DE2618434A1

DE2618434A1 - Kuehleinrichtung fuer einen intermittierend betriebenen ofen

Info

Publication number: DE2618434A1
Application number: DE19762618434
Authority: DE
Inventors: Karl-Dieter Dr Rer Nat Kuhn; Kurt Ing Grad Pfeifer
Original assignee: Alkem GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2618434C3; BE853909A; JPS52131972A; DE2618434B2; FR2349809B1; FR2349809A1; ES458208A1; JPS6032494B2

Description

ATrTTRM GmbH j. Unser Zeichen

Hanau VPA 7ß P 8 5 19 BRD Kühleinrichtung für einen intermittierend betriebenen Ofen

Zur Durchführung von chemischen Reaktionen, wie z.B. zur Kalzination von Plutonium-Oxalat, ist es in vielen Fällen notwendig, einen Stoff für eine bestimmte Zeit einer erhöhten Temperatur auszusetzen. Insbesondere bei Stoffen, die in aggressiver, giftiger Atmosphäre behandelt werden müssen oder die radioaktiv strahlen, ist es (z.B. wegen mangelnder Temperaturbeständigkeit notwendiger Gummihandschuhe) nicht vorteilhaft, diese Stoffe im heißen Zustand aus einem Ofen herauszutransportieren. Aus Sicherheitsgründen ist es vielmehr wünschenswert, diese Stoffe so lange im Ofen zu lassen, bis sie sich nach dem Aufheizvorgang wieder abgekühlt haben. Hierzu muß der Ofen intermittierend betrieben werden und dazu neben einer Einrichtung zum Aufheizen des Ofens auch eine Kühleinrichtung besitzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Kühleinrichtung für einen derartigen Ofen zu schaffen, die mit einem Minimum an Eegelungsaufwand auskommt und trotzdem sicherstellt, daß die materialbedingte zulässige Abkühlungsgeschwindigkeit des Ofens während des gesamten Kühlvorganges nicht überschritten wird.

Die Erfindung betrifft damit eine Kühleinrichtung für einen intermittierend betriebenen Ofen.

Das Ueue besteht erfindungsgemäß darin, daß sich zwischen dem Innenraum und der Wärmeisolation des Ofens eine Kühlschlange befindet, daß das Abflußrohr der Kühlschlange in einen mit Wasser gefüllten drucklosen Kondensationsbehälter hineinragt, daß die

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C 21 Di / 6.4.1976

Eingangsleitung der Kühlschlange über eine nicht volumetrisch fördernde Pumpe, deren Fördermenge von der Druckdifferenz abhängig ist, mit dem Kondensationsbehälter verbunden ist.

Eine Prinzipskizze für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.

An der Außenwand einer Handschuhbox 1, die die Atmosphäre, in der die Reaktion stattfindet, gegen die Außenwelt abschirmt, ist ein mit einer Heizwicklung 2 und einer Wärmeisolation 3 sowie einer Kühlschlange 4 aus Rohren versehener, intermittierend zu betreibender Ofen 5 angeflanscht. Die Eingangsleitung 6 für die Kühlschlange ist über eine Drosselanordnung, bestehend aus zwei einander parallel geschalteten Drosselstellen 7 und 8 mit der Druckseite einer nicht volumetrisch fördernden Pumpe 9 verbunden. Die Saugseite der Pumpe 9 ist über eine Verbindungsleitung 10 an den Boden eines wassergefüllten Kondensationsbehälters 11 angeschlossen.

Das Abflußrohr 12 der Kühlschlange 4 ragt von oben in den Kondensationsbehälter 11 hinein und ist in dem Bereich, der sich im Kondensationsbehälter 11 unterhalb des Wasserspiegels befindet, zur Vergrößerung der wärmetauschenden Oberfläche als Wendel 14 ausbildet. Der Kondensationsbehälter 11 steht über ein luftfilter 19 mit der Außenluft in Verbindung. Außerdem befindet sich im Innern des Kondensationsbehälters 11 eine Kühlwicklung 15, die an eine Kaltwasserringleitung 16 angeschlossen ist. In dem Ofen 5 ist eine Schale 17 erkennbar, in der sich der mit Wärme zu behandelnde Stoff (z.B. Plutonium Oxalat) befindet.

Nachdem der Ofen 5 für eine ausreichende Zeit durch die Heizwicklung 2 auf eine hohe Temperatur, z.B. 65O⁰C, aufgeheizt ist, wird zur Abkühlung des Ofens 5 die Pumpe 9 in Betrieb gesetzt.

Die Förderkennlinie der Pumpe ist in Figur 2 dargestellt. Auf der Ordinate des Diagrammes nach Figur 2 ist dabei der Förderdruck H

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TPA 27/51

Λ-

und auf der Abszisse die Fördermenge Q dargestellt. Die Kurve zeigt die von der Pumpe 9 förderbare Menge. Bedingt durch die hohe Temperatur des Ofens 5 wird zu Beginn des Abkühlungsvorganges das über die Eingangsleitung 6 in die Kühlschlange 4 eingespeiste Wasser schnell verdampfen. Beim Verdampfen des Wassers ergibt sich eine erhebliche Volumenvergrößerung, die den Durchflußwiderstand des Dampfes durch die Kühlschlange 4- erhöht.

Der Durchflußwiderstand, abhängig von der geförderten Menge, ist bei heißem Ofen - wenn sich vorwiegend Dampf in der Kühlschlange 4 befindet - in Figur 2 als Kurve 20 dargestellt. Der hohe Durchflußwiderstand bewirkt, daß zunächst nur eine relativ geringe Wassermenge (Q1 in Figur 2) von der Pumpe 9 gefördert wird. Der über das Abflußrohr 12 in die Wendel 14 strömende Dampf kühlt sich ab und kondensiert in der Wendel, bevor das sich dadurch bildende Kondensat wieder in den Kondensationsbehälter 11 eintritt.

Mit zunehmender Abkühlung des Ofens 5 werden immer größere Teile der Kühlschlange 4 von Wasser durchströmt. Hierdurch verringert sich der Durchflußwiderstand des Wassers und des Dampfes durch die Eingangsleitung 6, die Kühlschlange 4 und dasAbflußrohr bis zum Eintritt in den Kondensationsbehälter 11. Die Verringerung des Durchflußwiderstandes hat entsprechend der Kennlinie der Pumpe 9 nach Kurve 18 zur Folge, daß sich die von der Pumpe geförderte Wassermenge erhöht, bis sie sich, wenn keine Verdampfung in der Kühlschlage 4 mehr stattfindet und der Durchflußwiderstand den in Kurve 21 dargestellten Verlauf hat, die geförderte Menge auf die in Figur 2 mit Q2 bezeichnete Menge erhöht hat.

Man sieht, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung eine weitgehend selbständige Regelung der Kühlwassermenge erfolgt. Da bei heißem Ofen die Aufwärmspanne des Wassers bis zur Austrittstemperatur des Dampfes größer ist, als bei bereits mehr oder weniger abgekühltem Ofen, wird mit zunehmender Ofenabkühlung,

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wenn etwa eine gleichbleibende Wärmemenge pro Zeiteinheit abgeführt werden soll, immer mehr Kühlflüssigkeit benötigt.
Hierdurch erzielt man eine schnelle Abkühlung bei minimalen
Temperaturspannungen in den Ofenwandungen.

Die Kaltwasserringleitung 16 bewirkt, daß sich die im Kondezisati onsbehälter 11 befindliche Wassermenge während der Kühl-· phase auf ausreichend tiefer, zur Kondensation des in der Leitung 12 ankommenden Dampfes notwendigen Temperatur gehalten wird.

Der Effekt der sich vergrößernden Kühlwassermenge bei zunehmender Abkühlung des Ofens 5 wird noch gesteigert, wenn zunächst nur die Drosselanordnung 7 und nach mehr oder weniger starker Abkühlung des Ofens 5 auch die DrosselanOrdnung 8 geöffnet wird.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Bezugszeichenliste

1	Handschuhbox
2	Heizwicklung
3	Wärmeisolation
4	Kühlschlange
VJl	Ofen
6	Eingangsleitung
7	Dros s elanordnung
8	Drosselanordnung
9	Pumpe
10	Verbindungsleitung
11	Kondensationsbehälter
12	Abflußrohr
13	Wasserspiegel
14	Wendel
15	Kühlwicklung
16	Kaltwasser-Ringleitung
17	Schale
18	Kurve
19	Luftfilter
20	Kurve
21	Kurve

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Claims

Pat entansprüche

Kühleinrichtung für einen intermittierend betriebenen Ofen, dadurch gekennzeichnet, daJ sich zwischen den Innenraun und der Wärmeisolation (5) des Ofens (5) eine Kühlschlange (4) befindet, daß das Abflußrohr (12) der Kühlschlange (4) in einen mit Wasser gefüllten drucklosen Kondensationebehälter (11) hineinragt, daß die Eingangsleitung (6) der Kühlschlange (4) über eine nioht volumetrisch fördernde Pumpe (9), deren Fördermenge von der Druckdifferenz abhängig ist, mit dem Kondensationsbehälter (11) verbunden ist.

Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Pumpe (9) im Kühlkreislauf eine Drosselanordnung (3) bestehend aus zwei einander parallel geschalteten Drosselstellen (7, 8) vorgesehen ist, und daß beide Drosselstellen (7, 8) erst bei bereits teilweise abgekühltem Ofen geöffnet sind.

Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abflußrohr (12) der Kühlschlange (4) in dem Teil, der in den mit Wasser gefüllten Kondensationsbehälter (11) hineinragt, wendelförmig ausgebildet 1st.

Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im mit Wasser gefüllten drucklosen Kondensationsbehälter (11) zusätzlich eine an eine Kaltwasser-Eingleitung (16) angeschlossene Kühlwicklung (15) befindet.

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