Masse θ = Kontaktwinkel für flüssiges Wärmetransportmittel in den Poren der porösen Masse

R.J ·■ hydraulischer Radius der Poren in der Füllmasse 9.J ■ Kontaktwinkel für flüssiges Wärmetransportmittel in den Poren der Füllmasse

4p = Druckverlust des flüssigen Wärmetransportmittels in der porösen Masse zwischen der Wärmedurchgangswand und der weiteren Wärmedurchgangswand infolge des Strömungswiderstandes difser Masse O - Dichte des flüssigen Wärmetransportmittels

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g m Beschleunigung der Schwerkraft

h - Höhenunterschied zwischen dar weiteren Wärmedurchgangswand und der WBrmedurohgangBWRnd.

Hit einer derartigen Füllmasse kann das Reservoir auf einfache und billige Weiee gefüllt wurden. Die Drähte oder Minder können lose in riet Reservoir geschüttet und danaoh zusammengedrückt werden, was bei solchen Reservoirs vorteilhaft ist, bei denen bestimmte Teile den Innenraume· schwer zugänglich sind» oder aber das gegebenenfalls durch Sinterung gefolgte Zusammenpressen findet vorher statt.

Da· linke Glied der obenstehenden Beziehung gibt die Hervorgerufene kapillare Kraft auf flüssige· Warnetransportmittel in der

porKsen Masse wieder, wobei der hydraulische Radius R als 2.

umiang

dar Foren definiert ist.

Der Kontaktwinke] R, nämlich der Winkel zwischen der Flüssigkeitsoberfläche oder der Forenwand, hängt bei einer gegebenen Flüssigkeit vom Porenwandmaterial und der Art der Wandoberfläche ab. Ist den Material der porösen FUHnnsse im vorliegenden Fall anders als das der porösen Hasse, so knnn das kapillare Steigen bei fleichem hydraulischen Radius untereinnnder verschieden sein. g

Indem man nun dafür sorgt, dass die obige Beziehung erfüllt wird, weist die poröse Manne oine soviel stärkere Saugwirkung für die Flüssigkeit auf als die Füllmnsse, dass an der Stelle der Wärmedurchgantfsvand das gesamte Kondensat durch die poröse Masse und nicht durch 'lie Füllmasse aufgenommen wird, während Kondensat auch in Richtung der Vifrmedurchgantfswand _7Ur weiteren Wärmedurchgangswand nicht von der porigen Masse zur Füllmasse Itbnrgehon wird.

Der Dampftransport von der weiteren Wlrmedurchgangevand sur WKneilurclganrswatid durch din r'Ullmaese erfolgt somit praktisch uniiohir<Iert.

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Die Praxis ergibt, daaa die Poren der Füllmasse einen gzösseren hydraulischen Hadiua aufweisen ale die Poren der porösen Ma.nae. VerhitltniamÖH.iig grosse Abmessungen der Füllmaaaenporen sind auch erwünscht, um die StrSmungflvnrluste den Dampfes und :iomit den Temperaturgradienten zwischen den beiden WHrmedurchgangawänden möglichst gering zu halten.

Erfindungs<7emä3s wird vorzugsweise Stahlwolle als Material fl'ir die Füllmasse angewendet.

Stahlwolle bietet den Vorteil des niedrigen Preises, liisat sich leicht in allerhand Formen zusammendrücken und kann im zusammengepressten Zustand betrUohtliche FlWohendrUcke aufnehmen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Auaführungebeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine als Tunnelofen ausgebildete Heizvorrichtung, Fig. 2 eine als einseitig geschlossener Ofen ausbildete Heizvorrichtung,

Fig. 3 und 4 Heizvorrichtungen, die einen integralen Teil einer Tranaportleitung für leicht erstarrende Flüssigkeiten bilden.

In Fig. 1 ist mit der Dezugaziffer 1 ein geschlossenes Reservoir bezeichnet, und zwar in einem Längsschnitt (Fig. 1a) bzw. in

Querschnitt (Fig. .1b) an der Stalle der Linie Ib-Ib nach Fig. 1a. Reservoir ist mit einer WUrmedurchgangavand 2 versehen, die einen zu beiden Seiten offenen Heizraum 3 (l)urchführungaraum) für die zu hoizenden Gegenstände begrenzt, und mit einer weiteren Wärmedurchgangs-= wund 4, deren Oberfläche nur einen Bruchteil derjenigen der Wärmedurohxangawand 2 beträgt. Daa Reaervoir 1 ist im übrigen mittels des Innliermateriali 3 thermisch von der Umgebung isoliert·

Die Innenwände des Henervoira 1 sind mit eines porösen Manss

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bedeckt, die eine kapillare Struktur aufweist, während das Reservoir ferner mit einer zuaammengepreasten und porösen Füllmasse 7 gefüllt ist, deren Poren einen grösseren Querschnitt aufweisen als die Poren in der Masse 6. Die poröse Füllmasse 7 besteht hier aus Stahlwolle.

Im Reservoir 1 befindet sich weiter eine günstig gewählte Menge Natrium als Wärmetranaportmittel.

Mit Hilfe eines Brenners θ kann der weiteren Wärmedurchgangswand 4 Wärme zugeführt werden.

Die Wirkungsweise der Heizvorrichtung ist wie folgt.

Im Betrieb der Vorrichtung verdampft flüssiges Natrium an der _Λ Stelle der weiteren Wärmedurchgangewand 4 durch Aufnahme von vom Brenner 8 herrührender Wärme durch die erwähnte Wärmedurchgangswand hindurch. In der Dampfphase bewegt sich das Natrium durch die poröse Füllmasse 7 hindurch zur Wärmedurchgangswand 2 infolge des bei jener Wand herrschenden niedrigeren Dampfdrucks wegen der etwas niedrigeren örtlichen Temperatur. Danach kondensiert der Natriumdampf an der Wärmedurchgangswand 2 unter Abgabe von Verdampfungswärme an diese Wand, wonach das Kondensat über die poröse Masse 6 duroh kapillare Wirkung unter Verwendung der Oberflächenspannung des Kondensate zur weiteren wärmedurchgangawand 4 zurückgeführt wird, um dort erneut verdampft \

zu werden. Die Rückfuhr von Kondensat ist hierbei ungeachtet der Stellung der Heizvorrichtung möglich, aleo sogar entgegen der Schwerkraft oder ohne Schwerkraftwirkung. Da die Poren in der porösen Masse einen kleineren Querschnitt aufweisen als die Poren in der Füllmasse und demzufolge eine stärkere Saugkraft ausüben, wird an der Stelle der WÖrmedurchgangswand 2 das gesamte Kondensat in die Poren der Masse 6 und nicht in die Füllmasse 7 aufgenommen. Alle Poren in der Füllmasse 7 stehen somit weiterhin dem Natriumdampftransport von

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der weiteren Wärmedurchgangawand 4 "Ui Wärmedurchgangswand 2 zur Verfügung.

Die Wärmedurchgangswand 2 nimmt automatisch Ober ihre Gesamtoberfläche dieselbe Temperatur an. Der Dampf kondensiert nämlioh steta dort, wo der niedrigste Dampfdruck herrscht, so dass eine örtlich abweichende Temperatur sofort korrigiert wird. Es handelt sich somit um einen völlig isothermen Heizraum 3·

Wegen der hohen Wa'rmotransportkapazität des Natriumdampfs wird die Wärmedurchgangswand 2 mit der grosaen Oberfläche durch Erhitzung der weiteren Wärmedurchgangswand 4 mit einer geringen Oberfläche mit nur einem Brenner 8 auf eine gleichförmige Temperatur gebracht.

Gleichfalls wegen der erwähnten hohen Wärmetransportkapazität des Natriumdampfea tritt nahezu keine Temperatursenkung zwischen den Wärmedurchgangswänden 2 und 4 auf. Die Temperaturmessung kann somit bei der weiteren Wärmedurchgangswand 2 erfolgen statt an einer grossen Anzahl von Stellen im Heizraum 3» wie es bisher üblich war. Zur Temperaturregelung der Heizvorrichtung ist nur eine Regelung des Brenners erforderlich.

Durch den Verdampfungskondensationsvorgang des Natriums ist eine gute Wärmeübertragung zwischen dem flüssigen Natrium und den beiden Wärmedurchgangswänden gewährleistet.

Das Reservoir 1 ist evakuiert, damit der Verdampfungskondensationsvorgang des Natriums gut verlaufen kann. Der Dampfdruck des Natriums bei Zimmertemperatur sowie bei einer Betriebstemperatur von beispielsweise 6OO°C ist hier viel niedriger als 1 atm.

Vorallem auf die Ober- und Unterwand des Reservoirs mit ihren grossen Oberflächen werden daher grosse Druckkräfte durch die Atmosphäre ausgeübt.

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Die porösa Füllmasse 7 dient nun als Stützelement, das die von auasen auf die Reservoirwände ausgeübten Druckkräfte auffängt und dafür sorgt, dasB die Reservoirwände nicht nach innen umbiegen, einreiasen, bzw. implodiaren oder die poröse Masse 6 beschädigen, wodurch die kapillare Struktur der letzteren Masse nicht mehr brauchbar ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten, einseitig geschlossenen Ofen sind dieselben Bezugsziffern, für entsprechende Teile aus Fig. 1 verwendet. Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt durch den Ofen und Fig. 2b einen Querschnitt an der Stelle der Linie Hb-IIb nach Fig. 2a.

Die Stützelemente zum Unterstützen der Reservoirwände gegen λ Druckkräfte von auasen sind hier nicht dargestellt. Bei Oefen mit kleineren Abmessungen und mechanisch verhältnismäsaig starken zylindrischen oder halb-zylindrischen Reservoirwänden sind sie bei niedrigen Dampfdrücken des Wärmetransportmittels auch nicht immer nötig.

Im Reservoir 1 befindet sich wieder ein Wärme transportmittel, das auf identische Weise wie beim Tunnelofen nach Fig. 1 einen Verdampfungakondenaationaumlauf durchführt, so dass eine Beschreibung der Wirkungsweise des Ofens weggelassen werden kann.

A]s Wärmequelle ist hier eine gegenüber der Umgebung thermisch isolierte elektrische Heizspirale 9 vorhanden, deren Enden 10 an eine ™ quelle elektrischer Energie anschliesebar sind.

Durch Erhitzung der kleinen, ringförmigen weiteren Wärmedurchgangswand 4 beim Ofeneingang mit der Heizspirale 9 wird erreicht, dasa die gesamte Ofenwärmedurchgangswand 2 eine gleichförmige Temperatur annimmt. Der Ofen iat somit vollständig iBothgrm.

In den Fig. 5 und 4, in denen für entsprechende Einzelteile dieselben Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Figuren verwendet sind, ist das Reservoir ringförmig zylindrisch ausgeführt und bildet

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es einen Teil einer FlÜssigkeitatransportleitung 11.

Pig. 3a stellt die Flüssigkeitstranaportleitung in einem Längsschnitt dar und Pig, 5b in einem Querschnitt an der Stelle der Linie IHb-IIIb nach Fig. 3a. Die weitere WHrmedurchgangawand 4 ist hier durch einen Teil der Ringzylinderaussenwand gebildet, der durch die Heizspirale 9 Wärme zugeführt werden kann, infolgedessen die vollatSndige Ringzylinderinnenwand, nSm3ich die Wärmedurchgangswand 2, durch den Verdampfungakondensationsumlauf des im Reservoir 1 befindlichen Wärme transportmittel, eine isotherme Temperatur annimmt. Liegt die Betriebstemperatur hierbei etwaa Ober dem Erstarrungspunkt der durch den Heizraum 3 transportierten Flüssigkeit, so besteht angesichts der Tatsache, dass die Temperatur der Wärmedurchgangswand 2 überall gleich ist, nirgends auf dem gesaraten Transportweg die Gefahr, dass die Flüssigkeit erstarrt und eine örtliche Verstopfung der Leitung verursacht.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 entspricht in grossen Zügen der nach Fig. 3.

Die weitere WSrmedurchgangswand 4 liegt hier am linken Ende der Flüssigkeitsleitung und ist in einem Flüsaigkeitsreservoir 12 angeordnet, das über die Flüssigkeitsleitung 11 mit einem Vorratsreservoir 13 in Verbindung steht.

Befindet sich nun im Flüssigkeitsraaervoir 12 beispielsweise flüssiges Lithiumfiuorid LiF (Erstarrungspunkt ca.848⁰C), das zum Vorrataieservoir I3 transportiert werden muss, was beispielsweise durch Heberwirkung erfolgen kann, 30 nimmt das Wärmetransportmittel im Reservoir 1, beispieleweise Natrium, durch die weitere Wärmedurchgangswand 4 hinduroh Wärme aus dem LiF_Bad auf* Der bereits beschriebene NatriumTerdimpfungBkondensationsvorgang spielt sich dann wieder im

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Reservoir 1 ab, so dass die Wärmedurchgangawand 2 wieder eine gleichförmige Temperatur über ihre Geaamtoberflache annimmt. Das durch den Raum 3 strömende flüssige LiP kann dann nirgends innerhalb der FlUssigkeitaleitung 11 erstarren.

Die Flüaaigkeitstransportleitung 11 hat nun selber keine Heizspiralen nötig. Selbstvarständlioh nuss aber das Plüsaigkeitareservoir 12 auf Temperatur gehalten werden.

Selbstverständlich sind ausser den dargestellten Ausführungsformen allerhand andere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich. λ

Die erfindungsgemSsse Heizvorrichtung kann vorteilhaft für allerhand Zwecke verwendet werden, u.a. für den einganga erwähnten. Namentlich ist die Anwendung in der Glastechnologie (Glasherstellung und -verarbeitung) bemerkenswert.

So kann beispielsweise die Vorrichtung nach Pig. 2 einerseits als Schmelzwanne für Glas und andererseits als Vorratbehälter dienen, in dem geschmolzenes Glas auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Der Vorratbehälter kann hierbei über eine Transportleitung für flüssiges Glas mit einer Konstruktion naoh Fig. 3 oder 4 an die Schmelzwanne angeschlossen werden. Eine Glaaverarbeitungavorrichtung, bei- " spielsweise zum Ziehen von Rohr- oder Stabglas, wie z.B. in der U.S.Patentschrift 3.Ο63.26Ο beschrieben, kann sioh ihrerseits gleichfalls über eine derartige Leitung an den Vorratbehälter anachlieasen. Die Ausströmungsöffnung der erwähnten Ziehvorrichtung kann hierbei gemäsa einer Fig. 1_f der vorliegenden Anmeldung entsprechenden Konstruktion ausgeführt sein.

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Claims (3)

PATENTANSPRUECHE:

1. Heizvorrichtung mit einem Heizraum, der für darin zu heizende Gegenstände zugänglich ist und dem von wenigstens einer Wärmequelle herrührende Wärme zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Heizraumes durch wenigstens eine Wärmedurchgangswand gebildet wird, deren vom Heizraum abgewandte Seite einen Teil dor Begrenzung eines geschlossenen Reservoirs bildet, in dem sich ein Wärmetransportmittel befindet, das an einer anderen Stelle durch eins weitere Wärmedurchgangswand dieses Reservoirs hindurch Wärme aus der Wärmequelle aufnimmt unter Uebergang von der Flussigkeits- ir die Dampfphase und dem Heizraum unter Uebergang von der Dampf- in die Flüssigkeitsphase durch die Wärmedurchgangswand hindurch Wärme abgibt, wobei ferner in dem Reservoir eine die Wärmedurchgangswand mit der weiteren Wärmedurchgangswand verbindende poröse Masse derart vorhanden ist, dass das an der Wärmodurchgangswand kondensierte Wärmetransportmittel duroh diese Masse hindurch durch kapillare Wirkung zur weiteren Wärmedurchgangswand zurückströmen kann.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Masse die gesamte Wandoberfläche des Reservoirs bedeckt.

3. Heizvorrichtung nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reservoir ein oder mehrere Stützelemente zum Stützen der Reservoirwände gegen von aussen darauf ausgeübte Druckkräfte angeordnet sind, welche Stützelemente Mitteldampfstrom in Wärme transportrichtung zulassen.

4· Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente durch eine'zusammengepresste, poröse Füllmasse aus draht- oder bandförmigem Material gebildet sind, deren Poren

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eine derartige Grosse aufweisen, dass die Beziehung:

erfüllt wird, wobei

γ ■ Oberflächenspannung des flössigen WSrmetransportmittels R - hydraulischer Radius der Poren in der porösen Masse θ - Kontaktwinkel für flüssiges Wörmetratieportmittel in den Poren der porösen Masse

R₁ - hydraulischer Radius der Poren in der Füllmasse Q₁ »Kontaktwinkel für flüssiges WSrmetransportmittel in den Poren der Füllmasse

/4 ρ - Druckverlust des flüssigen Wärmetrannportmittels in der porösen Masse zwischen der WSrmedurchgangewand und der weiteren WBrraedurchgangswand infolge dee Strömungswiderstandes dieser Masse Q » Dichte des flüssigen Wärmetransportmlttela g « Beschleunigung der Schwerkraft h » Höhenunterschied zwischen der weiteren V/Brmedurchgangswand und der Wärmedurchgangswand.

5· Heizvorrichtung nach Anspruch 4· dadurch gekennzeichnet, dass das Material Stahlwolle ist.

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