DE2333487A1

DE2333487A1 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2333487A1
Application number: DE19732333487
Authority: DE
Inventors: George Albert Apoloni Asselman; Josef Wilhelmus Johanne Leegte
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-07-19
Filing date: 1973-06-30
Publication date: 1974-01-31
Also published as: CA1003818A; FR2193187A1; NL7209936A; US3955618A; JPS4944350A; FR2193187B1; GB1425085A

Description

PHN. 6424.

. wijn/scha/rv.

Afiiieldar: N.Y. Phiiipä'Giüülum^i.borieken
Ak,_e no.; HDST₇ 6424

Anmeldung von»; ^{28# Juni}

"Heizvorrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung mit einer Heizkammer für Gegenstände, die durch mindestens eine Wärmedurchgangswand begrenzt ist, deren von der Heizkammer abgewandte Seite einen Tej.1 der Begrenzung eines Behälters bildet, in dem sich ein Wärmetransportmittel befindet, das im Betrieb einen Verdampfungs-Kondensationskreislauf macht mit einerseits Verdampfung durch Aufnahme von Wärme, die von einer Wärmequelle herrührt, und andererseits Kondensation an der Wärmedurchgangswand unter Abgabe von Wärme an dieser Wand.

Eine Heizvorrichtung der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2.131.607 bekannt.

Flüssiges Wärmetransportmittel, das von der Wand, wo

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die Wärmezufuhr erfolgt, verdampft, bewegt sich in der Dampfphase zur Warraedurchgangswand und zwar infolge dort herrschenden niedrigeren Dampfdruckes wegen der etwas niedrigeren Temperatur an dieser Stelle. Danach kondensiert der Dampf an der Wärmedurchgangswand unter Abgabe der Wärme, die durch die genannte Wand hindurch der Heizkammer abgegeben wird und zwar für einen oder mehrere Gegenstände, die einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden müssen. Das Kondensat wird über eine Kapillarstruktur durch Kapillarkräfte zu der Wand, wo die Wärmezufuhr erfolgt, zurückgeführt um dort aufs neue verdampft zu werden. Es ist auch möglich, dass das Zurückführen des Kondensats ausschliesslich durch die Schwerkraft erfolgt, also ohne dass eine Kapillarstruktur vorhanden ist.

Der grosse Vorteil dieser Art von Heizvorrichtungen

ist, dass auf verhältnismässig einfache Weise eine völlig isotherme

t)

Heizkammer erhalten wird, was insbesondere bei Ofen von grosser praktischer Bedeutung ist. Der isotherme Charakter findet seine Ursache in der Tatsache, dass der meiste Dampf immer dort an der Wärmedurchgangswand kondensiert, wo der niedrigste Darapfdruck herrscht. Eine örtlich niedrigerer Temperatur wird daher unmittelbar ausgeglichen.

In der Praxis passiert es oft, dass mehrere als Ofen ausgebildete Heizvorrichtungen, mit je nur einer Heizkammer gleichzeitig und auf derselben Betriebstemperatur in einer Fabrikshalle verwendet werden. .

Ein Beispiel davon ist die gleichzeitige Verwendung mehrerer Durchführungsöfen, wobei in einem kontinuierlichen Prozess durch jeden Ofen ein oder mehrere mit einer Schicht bedeckte Drähte hindurchgeführt werden um den Lack am Draht einzubacken. Dabei hat

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jeder Ofen seine eigene Wärmequelle, wie einen Brenner, einen elektrischen Erhitzungsdraht, eine Hochfrequenzinduktionsspule ο.dgl.

Die Erfindung bezweckt nun eine in konstruktiver Hinsicht einfache Mehrkammerheizvorrichtung zu schaffen, welche die gemeinsame Aufgabe der einzelnen Heizvorrichtungen völlig übernehmen kann und billiger ist als die unabhängigen Heizvorrichtungen zusammen.

Dazu weist die erfindungsgemässe Heizvorrichtung das Kennzeichen auf, dass bei Verwendung mehrerer Heizkammern die betreffenden Behälter über einen ebenfalls Wärmetransportmittel enthaltenden gemeinsamen Behälter an dieselbe gemeinsame Wärmequelle angeschlossen sind und zwar an der Stelle einer gemeinsamen Behälterverdampfungswand.

Auf diese Weise ist eine interessante Multiheizkammervorrichtung erhalten worden mit einer zentralen Wärmequelle für alle Kammern statt für jede Kammer eine gesonderte Wärmequelle.

Bei einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Heizvorrichtung liegen die Behälter wenigstens teilweise innerhalb des gemeinsamen Behälters und sind durch wärmedurchlasεige Wände vom gemeinsamen Behälter getrennt. Im gemeinsamen Behälter sowie in den Behältern erfolgt ein Verdampfungs-Kondensationsprozess. Im gemeinsamen Behälter wird durch Wärmetransportmittel von der gemeinsamen Wärmequelle zu den wärmedurchlässigen Behälterwänden Wärme gefuhrt; in den Behältern wird die durch das Wärmetransportmittel aus den wärmedurchlässigen Behälterwänden aufgenommene Wärme zur Wärmedurchgangswand befördert. Die Herstellung einer derartigen

ti

Heizvorrichtung ist einfach; die Behälter können in Offnungen in der

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Wand des gemeinsamen Behälters gesteckt werden und danach gegenüber dem gemeinsamen Behälter abgedichtet werden.

Eine weitere günstige Ausführungsform der erfindungsgemässen Heizvorrichtung weist das Kennzeichen auf, dass die Behälter und der gemeinsame Behälter miteinander in offener Verbindung stehen.

Dies bietet den Vorteil einer weiteren Vereinfachung der Konstruktion. Es tritt nur ein Verdampfungs-Kondensationakreislauf auf, während Temperaturgradienten und Wärmeverluste, die bei Trennwänden mit ihrem thermischen Widerstand auftreten, vermieden sind.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Heizvorrichtung ist im gemeinsamen Raum eine Kapillarstruktur vorhanden, die die gemeinsame Behälterverdampfungswand mit den Behältern verbindet zum Zurückführen des Wärmetransportmittelkondensates. von den Behältern zu der gemeinsamen Behälterverdampfungswand.

Dies macht die Heizvorrichtung in bezug auf den gemeinsamen Behälter lagenunabhängig.

Eine weitere günstige Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung weist das Kennzeichen auf, dass die gemeinsame Wärmequelle innerhalb des gemeinsamen Behälters an der Stelle der gemeinsamen Behälterverdampfungswand angeordnet ist.

Auf diese Weise wird der Vorteil erhalten, dass die

gemeinsame Wärmequelle vor Beschädigung geschützt, während die Heizvorrichtung gedrängter ausgebildet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1-3 als Durchführungsöfen ausgebildete Heizvorrichtungen mit je vier Heizkammern.

Beim Ofen nach Fig. 1 sind die Heizkammern durch doppelwandige zylinderförmige Behälter begrenzt, die durch einen gemeinsamen Behälter hindurchgeführt sind, welcher Behalter mit einer gemeinsamen Wärmequelle verbunden ist.

Der in Fig. 2 dargestellte Ofen enthält Wänaekammern mit rechteckigem Querschnitt. Die Behälter stehen mit dea mit der gemeinsamen Wärmequelle versehenen gemeinsamen Behälter in offener Verbindung.

Fig. 3 einen Ofen mit Heizkammern mit kreisrundem Querschnitt, die durch einen zylinderförmig ausgebildeten gemeinsamen Behälter umgeben sind, in dem die gemeinsame Wärmequelle angeordnet ist,

Fig. 4 eine Darstellung eines Ofens mit drei nur an

einer Seite zugänglichen Heizkammern, die durch doppelwandige rechteckige Behälter begrenzt werden, welche Behälter in den gemeinsamen Behälter münden.

Fig. 1a zeigt einen,Durchführungsofen in schaubildlicher Ansicht mit vier Heizkammern, die durch das Bezugszeichen 1 angedeutet sind. Jede Heizkammer 1 wird durch eine Wärmedurchgangswand 2 eines Behälters 3 begrenzt, in welchem Behälter sich Natrium als Wärmetransportmittel befindet.

Wie in Fig. 1b dargestellt, die einen Schnitt durch einen Behälter an der Stelle der Linie Ib-Ib nach Fig. 1a darstellt, sind die Innenwände des Behälters 3 mit einer Kapillarstruktur 4 bekleidet.

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Fig. 1a zeigt weiter einen gemeinsamen Behälter 5» der ebenfalls Natrium als Wärmetransportmittel enthält.

Die Behälter 3 sind durch den gemeinsamen Behälter 5 hindurchgeführt. Die Behälterwände, welche die Behälter vom gemeinsamen Behälter trennen sind wärmedurchlässig.

Fig. 1c zeigt einen Schnitt durch den Ofen an der

Stelle der Linie Ic-Ic nach Fig. 1a. Die Aussenwände des Ofens sind mit einer wärmeisolierenden Schicht 6 bedeckt. Der Boden des gemeinsamen Behälters 5 ist mit einer Kapillarstruktur 7 bedeckt. Mit einem Brenner 8 wird dem Ofen über die gemeinsame Behälterverdaapfungswand Wärme zugeführt.

Die Wirkungsweise des Ofens ist wie folgt.

Durch Zufuhr vor* Wärme zum gemeinsamen Behälter 5 verdampft flüssiges Natrium, das sich in der Kapillarstruktur 7 befindet. Der Natriumdampf kondensiert danach an dem innerhalb des gemeinsamen Behälters liegenden Teilen der Aussenwände der Behllter 3 unter Abgabe von Wärme an diesen Wänden, Durch Schwerkraftwirkung gelangt Natriumkondensat wieder in die Kapillarstruktur 7. Auf Grund von Kapillarkräften wird das Natriumkondensat durch diese Kapillarstruktur hindurch der gemeinsamen Behälterverdampfungswand 9 zugeführt, wo der Brenner θ dem gemeinsamen Behälter Wärme liefert. Das zurückgeführte Kondensat wird dann aufs neue verdampft.

Das Natrium in den Behältern 3 macht ebenfalls einen Verdampfungs-Kondensationskreislauf. Durch Aufnahme von Wärme aus dem gemeinsamen Behälter 5 verdampft Natrium im Behälter 3 und kondensiert an der Wärmedurchgangswand 2 unter Abgabe von Wärme &n dieser Wand. Die abgegebene Wärme wird über die Wärmedurchgangs*tu I der Heizkammer

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abgegeben. Natriumkondensat wird von der Wärmedurchgangswand 2 zu den värmedurchlässigen Aussenwandteilen der Begrenzer über die Kapillarstruktur 4 zurückgeführt.

Auf diese Weise ist ein einfacher isothermer Hehrkammerofen erhalten worden» bei dem alle Kammern zentral von einer einzigen Wärmequelle bedient werden.

Beim Tunnelofen nach Fig. 2, wovon Fig. 2a eine Ansicht darstellt, sind für entsprechende Teile aus Fig. 1 dieselben Bezugszeichen verwendet worden.

Die Behälter 3 stehen mit dem gemeinsamen Behälter in offener Verbindung, wie dies aus Fig. 2b hervorgeht, die einen Schnitt durch Fig. 2a an der Stelle der Linie Hb-IIb gibt.

Die Kapillarstruktur 7 innerhalb des gemeinsamen Behälters 5 bedeckt nun die ganze Innenwand des Behälters und schlieset sich an' der Unterseite an die Kapillarstruktur 4 an den Wärmedurchgangswänden 2 der Behälter 3 &n.

Als Wärmequelle θ ist ein elektrisches Heizelement vorhanden, das über dea gemeinsamen Behälter 5. angeordnet ist.

Fig. 2c zeigt einen Schnitt durch einen Behälter an der Stelle der Linie IIc-IIc nach Fig. 2a.

Flüssiges Natrium verdampft wieder an der gemeinsamen Behälterverdampfungewand 9 und kondensiert nun unmittelbar an den

Wärmedurchgangswänden 2 der Behälter 3 unter Abgabe von Wärme. Über die Kapillarstruktur 4 und 7 wird der gemeinsamen Behälterverdampfungswand 9 Natriumkondensat zugeführt, um dort durch die gemeinsame Wärmequelle 8 aufs neue verdampft zu werden.

Fig. 3 zeigt einen Durchgangsofen in Ansicht (Fig. 3a)

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bzw. im Schnitt an der Stelle der Linie IHb-IIIb nach Fig. 3a (Fig. 3b).

Wie aus Fig. 3b hervorgeht ist nur die gemeinsame Behälterverdampfungswand 9 mit einer Kapillarstruktur 10 versehen, die im betreffenden Fall dafür sorgt, dass die genannte Wand gleichmassig benetzt wird.

Das Zurückführen von Natriumkondensat von den Wärmedurchgangswänden 2 zu der gemeinsamen Behälterverdampfungswand 9 erfolgt durch Schwerkraftwirkung. Die Konstruktion ist sehr gedrängt und einfach.

Bei dem in schaubildlicher Ansicht (Fig. 4a) und im

Schnitt (Fig. 4^) gemäss der Linie IVb-IVb nach Fig. 4a dargestellten Ofen nach Fig. 4 sind drei Verbrennungskammern 1 vorhanden. Die doppelwandigen Behälter 3 münden mit den hinteren Enden in den gemeinsamen Behälter 5· In den Behältern 3 sowie in dem gemeinsamen Behälter 5 ist eine Kapillarstruktur 4 bzw. 7 vorhanden, welche Strukturen miteinander verbunden sind. Die gemeinsame Wärmequelle besteht hier wieder aus einem Brenner. Flüssiges Natrium verdampft an der gemeinsamen Behälterverdampfungswand 9 und kondensiert wieder unmittelbar an den Wärmedurchgangswänden 2. Das Zurückführen des Kondensats erfolgt nacheinander über die Kapillarstruktur 4 und 7«

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE ί

Heizvorrichtung mit einer Heizkammer für Gegenstände, die durch mindestens eine Warmedurchgangswand begrenzt wird, deren von der Verbrennungskammer abgewandte Seite einen Teil der Begrenzung eines Behälters bildet, in dem sich ein Wärmetransportmittel befindet, das im Betrieb einen Verdampfungs-Kondensationskreislauf macht mit einerseits Verdampfung durch Aufnahme von Wärme, die von einer Wärmequelle herrührt, und andererseits Kondensation an der Wärmedurchgangswand unter Abgabe von Wärme daran, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer Heizkammern die betreffenden Behälter über einen ebenfalls ein Wärmetransportmittel enthaltenden gemeinsamen Behälter an dieselbe gemeinsame Wärmequelle angeschlossen sind und zwar an der Stelle einer gemeinsamen Behälterverdampfungswand.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter wenigstens teilweise innerhalb des gemeinsamen Behälters liegen und durch wärmedurchlässige Behälterwände vom gemeinsamen Behälter getrennt sind.
3· Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter und der gemeinsame Behälter miteinander in offener Verbindung stehen.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass im gemeinsamen Behälter eine Kapillarstruktur vorhanden ist, welche die gemeinsame Behälterverdampfungswand mit den Behältern verbindet und zwar zum Zurückführen des Wärmetransportmitte lkondensats von den Behältern zu der gemeinsamen Behälterverdampfungswand.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch

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gekennzeichnet, dass die gemeinsame Wärmequelle innerhalb des gemeinsamen Behälters an der Stelle der gemeinsamen Behälterverdampfungswand angeordnet ist.

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