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Einfrierstelle
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Die Erfindung betrifft eine Einfrierstelle für eine Schmelzeleitung,
die von einem, Heizmittel umgeben ist, mit Zu- und Abführleitung für ein Kühlmittel.
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Zum Absperren von Schmelzeleitungen ist es bereits bekannt, statt
mechanischer Hähne oder Ventile sogenannte Einfrierstellen oder thermische Ventile
zu benutzen, wie es z.B. in der DE-OS 2 317 239 oder der UdSSR-PS 487 169 beschrieben
ist. Dem Schmelzestrom wird hier mit Hilfe eines Kühlmittels soviel Wärme entzogen,
daß die Schmelze im Bereich dieser Einfrierstelle erstarrt und so den Schmelzstrom
unterbricht. Einfrierstellen sollten jedoch keine Einbauten in den Querschnitt der
Schmelzeleitung erfordern und somit - im Gegensatz zu Ventilen - auch keine Toträume
für die Schmelze ergeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einfrierstelle zur
Verfügung zu stellen, die einen einfachen Einbau und einfachen Betrieb gestattet,
wobei- bei einem geringen Verbrauch an Kühlmittel die Einfrierzeit kurz gehalten
werden soll. Die erfindungsgemäße Einfrierstelle soll auch an schwer zugänglichen
Stellen der Schmelzeleitung oder zum Absperren einzelner Verzweigungsleitungen in
einem gemeinsamen Heizmittelkessel eingesetzt werden könnnen, bei denen sich erfahrungsgemäß
lange Zuführwege für das Kühlmittel durch das Heizmittel hindurch ergeben. Die erfindungsgemäße
Einfrierstelle soll den Querschnitt der Schmelzeleitung nicht verändern, während
die Einfrierstelle nicht aktiv in Betrieb ist.
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Dieses Ziel wurde bei einer Einfrierstelle der eingangs beschriebenen
Art dadurch erreicht, daß die Schmelzeleitung 1 von einem Kühlraum 4 umgeben ist,
daß der Kühlraum seinerseits vom Kühlmittelabführraum 5
umgeben
ist, wobei der Kühlraum 4 mit der Kühlmittelzuführleitung 3 und mit der Kühlmittelabführleitung
6 in Verbindung steht, und daß Kühlraum 4 und Kühlmittelabführraum 5 sich innerhalb
des Heizmittels befinden Vorzugsweise umgibt Kühlmittelabführleitung 5 die Kühlmittelzuführleitung
3 koaxial. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umgibt der Kühlmittelabführraum
5 den Kühlraum 4 koaxial. Insbesondere ist die Schmelzeleitung im Bereich der Einfrierstelle
als statischer Mischer ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Einfrierstelle wird in der Figur gezeigt, welche
einen schematischen Schnitt durch Schmelzeleitung und Einfrierstelle und Heizmittelrohr
zeigt.
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In der Figur bedeuten 1 Schmelzieitungg 2 Heizmittelleitung, 3 Kühlmittel-Zuführleitung,
4 Kühlraum, 5 Kühlmittelabführraum und 6 Kühlmittelabführleitung.
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Hier ist eine Schmelzeleitung 1 koaxial von einer Heizmittelleitung
2 für ein Heizmittel wie etwa einem Gemisch aus Diphenyl und Diphenyloxid,bekannt
unter den Handelsnamen Diphyl (R) oder (R)Dowtherm umgebene An der Dowtherm,umgeben.
An der Einfrierstelle mündet eine Kühlmittelzufúhrleitung 3 3 auf die Schmelzeleitung
1. Die Kühlmittelzuführleitung 3 ist koaxial umgeben von der Kühlmittelabführleitung
6. Die Kühlmittel-Zuführleitung 3 mündet in den Kühlraum 4, der die Schmelzeleitung
1 direkt koaxial umgibt. Ebenfalls koaxial zum Kühlraum 4 befindet sich der Kühlmittelabführraum
5, welcher in die Kühlmittelabführleitung 6 mündet, die ihrerseits wieder koaxial
zur Kühlmittel-Zuführleitung 3 eingeordnet ist. Lediglich die Enden der Kühlmittel-Zuführleitung
3 und der Kühlmittelabführleitung 6 ragen aus der Heizmittelleitung 2 heraus, während
die gesamte Einfrierstelle sich innerhalb der Heizmittelleitung 2 befindet. Bei
dieser erfindungsgemäßen Anordnung der Einfrierstelle ergibt sich ein guter Wärmekontakt
zwischen Schmelzeleitung 1 und dem Kühlmittel. Dieses ist bevorzugt
kalte
Luft. Das Kühlmittel kommt durch die Kühlmittel-Zuführleitung 3 bis an die Außenseite
der Schmelzeleitung 1, durchströmt dann den Kühlraum 4, wo es der Schmelze V:a entzieht,
fließt danach aus dem Kühlraum 4 durch den Kühlmittel-Abführraum 5, welcher den
Kühlraum 4 von dem Heizmittel isoliert, in die Kühlmittelabführleitung 6.
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Die in der Figur gezeigte spiegelsymmetrische Anordnung der Einfrierstelle
zur Kühlmittel-Zuführleitung 3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar; aus Gründen
des leichteren Einbaus oder auch aus anderen Gründen können auch andere Formen gewählt
werden.
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Die koaxiale Anordnung von Kühlmittel-Zuführleitung 3 und Kühlmittel-Abführleitung
6 sowie von Kühlraum 4 und Kühlmittel-Abführraum 5 ergibt eine günstige Montage
der Einfrierstelle mit einem Minimum an Schweißstellen.
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Die koaxiale Anordnung verhindert aber auch eine unnötige Erwärmung
des zugeführten Kühlmittels (Gegenstromprinzip). Dieser Vorteil wird besonders bei
Leitungen wirksam, die an schwer zugänglichen Stellen liegen. Benutzt man die erfindungsgemäße
Vorrichtung z.B. zum Absperren einzelner Verzweigungsleitungen, die alle in einem
gemeinsamen Heizmittelsystem untergebracht sind, so ergeben sich sehr lange Zuführleitungen
für das Kühlmittel, die nach dem Stand der Technik zu einer nachteiligen Erwärmung
des Kühlmediums führen würden. Die konzentrische Anordnung von Schmelzeleitung 1
Kühlraum 4, und Kühlmittelabführraum 5, sowie von Kühlmittel-Zuführleitung 3 und
Kühlmittel-Abführleitung 6 nach der Erfindung ergeben eine besonders vorteilhafte
Wirkung des Kühlmittels, so daß sich Einfrierzeiten von nur wenigen Minuten erreichen
lassen. Auch die Zeiten des Wiederaufschmelzens sind ausreichend kurz.
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Die Einfrierzeit und auch die Zeit des Wiederaufschmelzens kann durch
den Einbau eines bekannten
statischen Mischers noch verkürzt werden,-
er verhindert auch das loslösen eines Pfropfens beim Wiederaufschmelzen.
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Diese Pfropfenbildung ist ein bekannter Nachteil herkömmlicher Einfrierstellen,
der sich lösende Schmelzepfropfen kann in den nach der Einfrierstelle folgenden
Leitungsteilen Schäden hervorrufen, speziell bei den nachfolgenden Pumpen.
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Aus Sicherheitsgründen hält man bei der erfindungsgemäßen Einfrierstelle
den Druck des Kühlmittels, also meistens der Luft, unterhalb des Druckes des Heizmittels,
so daß bei Leckagen das Heizmittel über die Kühlmittel-Abführleitung 6 entweicht
und nicht Kühlmittel indas Heizmittelsystem eintritt. Durch den Austritt des Heizmittels
über die Kühlmittelabführleitung 6 werden Leckagen auch sofort bemerkbar, und zwar
entweder durch den auftretenden Geruch oder durch angebrachte Gasdetektoren.
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Als Kühlmittel wird bevorzugt Luft verwendet, jedoch können auch andere
Gase der gewünschten Temperatur, oder auch Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser oder andere
Wärmeberträerflüssikeiten, verwendet werden.
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Die Kühlmittel-Zuführleitung 3 ist abgeschlossen, solange die Einfrierstelle
nicht in Betrieb genommen werden soll, um nicht durch Konvektion des Kühlmittels
eine ungewollte Abkühlung der Schmelze in der Schmelzeleitung 1 zu erhalten.
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Der Einfriervorgang erfolgt normalerweise unter Abschaltung der Schmelzezufuhr,
aber unter dem vollen Druck des jetzt stehenden Schmelzestroms.
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Für eine Schmelzeleitung aus Stahl von 8 cm Durchmesser, gefüllt mit
einer Polyethylenterephthalatschmelze von 3000C ergaben sich bei Verwendung einer
erfindungsgemäßen Einfrierstelle, betrieben mit 100 m /h Luft von 200C,
Einfrierzeiten
von 5 Minuten und Schmelz zeiten von 20 Minuten. Sowohl Einfrieren als auch Wiederaufschmelzen
verliefen problemlos.