DE2720118A1

DE2720118A1 - Temperatur-schutzgefaess fuer messeinrichtung

Info

Publication number: DE2720118A1
Application number: DE19772720118
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Prof Emschermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Atmos Fritzsching and Co GmbH
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-16

Description

Zusatzanmeldung
zur Patentanmeldung "Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung' In der Patentanmeldung "Temperatur-Schutzgef8ß für Meßeinrichtung", Aktenzeichen P 2509787.4 (nachfolgend TSG-Patentanmeldung genannt), ist ein Temperatur-Schutzgef4ß (nachfolgend TSS genannt) zum Patent angemeldet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Wassergefäß, das mit einer oder mehreren Dampfaustrittsöffnungen versehen ist, thermisch leitend mit einem Schutzraum verbunden und in einem wärmeisolierenden Behälter angeordnet ist, wobei der Schutzraum so dimensioniert ist, daß ein Dewar-Cefäß Aufnahme findet, in dessen Nutzraum eine Meßeinrichtung eingebaut werden kann. In der TSG-Patentanmeldung ist erläutert, daß die Vorgtlnge im TSG durch ein R-C-Netzwerk nachgebildet werden können und daß die allgemeine Grundregel gilt, daß zur Erzielung einer großen Zeitkonstante des Temperaturanstieges die thermischen Widerstände R und die Wärmekapazitäten C des R-C-Netzwerkes groß sein müssen. Dort ist ferner ausgeführt, daß Wasser, insbesondere wenn seine Verdampfungswärme mitausgenützt wird, als Wärme speichermasse im TSG besonders geeignet ist. Die hier vorgelegte Zusatzanmeldung gibt Anordnungen an, mit deren Hilfe eine Vergrößerung der thermischen Widerstände und Wärmekapazitäten des TSG und damit eine Vergrößerung der Zeitkonstanten des Temperaturanstieges erreicht wird.
Wird das TSG einer heißen Umgebungstemperatur ausgesetzt, so steigt die Temperatur des Wassers im Wassergefäß zunächst auf 100 OC. Anschließend beginnt das Wasser zu verdampfen. Durch den Verdampfungsvorgang entsteht im Wassergefäß ein wasserfreier Raum, der für Wärmestrahlung leicht passierbar ist. Erfindungsgemäß kann durch Anordnung von Strahlungsschirmen im Wassergefäß der thermische Widerstand dieses Raumes vergrößert werden. In das Wassergefäß eingefülltes wasseraufnehmendes Isoliermaterial würde durch die einströmende Wärme etrocknet und erhielte so einen hohen thermischen Widerstand. Erfindungsgemäß kann deshalb der thermische Widerstand des Wassergefäßes auch durch Einbringen von wasseraufnehmendem Isoliermaterial erhöht werden.
Die Verwendung eines einfachen Wassergefäßes hat den Nachteil, daß - da dessen Wasserspiegel während des Verdampfungsvorganges sinkt -die vor der hohen Außentemperatur zu schützende Meßeinrichtung nur noch teilweise von Wasser umgeben ist. Die Verwendung eines einfachen Wassergefäßes hat den weiteren Nachteil, daß trotz des durch den Verdampfungsvorgang abnehmenden Wasservolumens der Abstand zwischen der Außenseite des Wasservolumens und der Außenseite des TS unverändert bleibt und damit auch der auf die Wasseroherfläche bezogene thermische Widerstand konstant bleibt statt zuzunehmen. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß das Wassergefäß aus mehreren ineinander geschachtelten Teilgefäßen - in Bild 1 mit den Ziffern 1 - 5 bezeichnet - zusammengesetzt wird. Die von außen einströmende Wärme wird zunächst das Wasser zwischen den Teilgefäßen 1 und 2 verdampfen, dadurch einen wasserfreien Raum 6 schaffen, der für die übrigen Teilgefäße eine zusätzliche Isolierschicht bedeutet und damit den thermischen Widerstand erhöht. Das aus Teilgefäßen zusammengesetzte Wassergefäß kann ebenso wie ein einfaches Wassergefäß mit Isoliermaterial gefüllt werden.
In der TSG-Patentanmeldung wird erläutert, daß auch der Wasserdampf bei Temperaturerhöhung Wärme speichert. Um diesen Effekt zu unterstützen, wird dort in Anspruch 13 vorgeschlagen, den aus dem Wassergefäß ausströmenden Dampf durch Leitbleche so zu führen, daß der Dampfweg länger als der kürzeste Abstand zwischen Wasseroberfläche und Außenseite des wärmeisolierenden Behälters ist. Erfindungsgemß wird in dieser Zusatzanmeldung vorgeschlagen, die Dampfaustrittsöffnungen, beispielsweise kurze Rohrstutzen - in Bild 1 mit der Ziffer 7 bezeichnet - in die Wärmeisolation des Behälters münden zu lassen. Der austretende Dampf kommt dann mit der heißen Wärmeisolation des wärmeisolierenden Behälters in Berührung und kühlt diese ab, das heißt, er nimmt selbst Wärme auf und erhöht also die Wdrmekapdzit<it des TSG.
Das Einleiten des Dampfes in die Wärmeisolation des wärmeisolierenden Behälters kann dazu führen, daß ein Teil des Dampfes dadurch so stark abgekühlt wird, daß Kondenswasser gebildet wird. Ist die 2,ildung von Kondenswasser der Meßeinrichtung abträglich, so muß eine Berührung von Dampf und Wärmeisolation vermieden werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß am Wassergefäß als Dampfaustrittsöffnung ein oder mehrere Rohrstutzen angebracht sind, die den Dampf durch die Wärmeisolation hindurchführen und außerhalb des wärmeisolierenden Behälters münden. Im Außenraum wird dann der austretende Dampf so stark erwärmt, daß keine Kondensation auftreten kann.
Bild 2 zeigt ein derartiges TSG. Der beispielsweise zylinderförmige wärmeisolierende Behälter 1 ist mit WcErmeisolation 2 ausgekleidet und enthält das ebenfalls beispielsweise zylinderförmige Wassergefäß 3 mit zwei durch die Wärmeisolation geführten Rohrstutzen 4, die den Dampf in den Außenraum führen.
Zur Erhöhung des thermischen Widerstandes wird in Anspruch 11 der TSG-Patentanmeldung vorgeschlagen, im evakuierten Raum des als Dewar ausgeführten wärmeisolierenden Behälters Strahlungsschirme anzuordnen. Erfindungsgemäß kann aber auch der thermische Widerstand eines nicht evakuierten wärmeisolierenden Behälters durch Einbringen von Strahlungsschirmen erhöht werden.
Durch Anfeuchten der Wärmeisolation im wärmeisolierenden Behälter erreicht man, daß die von außen eindringende Wärme zunächst die Feuchtigkeit auf 100 OC erwärmt und anschließend verdampft, das heißt, die Wärmekapazität des TSG wird erhöht. Ein Abfließen des von der Wärmeisolation aufgenommenen Wassers muß verhindert oder erschwert werden. Erfindungsgemäß wird daher die Wandung des Behälters ganz oder teilweise wasserdicht ausgeführt.
Der bei VerwenKIung von angefeuchtetem Isoliermaterial entstehende Dampf muß so ins Freie gebracht werden, daß im wärmeisolierenden Behälter kein unzulässiger Druckanstieg auftritt. Erfindungsgemäß ist deshalb dieser Behälter offen oder wird mit einer oder mehreren Dampfaustrittsöffnunen versehen, Wird der wdrmeisolierende Behälter aus mehreren ineinander geschachtelten Teilbehältern aufgebaut, so wird der thermische Widerstand erfindungsgemäß dadurch erhöht, daß in den Zwischenräumen zwischen den Teilbehältern hochwertiges Wärmeisoliermaterial angeordnet ist.
Der thermische Widerstand kann erhöht beziehungsweise der Durchgang von Wärmestrahlung vermindert werden, indem die im Strahlengang befindlichen Flächen mit einer gut reflektierenden Oberfläche versehen werden. Erfindungsgemäß geschieht die Erhöhung des thermischen Widerstandes dadurch, daß die Oberflächen des Wassergefäßes beziehungsweise die des wärmeisolierenden Behälters in einen Zustand guter Wärmereflexion gebracht werden.
Die zulässige Verweilzeit des TSG in heißer Umgebung kann dadurch verlängert werden, daß während dieser Zeit Wasser in das Wassergefäß nachgeliefert wird. Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß ein zweites wärmeisoliertes Wassergefäß in der Nähe des im TSG befindlichen Wassergefäßes angeordnet und beide Gefäße so miteinander verbunden sind, daß eine Wassernachlieferung aus dem zweiten Wassergefäß möglich ist.
Eine wirksame Kühlung des Dewar-Gefäßes im Schutzraum ist nur sichergestellt, solange der Wasserspiegel im Wassergefäß durch Verdampfen nicht wesentlich unter die obere Begrenzung des Dewar-Gefäßes abgesunken ist. Die zulässige Verweilzeit des TSG in heißer Umgebung ist somit bei einer gegebenen Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. Wasserspiegel-Sinkgeschwindigkeit um so größer, je größer die Ausgangshöhe des Wasserspiegels ist. Erfindungsgemäß wird deshalb das Wassergefäß höher als das Dewar-Gefäß ausgebildet.
Bei manchen Öfen ist die Einlaßöffnung bewußt niedrig gehalten, so daß hohe TSG aufrechtstehend nicht in den Of-n gebracht werden können. Das TSG muß in diesem Falle zunächst liegend in den Ofen gebracht und anschließend aufgerichtet werden. Erfindungsgemäß wird daher das TSG mit einer Vorrichtung versehen, die eine Drehung des TSG um seine horizontale Achse ermöglicht.

Claims

Zusätzliche Patentansprüche zur Patentanmeldung "Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung" P 25 09 787.4 1. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Wassergefäß Strahlungsschirme angeordnet sind; 2. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in das Wassergefäß Insoliermaterial eingefüllt ist; 3. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Wassergefäß. aus mehreren, ineinander geschachtelten Teilgef0Ren zusammengesetzt ist; 4. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfaustrittsöffnungen des Wassergefäßes in den wärmeisolierenden Behälter münden; 5. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß am Wassergefäß als Dampfaustrittsöffnung ein oder mehrere Rohrstutzen angebracht sind, die durch das Isoliermaterial des wärmeisolierenden Behalters so hindurchgeführt sind, daß sie außerhalb des Behälters münden, 6. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im wärmeisolierenden Behälter Strahlungsschirme angeordnet sind; 7. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierende Behälter aus mehreren ineinander geschachtelten, wasserdichten Teilbehältern zusammengesetzt ist; (Fortsetzung "Zusätzliche Patentansprüche") 8. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierende Behälter mit einer oder mehreren Dampfaustrittsöffnungen versehen ist; 9. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbehälter oder einige von ihnen mit Wärmeisoliermaterial ausgefüllt sind; 10. Temperatur-Sc}iu tzpefc ß zur Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflachen des Wassergefäßes beziehungsweise des wärmeisolierenden Behälters in einen Zustand guter Wärmereflexion gebracht werden; 11. Temperatur-Schutzgefäß fir Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Wassergefäß daher als das Dewar mit der Meßeinrichtung ausgeführt wird; 12. Temperatur-Schutzgefäß für Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Vorrichtung versehen ist, die eine Drehung des TSG um eine horizontale Achse ermöglicht.