DE2622665C3 - Vorrichtung zum Kühlen von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Gegenständen durch direkten Kontakt mit einer in einem isolierten Behälter befindlichen Kühlflüssigkeit. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung ist besonders vorteilhaft zur Behandlung von Gegenständen in Flüssigkeiten, die korrosiv sind und/oder sich verflüchtigen oder die anderweitig als gefährlich einzustufen sind, da die Vorrichtung für die in der Flüssigkeit zu behandelnden Gegenstände einen leichten Zugang vorsieht.

Bei Arbeitsprozessen, die die Kurzzeitbehandlung einer Folge von Gegenständen mit einer Flüssigkeit erforderlich machen, muß die Vorrichtung, in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird, leicht zugänglich sein. Um einen leichten Zugang zu schaffen, muß die Oberseite der Vorrichtung offen sein. In den Fällen, in denen die Flüssigkeit heiß oder kryogenisch, d. h. eine Flüssigkeit ist, die nur bei Temperaturen unter normaler Raumtemperatur flüssig bleibt, fördert die offene Oberseite der Vorrichtung die Verdampfung. Dieser Zustand verschlimmert sich, wo mehrere Gegenstände gleichzeitig behandelt werden müssen, da dann die öffnung groß genug sein muß, um mehrere Gegenstände auf einmal aufnehmen zu können. Um ausreichende Temperaturbeständigkeit aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, ein Flüssigkeitsvolumen mit einer Temperatur vorzusehen, die beträchtlich höher als die tatsächlich erforderliche Temperatur liegt. Abgesehen von der Gefahr, daß eine große offene Oberfläche verflüchtigbarer Flüssigkeit gegeben ist, kann es teuer und darüber hinaus gefährlich sein, eine große Flüssigkeitsmenge Sin einem einzigen zusammenhängenden Volumen zu vereinen.

Das Problem kann anhand eines praktischen Beispiels, in Verbindung mit dem vom gleichen Anmelder durchgeführten Verfahren zur Behandlung von Zellulo-

iü sematerial, das Gegenstand der DE-PS 16 10 928 ist, veranschaulicht werden. Ein Arbeitsschritt in der Behandlung von Fäden durch das Verfahren, das Gegenstand des früheren Patents ist, besteht in der Imprägnierung des Fadens mit flüssigem Ammoniak (NH3), der, um ihn flüssig zu halten, eine Temperatur aufweisen muß, die nicht höher als minus 33° C liegen darf. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird der Faden durch ein Bad aus flüssigem Ammoniak geführt.

Das Bad muß für eine kontinuierliche Einführung und Ausführung des Fadens offen gehalten werden, wobei Ammoniak bereits bei minus 33° C kocht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die so gestaltet ist, daß sie kontinuierlichen Zugang gestattet, der das gleichzeitige Eintauchen mehrerer Gegenstände ermöglicht, der für das erforderliche Volumen eine minimale Flüssigkeitsoberfläche bildet und außerdem für die Flüssigkeit einen Lagerbehälter darstellt, der weitgehend von Umwelteinflüssen isoliert ist.

jo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter von einer im unteren Bereich des Gehäuses angeordneten und parallel zum Boden des Gehäuses verlaufenden Längskammer und mindestens einem Rohr, das sich von der Längskammer zum oberen Teil des Gehäuses erstreckt, gebildet ist.

Eine Vorrichtung, die zur gleichzeitigen Behandlung mehrerer Gegenstände vorgesehen ist, enthält mehrere sich nach oben erstreckende, zueinander parallele Rohre, die mit der Längskammer verbunden sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Längskammer im Querschnitt die Form eines Kreissegments auf, d. h., einen teilweisen Kreisquerschnitt mit einem flachen Oberteil, wobei die Rohre mit der Längskammer durch das flache Oberteil verbunden sind.

Die Enden der Längskammer können durch Verschlußeinrichtungen verschlossen sein, die von außerhalb des Gehäuses zugänglich sind.

Das Oberteil des Gehäuses kann durch eine Platte mit öffnungen verschlossen sein, durch die die Rohre ragen.

■50 Die Rohre können durch Dichtungen geführt sein, so daß jegliche aus dem oberen Ende der Rohre vergossene Flüssigkeit nicht in die Isolierung gelangen kann.

Die Längskammer kann aus einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr, bei dem ein Teil der Rohrwandung zwischen den Rohrenden herausgeschnitten ist, und einer Platte gebildet sein, die die Schnittkanten überbrückt.

Die Vorrichtung kann vollständig ohne Isoliermaterial hergestellt und abgedichtet werden. Das Isoliermaterial kann von der Art sein, wie es durch die chemische Reaktion zweier Flüssigkeiten gebildet wird, die ein Aufschäummittel enthalten. Eine derartige Isolierung kann nach der Fertigstellung der Vorrichtung eingespritzt werden. Eine Art der Isolierung, die in flüssiger Form eingeführt werden kann, ist flüssiges Polystyren, das ein Aufschäummittel enthält. In den Fällen, in denen in der Vorrichtung kryogene Flüssigkeiten aufbewahrt

werden, gewährleistet diese Herstellungsmethode eine Isolierung über alle Oberflächenbereiche der Längskammer und der Rohre.

Zum Füllen und Entleeren von Flüssigkeit aus der Längskammer und den Rohren können Einrichtungen vorgesehen werden.

Die Vorrichtung kann mehrere Längskammern enthalten, von denen jede mindestens mit einem Rohr versehen ist, wobei die Längskammern vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. In einer derartigen Konstruktion können die Längskammern miteinander verbunden sein oder voneinander getrennt sein, um so durch Verwendung verschiedener Flüssigkeiten, die auf verschiedene Gegenstände zur selben Zeit in derselben Vorrichtung einvirken sollen, eine Behandlung zu ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung und

F i g. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1. In der Zeichnung ist mit ! ein Gehäuse, mit 2 eine Längskammer im unteren Teil des Gehäuses 1 bezeichnet die parallel zum Boden des Gehäuses 1 angeordnet ist. Mit 3 sind Rohre bezeichnet, die sich von der Längskammer 2 nach oben zum oberen Teil des Gehäuses 1 erstrecken. Mit 4 ist thermisches Isoliermaterial bezeichnet, das die Längskammer 2 und die Rohre 3 umgibt. Die Längskammer 2 weist im Querschnitt die Form eines Kreissegments auf, d. h., einen teilweisen Kreisquerschnitt mit einem flachen Oberteil 5, mit dem die Rohre 3 verbunden sind. Das flache Oberteil 5 wird von einer Platte mit Öffnungen im Durchmesser der unteren Enden der Rohre 3 gebildet. Das Oberteil 5, der kreisförmige Teil der Längskammer und die Rohre sind miteinander verschweißt. Der obere Teil des Gehäuses 1 ist mit einer Platte 6 versehen, die Öffnungen aufweist, durch die die Rohre 3 ragen. Die Rohre 3 führen ferner durch Dichtungsringe 7, so daß während des Füllvorgangs vergossene Flüssigkeit nicht in den Behälter gelangen kann. Die aus der Längskammer 2 und den Rohren 3 zusammengesetzte Einheit ist auf im Gehäuse 1 angeordneten keilförmigen Klötzen 8 gelagert. Die Enden der Längskammer 2 sind durch Abdeckplatten 9 verschlossen. Zur Erleichterung der Herstellung der Längskammer ist diese aus einem Rohr 12 mit Kreisquerschnitt gefertigt, von dem ein Teil aus dem Umfangsbereich zwischen den Enden, wie es bei 10 dargestellt ist, herausgeschnitten ist, wobei das flache Oberteil 5 zur Überbrückung des abgeschnittenen Bereichs eingesetzt ist. Dadurch wird die Anbringung von Kreisflanschen 11 an den kreisförmigen Enden der Längskammer 2 und die Anordnung von Abdeckplatten 9 zum Verschließen der Enden der Längskammer ermöglicht. Mit 13 ist eine Abdeckplatte bezeichnet, die über einer Öffnung 14 im Gehäuse 1 eingepaßt ist, durch die das Isoliermaterial in das Gehäuse 1 eingebracht wird. Um ein Herausnehmen der Längska.nmer 2 und der Rohre 3 aus dem Gehäuse 1 zu erleichtern, ist der ι Boden des Gehäuses von den Seitenwänden gesondert gefertigt und an diese mit Schrauben 15 befestigt. 16 bezeichnet eine Rührvorrichtung in Form eines propellerartigen Flügelrades, das in der Längskammer 2 angeordnet und auf einer Antriebswelle 17 befestigt ist, ι die durch eine der Abdeckplatten 9 führt.

Im praktischen Betrieb wird die Flüssigkeit in die Längskammer 2 eingefüllt und steigt die Rohre 3 hoch.

Normalerweise werden die zu behandelnden Gegenstände in den Rohren 3 bearbeitet. Sie werden in die Rohre eingeführt, verbleiben dort die vorgesehene Zeit und werden dann wieder entfernt. Die zur Atmosphäre 3 offene Fläche ist auf diese Weise so weit reduziert, wie sie zur Einführung des Gegenstandes erforderlich ist, wobei Wärmeaustausch, Verdampfung, Kondensation oder die Gefahr des Verschüttens auf ein Minimum reduziert werden. Die Längskammer ist völlig geschlos-K) sen, vollständig gefüllt und stellt einen Behälter dar, der, vollständig von Isoliermaterial 4 umgeben, wenig Wärmeaufnahme oder Wärmeverlust erleidet. Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil der Erfindung wird in einer Umgebung deutlich, in der die Vorrichtung ίο beträchtliche Vibrationen oder heftigen Stoßen ausgesetzt ist. Aufgrund der geringen freien Flüssigkeitsoberfläche im Vergleich zu dem gesamten vorhandenen Flüssigkeitsvolumen wird die Flüssigkeitsoberfiäche nicht einmal durch sehr heftige Bewegungen in einem 2« größeren Ausmaß aufgerührt und die Gefahr des Verschüttens vermindert. Jede kleine verschüttete Menge, die z. B. während des Füllens der Vorrichtung vorkommen kann, wird durch die Dichtungsringe 7 aufgehalten und vom Eindringen in das Gehäuse 1 t abgehalten.

Die Vorrichtung bietet insbesondere beträchtliche Vorteile beim Einsatz in dem Verfahren nach der DE-PS 16 10 928. Bei diesem Verfahren wird ein Faden mit hoher Geschwindigkeit in flüssigen Ammoniak mit einer in Temperatur von minus 33° C eingeführt. Bei diesen tiefen Temperaturen ist es wesentlich, daß der Ammoniak gegenüber der Atmosphäre eine minimale Oberfläche einnehmen sollte, da sich andernfalls übermäßige Verdampfung und Verlust an Ammoniak π einstellt. Beim Gebrauch der Vorrichtung sind die Rollen, um die das Garn geführt wird auf Stangen gelagert, die so angeordnet sind, daß sie in das entsprechende Rohr 3 ragen, wobei die Querschnittsflächen der Rohre so minimal bemessen sind, daß sie gerade die Anordnung der Stange mit den darauf gelagerten Rollen zulassen. Auf diese Weise findet bei geringstem Kontakt von flüssigem Ammoniak mit der Atmosphäre eine ausreichende Imprägnierung statt, außerdem wird in der Vorrichtung insbesondere in der 4", Längskammer 2 zur Aufrechterhaltung der tiefen Temperatur wie sie für flüssigen Ammoniak erforderlich ist, ein genügend großes Volumen beibehalten.

Die Kühlvorrichtung kann besonders leicht durch Entfernen der Abdeckplatten 9 an den Enden der V) Längskammer und durch Durchziehen eines Reinigungslappens durch die Längskammer, gereinigt werden. Ähnlich können die Rohre 3 durch Durchziehen von Reinigungslappen gereinigt werden.

Die Rohre 3 können als Führungen für die zu

v, behandelnden Gegenstände verwendet werden. Die umschließenden Wände wirken gegen Spritzer, wenn die Gegenstände in die Flüssigkeit im Rohr eintauchen.

Die enge Umschließung der Gegenstände im Rohr verursacht auch eine gewisse Pumpwirkung, so daß

) Flüssigkeit aus der Längskammer 2 in die Rohre 3 zirkuliert und nicht in Ruhe verbleibt. Wo in einer Flüssigkeit während der Behandlung eine Änderung in der Konzentration stattfindet, wie es bei einigen Verfahren vorkommt, wird so die Konzentrationsände-

^r) rung über die ganze Vorrichtung verteilt, womit sie folglich eine weniger schnelle Konzenuationsänderung einstellt als an den Stellen, wo die Behandlung tatsächlich stattfindet. Bis ein Ersetzen notwendig wird,

kann eine derartige Flüssigkeitsfüllurig langer ausreichen als es bei bekannten Kühlvorrichtungen der Fall ist. Außerdem sind im Normalfall keine zusätzlichen Rührvorrichfjngen erforderlich, sogar bei chemischen Verfahren, wc es normalerweise erforderlich ist, daß die im Verfahren gebrauchte Flüssigkeit wegen der schneller AusicLrung rlei Flüssigkeit ai; der Behandi'in>fssielie umgerührt wird. Falls jedoch ein zusätzliches Umrühren für notwendig erachtet wird, ist dies leicht durch Anbringen eines Propellers 16 zu bewerksteMigen, der in die Längskammer 2 durch eine der Abdeckpls 9 geführt wird. Dabei zeigt sich ein weiterer Vortei Kühl ν "richtung: Sogar bei beträchtlichem Umrü in der Längskammer 2 wird die Verwirbe

^r> weitgehend in der Zeit gedämpft, in der sie die RoI erreicht, wobei eine geringe oder keine Bewegung r an der Oberfläche wahrnehmbar ist. Der Propeller I zu Wartungs- und Keinigungszwutken leicht d Abnehmen der Abdeckplatte, in der er angeordne

υ. entfernt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von Gegenständen durch direkten Kontakt mit einer in einem isolierten Behälter befindlichen Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter von einer im unteren Bereich des Gehäuses (1) angeordneten und parallel zum Boden des Gehäuses (1) verlaufenden Längskammer (2) und mindestens einem Rohr (3), das sich von der Längskammer (2) zum oberen Teil des Gehäuses (1) erstreckt, gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere sich nach oben erstreckende, zueinander parallele Rohre (3) mit der Längskammer (2) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskammer (2) im Querschnitt die Form eines Kreissegments aufweist, d. h. einen teilweisen Kreisquerschnitt mit einem flachen Oberteil (5) darstellt, wobei die Rohre (3) mit der Längskammer (2) durch das flache Oberteil (5) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Längskammer (2) mit Verschlußeinrichtungen verschlossen sind, die von außerhalb des Gehäuses zugänglich sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil des Gehäuses (1) mit einer Platte (6) verschlossen ist, die öffnungen mit Dichtungsringen (7) aufweist, durch die die Rohre (3) ragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskammer (2) aus einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr (12), bei dem ein Teil der Rohrwandung zwischen den Rohrenden herausgeschnitten ist und einer Platte gebildet ist, die das flache, die Schnittkanten überbrückende Oberteil (5) darstellt.