DE2618434C3

DE2618434C3 - Kühleinrichtung für einen intermittierend betriebenen Ofen

Info

Publication number: DE2618434C3
Application number: DE19762618434
Authority: DE
Inventors: Karl-Dieter Dr.Rer.Nat. 8521 Liedolsheim Kuhn; Kurt Ing.(Grad.) 8756 Kahl Pfeifer
Original assignee: Alkem GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1980-07-10
Also published as: ES458208A1; DE2618434B2; FR2349809B1; FR2349809A1; BE853909A; JPS52131972A; JPS6032494B2; DE2618434A1

Description

Zur Durchführung von chemischen Reaktionen, wie z. B. zur Kalzination von Plutonium-Oxalat, ist es in vielen Fällen notwendig, einen Stoff für eine ^Kestimmte 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 Regelungsaufwand auskommt und trotzdem sicherstellt, daß die niaterialbedingte zulässige Abkühlungsgeschwindigkcit des Ofens während des gesamten Kühlvorganges nicht überschritten wird.

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

Das Neue besteht erfindungsgemäß darin, daß sich zwischen dem Innenraum und der Wärmcisolation des Ofens eine Kühlschlange befindet, daß das Abflußrohr der Kühlschlange in einen mit Wasser gefüllten drucklosen Kondensationsbehälter hineinragt,daß die Eingangsleitungder 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 Heiuvicklung 2 und einer Wärmeisolation 3 sowie einer Kühlschlange 4 aus Rohren versehener, intermittierend zu betreibender Ofen S angeflanscht. Die Eingangsleitung 6 für die Kühlschlange ist über eine Drosselanordnung, bestehend aus zwei einander parallelgeschalteten 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.

-'η 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 13 befindet, zur Vergrößerung der wärmetauschenden Oberfläche als

r> Wendel 14 ausgebildet. 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

«ι 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,

r. z. B. 650° C, aufgeheizt ist, wird zur Abkühlung des Ofens 5 die Pumpe 9 in Betrieb gesetzt.

Die Förderkennlinie der Pumpe ist in Fig. 2 dargestellt. Auf der Ordinate des Diagrammes nach Fig. 2 ist dabei der Förderdruck H und auf der Abszisse die

in Fördermenge Q dargestellt. Die Kurve 18 zeigt die von der Pumpe 9 förderbare Mengs. 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

i) 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 geför-

iii dcrten Menge, ist bei heißem Ofen - wenn sich vorwiegend Dampf in der Kühlschlange 4 befindet - in Fig. 2 als Kurve 20 dargestellt. Der hohe Durchflußwiüerstand bewirkt, daß zunächst nur eine relativ geringe Wassermenge (Ql in Fig. 2) von der Pumpe 9

i> gefördert wird. Der über das Abflußrohr 12 in die Wendel 14 strömende Dampf kühlt sich ab und kondensiert in der Wendel, lievor das sich dadurch bildende Kondensat wieder in den Kondensationsbehälter 11 eintritt.

mi 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 Eingangslcitung 6, die Kühlschlange 4 und das

>.·, Abflußrohr 12 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 9

geförderte Wassermenge erhöht, bis sie sich, wenn keine Verdampfung in der Kühlschlange 4 mehr stattfindet und der Durchflußwiderstand den in Kurve 21 dargestellten Verlauf hat, die geförderte Menge auf die in Fig. 2 mit Ql 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, 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 Kondensationsbehälter 11 befindliche Wassermenge während der Kühlphase auf ausreichend tiefer, zur Kondensation des in der Leitung 12 ankommenden Dampfes notwendigen Temperatur gehalten wird.

Der Effekt der sich vergrößernden Kühlwascermenge 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.

Bezugszeichenliste

ι 1 Handschuhbox

2 Heizwicklung

3 Wärmeisolation

4 Kühlschlange

5 Ofen

ι» 6 Eingangsleitung

7 Drosselanordnung

8 Drosselanordnung

9 Pumpe

10 Verbindungsleitung

li 11 Kondensationsbehälter

12 Abflußrohr

13 Wasserspiegel

14 Wendel

15 Kühlwicklung

-'ti 16 Kalt·* asser-Ringleitung

17 Schale

18 Kurve

19 Luftfilter

20 Kurve r> 21 Kurve

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Kühleinrichtung für einen intermittierend betriebenen Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Innenraum und der Wärmeisolation (3) des Ofens (5) eine Kühlschlange (4) befindet, daß das Abflußrohr (12) der Kühlschlange (4) in einen mit Wasser gefüllten drucklosen Kondensationsbehälter (11) hineinragt, daß die Eingangsleitung (6) der Kühlschlange (4) über eine nicht volumetrisch fördernde Pumpe (9), deren Fördermenge von der Druckdifferenz abhängig ist, mit dem Kondensationsbehälter (11) verbunden ist.

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

3. 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 ist.

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