DE3225403A1

DE3225403A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufeinanderfolgenden aufheizen von guetern mit deren anschliessender abkuehlung

Info

Publication number: DE3225403A1
Application number: DE19823225403
Authority: DE
Inventors: Otmar Dipl.-Ing. 8000 München Schäfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-12
Also published as: FR2530006A1; US4685507A; GB8317955D0; DE3225403C2; FR2530006B1; JPS5924194A; GB2124749B; GB2124749A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZW! RNER· HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Palenlconsull Radoclcestraßo 43 8000 Mündion 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegromme Patontconsult Palonlconsull Sonnonborger Straße 43 6200 Wiesbaden Telolon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patenlconsull

82/0002

Dipl.-Ing. Otinar Schäfer, Pienzenauerstraße 7a

8000 München 80

Vorfahren und Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Aufheizen von Gütern mit deren anschließender Abkühlung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind durch die DE-OS 2943797 bekannt, welche ein Verfahren und eine Anlage zum abwechselnden Heizen und Kühlen eines Wärmetauschers, wie einsr Presse oder eines Reaktionsbehälters, mit Wärmerückgewinnung betrifft. Dabei wird teilweise mit einem flüssigen und teilweise mit einem dampfförmigen Wärmeträger, beispielsweise mit Wasser und Wasserdampf gearbeitet, wobei der Betriebsdruck und damit auch die Investitionskosten der Anlage niedrig gehalten werden können. Bevor bei diesem Verfahren in der letzten Aufheizstufe auf Dampf als Wärmeträger übergegangen wird, wird der in der Behandlungsvorrichtung und in einem Teil des Leitungssystems vorhandene flüssige Wärmeträger mittels des Dampfes in einen Flüssigkeitsspeicher gedrückt. Danach wird der hier allgemeiner als Behandlungsvor-

Mtlnchen: R. Kramer Dlpl.-Ing.. W. Wesor Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dlpl.-Ing. · P. Borgon Pro!. Or, Jur. Dipl.-Ing,, Pat.-Ass„ Pot.-Anw.biD 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing, Dlpl.-W.-Ing.

richtung anzusehende und gemäß dem dortigen Ausführungsbeispiel als beheizbare Presse ausgebildete Wärmetauscher weiter erhitzt und in der Heizphase auf der hohen Temperatur gehalten. Hierbei ist der Flüssigkeitsspeicher von der Behandlungsvorrichtung abgeschlossen und der in der Behandlungsvorrichtung kondensierte Dampf wird als Kondensat über einen Kondensatableiter einem Speisewassergefäß zugeführt, aus welchem das Speisewasser in einem Kreislauf wieder dem Dampfkessel zur Erzeugung des Heizdampfes zugeführt wird. Danach wird die Behandlungsvorrichtung vom Dampfkessel wieder abgeschlossen und in mehreren Schritten aufeinanderfolgend durch zunehmend kühlere Kühlflüssigkeit aus insgesamt drei Flüssigkeitsspeichern, zu denen auch der vorgenannte Speicher gehört, gekühlt. Trotz des verhältnismäßig geringen Herstellungsaufwandes für die Anlage kann der Wärmebedarf und zugleich der Verbrauch an elektrischer Energie gegenüber vergleichbaren Anlagen ohne Wärmerückgewinnung auf weniger als die Hälfte abgesenkt werden.

Ungünstig ist bei dem vorgenannten Verfahren jedoch noch, daß die beträchtliche Wärmerückgewinnung über das dem Speisev/assergefäß der Kesselanlage zugeführte Kondensat nur mit einem nicht verunreinigten Kondensat möglich ist, da mit einem verschmutzten Speisewasser auch der Kessel verunreinigt und in seiner Wirkungsweise beeinträchtigt werden würde.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zu erreichen, daß der Wärmeinhalt des Kondensats auch bei durch das Behandlungsgut verschmutztem Dampf und dementsprechend verschmutztem Kondensat ohne eine Verschmutzung des Dampfkessel-Speisewassers zu einer Wärmerückgewinnung ausgenutzt werden kann.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß, ausgehend von dem ira Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 als bekannt vor-

ausgesetzten Verfahren durch die in dessen kennzeichnendem Teil wiedergegebene Lehre gelöst.

Das erfindungsgemäß einem Speicherbehälter zugeführte Kondensat kann auch verschmutzt sein, so daß es nicht mehr zur Speisung eines Dampfkessels verwendet wird. Trotzdem kann das gespeicherte Kondensat bei einem nächsten Aufheizvorgang zum Vorheizen der Behandlungsvorrichtung und des darin zu behandelnden Gutes weiterverwendet werden, zumal in der Regel davon ausgegangen werden kann, daß in der Behandlungs-Vorrichtung aufeinanderfolgend gleichartige Güter, beispielsweise zu vulkanisierende Gummikörper, behandelt werden. Im übrigen wird die Kondensatflüssigkeit bei dieser Weiterverwendung auf ein so niedriges Temperaturniveau abgekühlt, daß sie anschließend aus der Behandlungsvorrichtung abgeleitet und aus dem Verfahren ausgeschieden werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl bei einer indirekten Aufheizung, beispielsweise bei der Aufheizung eines Laminates in einer die Behandlungsvorrichtung bildenden Presse, als auch bei einer direkten Aufheizung des zu behandelnden Gutes, beispielsweise beim Aufheizen zu vulkanisierenden Gutes in einem Autoklaven, anwendbar. In seiner einfachsten Anwendungsform kann es auf eine Ausnutzung der Kondensatwärme beschränkt sein, in welchem Falle das behandelte Gut nach beendeter Aufheizung in freier Abkühlung abgekühlt wird.

Die Patentansprüche 2 bis 6 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, bei denen der Speicherbehälter auch Bestandteil eines an die Behandlungsvorrichtung in der aus der DE-OS 2943797 bekannten Weise anschließbaren Flüssigkeitskreislaufes mit Speicherbehältern sein kann, die jeweils zur Aufnahme von Wärmeträgerflüssigkeit eines unterschiedlichen Temperaturniveaus bestimmt sind. Der Behandlungsvorrichtung kann dann im Anschluß an die Heizphase Kühlwasser zugeführt v/erden, welches anschließend dem im Spei-

cherbehälter befindlichen Kondensat zugemischt oder in einem weiteren Speicherbehälter mit einem entsprechend niedrigeren Temperaturniveau aufgenommen wird, aus dem es bei einem nächsten Aufheizvorgang zur ersten Vorheizung der Behändlungsvorrichtung und des in diesem befindlichen Gutes verwendet wird.

Gutes.

In den Patentansprüchen 7 und .8 sind schließlich vorteilhafte Ausgestaltungen einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer ersten Ausführungsform einer zum Durchführen des Verfahrens bestimmten Vorrichtung mit zwei einem Autoklaven zugeordneten Speicherbehältern und einem liärmeträger-Leitungssystem, das außer einem Dampfan

schluß auch einen Kühlwasseranschluß zur erzwungenen Abkühlung des behandelten Gutes auf v/eist;

Fig. 1a bis 1g die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in jeweils einer von sieben aufeinanderfolgenden, schematisch veranschaulichten Verfahrensstufen, näm

lich zwei Vorheizstufen, einer Heizstufe, einer Dekompressionsstufe und drei Kühlstufen mit erzwungener Abkühlung des Gutes;

Fig. 1h dieselbe Vorrichtung in einer gegenüber der Kühlstufe gemäß Fig. 1f abgewandelten, in gleicher

Weise scheraatisch veranschaulichten Kühlstufe;

Fig. 2 in gleicher Schemadarstellung eine zweite Ausführungsform einer zum Durchführen des Verfahrens bestimmten Vorrichtung, die statt zwei Speicherbehältern lediglich einen solchen Behälter

aufweist;

Fig. 2a bis 2o die Vorrichtung gemäß Viq. 2 in einer ersten Betriebsweise in jeweils einer von fünf aufeinanderfolgenden, schematisch veranschaulichten Verfahrensstufen, nämlich einer Vorheizstufe, einer Heizstufe, einer Dekompres-

sionsstufe und zwei Kühlstufen mit erzwungener Abkühlung des Gutes;

Fig. 2f in gleicher Darstellung eine gegenüber der Kühlstufe gemäß Fig. 2d abgewandelte Kühlstufe;

Fig. 2g bis 2j die Vorrichtung gemäß Fig. 2 in einer

zweiten Betriebsweise in jeweils einer von vier aufeinanderfolgenden, schematisch veranschaulichten Verfahrensstufen, nämlich zwei Vorheiz-, stufen, einer Heizstufe und einer Dekompressionsstufe.

Einem in Fig. 1 dargestellten Autoklaven 1 ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zum direkten Aufheizen und direkten Abkühlen des darin zu behandelnden Gutes, beispielsweise zu vulkanisierender (nicht dargestellter) Gummikörper, zugeordnet, die außer einer von oben in den Autoklaven 1 einmündenden Zuführungsleitung 2 zum Zuführen von Heizdampf von einer nicht dargestellten üblichen Heizdampfquelle her und einer in die Zuführungsleitung 2 kurz vor dem Autoklaven 1 einmündenden Zuführungsleitung 3 zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit, z.B. von Kühlwasser, von einer äußeren (nicht dargestellten) Kühlflüssigkeitsquelle her noch ein weiteres, nachstehend näher erläutertes Viärmeträger-Leitungssystem mit zwei Speicherbehältern 4 und 5 aufweist und zur Ausnutzung des Wärmeinhaltes des beim Aufheizen des Gutes anfallenden Kondensats und zur Ausnutzung weiterer Wärme dient, die in der Abkühlphase vom Autoklaven 1 nebst Behandlungsgut abgegeben wird.

Ein in der Zuführungsleitung 2 vor der Einmündungsstelle . der Zuführungsleitung 3 befindliches Absperrorgan 6 und ein in der Zuführungsleitung 3 befindliches Absperrorgan 7 dienen dazu, dem Autoklaven 1 bei dessen Anwendung wahlweise Heisdampf oder Kühlwasser zuführen zu können. Eine an dem

3 — & —

im Autoklaven 1 befindlichen freien Ende der Zuführungsleitung 2 befindliche Düse 8 dient zum Versprühen des zugeführten Kühlwassers oder von Kondensat- oder einer sonstigen Wärmeträgerflüssxgkeit aus dem nachstehend näher beschriebenen Wärmeträger-Leitungssystern.

Das Wärmeträger-Leitungssystem umfaßt eine aus dem Autoklaven 1 unten herausführende Abführungsleitung 9, die über eine Zweigleitung 9a von oben in den Speicherbehälter 4 und über eine Zweigleitung 9b von oben in den Speicherbehälter 5 einmündet. In jeder der beiden Zweigleitungen 9a und 9b ist ein in seiner Anwendung nachstehend noch erläutertes Absperrorgan 10 bzw. 11 vorgesehen.

Vor den Zweigleitungen 9a und 9b zweigen von der Abführungsleitung 9 noch zwei weitere Zweigleitungen 12 und 13 ab, von denen die Zweigleitung 12 nach außen zu einem (nicht dargestellten) Abfluß führt, während die Zweigleitung 13 unter Umgehung des Absperrorgans 10 in die Zweigleitung 9a einmündet. Dabei befindet sich auch in jeder der beiden Zweigleitungen 12 und 13 ein Absperrorgan 14 bzw. 15, während in dem zwischen dem Absperrorgan 15 und der Einmündungsstelle in die Zweigleitung 9a befindlichen Teil der Zweigleitung 13 noch ein Kondensatableiter 16 angeordnet ist. Dieser kann entfallen, wenn der höchstmögliche Wasserspiegel des Speicherbehälters 4 niedriger liegt als die Unterkante des Autoklaven 1.

Schließlich sind beide Speicherbehälter 4 und 5 über einen unteren Auslaßstutzon 17 bzw. 18 an eine Rückführungsleitung 19 angeschlossen, die über ein Rückschlagventil 20 in die Zuführungsleitung 2 zwischen dem Absperrorgan 6 und dem Autoklaven Ί einmündet. In der Rückführungsleitung 19 ist zwischen der Einmündungsstelle des Auslaßstutzens 17 und dem Rückschlagventil 20 eine Förderpumpe 21 angeordnet und in jedem der Auslaßstutzen 17 und 18 ist noch ein Absperrorgan 22 bzw. 23 vorgesehen.

-J -

Die damit gegebene Anlage zum Aufheizen und Wiederabkühlen im Autoklaven 1 zu behandelnder Güter wird je Behandlungszyklus in sieben Behandlungsstufen betrieben, die nachstehend anhand der Tabelle I und der mit ihren Darstellungen den einzelnen Behandlungsstufen zugeordneten Fig. 1a bis 1g erläutert v/erden« Aus der Tabelle I können die den einzelnen Behandlungsstufen zugeordneten Betriebszustände der Pumpe 21 und der Absperrorgane sowie die Flüssigkeitsstände in den beiden Speicherbehältern 4 und 5 am Ende der jeweiligen Behandlungsstufe abgelesen werden, während aus den Fig. 1a bis 1g die den einzelnen Behandlungsstufen zugeordneten Dampf- und Flüssigkeitsbewegungen ersehen werden können. In diesen Figuren sind die von den Flüssigkeitsbewegungen betroffenen Laitungsteile der beiden Zuführungsleitungen 2 und 3 und des Wärmeträger-Leitungssystem gegenüber den weiteren Leitungsteilen jeweils stark ausgezogen dargestellt.

Fig. 1a veranschaulicht die erste Vorheizstufe zum Vorheizen des Autoklaven 1 und des zu behandelnden Gutes unter der Voraussetzung, daß dem beginnenden Behandlungszyklus bereits ein weiterer Behandlungszyklus vorausging, der zu einer entsprechenden Füllung der beiden Speicherbehälter 4 und 5 (vgl. Fig. 1g) mit unterschiedlich heißer Wärmeträgerflüssigkeit geführt hat, wie es nachstehend am Ende des jetzt begonnenen Behandlungszyklus beschrieben ist. Demgemäß ist der Speicherbehälter 4 beispielsweise zu 90% mit Wasser und zu 10% mit Kondensat einer gemeinsamen Temperatur von 120 bis 130⁰C (unter einem entsprechenden Überdruck) und der Speicherbehälter 5 mit Wasser einer Temperatur von beispielsweise 80⁰C gefüllt. Dabei ist es für die richtige Durchführung des Verfahrens unerheblich, ob das Kondensat während der Bedampfung des zu behandelnden Gutes, beispielsweise von zu vulkanisierenden Gummikörpern, von demselben her verschmutzt wurde. Der zur Vermeidung eines Verdampfens der im Speicherbehälter 4 befindlichen Flüssigkeit erforderliche überdruck bildet sich aus dem Ent

Spannungsdampf des Kondensats und kann bei Bedarf beispielsweise in nicht besonders dargestellter üblicher Weise durch Einspritzen von Kühlwasser auf den gewünschten Wert abgesenkt werden.

5	Behandlungs stufen	vorheizen I	darge stellt in Fig.	Tabelle I	! -.-. + -.+	J. —' τ "· ~ — — ^-	Puijpe = e-ingesch. = ausgasch.
10	1	vorheizen II	la	Behälterfül- Absperrorgane lung am Ende der Stufe + = offen + ν = voll - = geschl. 1 = leer 4 5 6 7 10 11 14 15 22 23	V """' "■ — -j- ·** -· -\|- —	V -+ - + --_-	- C.
	2	heizen	1b	V	V + -__- + __	V _+- + -__ +	+
	3	dekomprimie- ren	1c	• 1	etwa 1/4 3/4 - - --- + -+.	V -+ _ — -{---._	-
	4	vorkühlen	Id	1	V		+
15	3	kühlen I	1e	V	+ ■ ■
	δ	. (kühlen I altern.)	1f	V	-
	6a	kühlen II	1h	V	+
20	7		1g

In der ersten Behandlungsstufe wird die im rechten Speicherbehälter 5 befindliche Wärmeträgerflüssigkeit einer gegenüber der im Speicherbehälter 4 befindlichen Wärmeträgerflüssigkeit niedrigeren Temperatur, gemäß dem Ausführungsbeispiel Wasser einer Temperatur von etwa 80⁰C, zum Vox"heizen des im Autoklaven befindlichen Gutes bei dem aus der Tabelle ersichtlichen

Schaltzustand der Pumpe 21 und der Absperrorgane mittels der Düse 8 in den Autoklaven 1 eingesprüht, wodurch das Gut entsprechend aufgeheizt und das Wasser entsprechend abgekühlt wird. Das abgekühlte Wasser von beispielsv/eise etwa 40⁰C fließt anschließend durch die i^bführungsleitung 9 und die Zweigleitung 12 nach außen in den Abfluß ab.

In der in Fig. 1b dargestellten zweiten Behandlungsstufe wird die im linken Speicherbehälter 4 befindliche Wärmeträgerflüssigheit, gemäß dem Ausführungsbeispiel ebenfalls Wasser, welches eine Temperatur von etwa 120 bis 13O⁰C aufweist, durch die Rückführungsleitung 19 in den Autoklaven 1 .gepumpt und mittels der Düse 8 auf das zu behandelnde Gut zu dessen weiterer Aufheizung versprüht. Dabei kühlt sich das Wasser beispielsweise auf etwa 8O⁰C ab und fließt durch die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 9b in den Speicherbehälter 5 zurück.

In der in Fig. 1c dargestellten Heizstufe wird dem Autoklaven 1 von einem Heizkessel oder einer anderen geeigneten Heizdampfquelle her Heizdampf (Sattdampf) über die Zuführungsleitung 2 zugeführt, wodurch das zu behandelnde Gut auf die gewünschta Dehandlungstemperatur von beispielsweise 150 bis 16O⁰C aufgeheizt wird. Das bei diesem Schritt im Autoklaven 1 gebildete Kondensat, das durch das Behandlungsgut auch verschmutzt sein kann, wird mittels des der Dampftemperatur entsprechenden Druckes von etwa 6 bar durch die den Kondensatableiter 16 aufweisende Zweigleitung 13 in den Speicherbehälter 4 gedrückt und weist dort eine Temperatur von 120 bis 130°C auf. Dabei kann durch eine (nicht veranschaulichte) Einspritzung von Kühlwasser in den Speierbehälter 4 dafür gesorgt werden, daß der für die Arbeitsweise des Kondensatabieiters erforderliehe Differenzdruck stets vorhanden ist. Solche Maßnahmen sind nicht notwendig, falls das Kondensat durch Schwerkraft dem Behälter zufließen kann, d.h. ein Kondensatableiter nicht vorgesehen ist.

Nunmehr folgt nach beendeter Behandlung, d.B. Vulkanisation der Gummikörper, und nach Beendigung der Dampfzufuhr die Dokompressionsstufe, bei der gemäß Fig. 1d aus dem Speicherbehälter 5 so lange Wasser von etwa 80⁰C in den Autoklaven 1 gespritzt wird, bis der Druck das Autoklaven auf den Druck des Speicherbehälters 4 abgesenkt worden ist. Das

zunächst noch verdampfte und daraufhin wieder kondensierte Wasser gelangt durch die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 13 nebst Kondensatableiter 16 in den Speicherbehälter 4.

Bei der anschließenden, in Fig. 1e veranschaulichten Vorkühlstufe wird weiteres Wasser aus dem Speicherbehälter 5 in den Autoklaven 1 eingespritzt, wobei das aus dem Autoklaven 1 ' abfließende, entsprechend der weiteren Abkühlung des Gutes und des Autoklaven 1 aufgeheizte Wasser nunmehr ohne einen nennenswerten Überdruck gegenüber dem Druck im Behälter 4 entlang der Abführungsleitung 9 nebst Zweigleitung 9a in den dadurch wieder ganz gefüllten Speicherbehälter 4 zurückfließt.

In der folgenden ersten Kühlstufe wird gemäß Fig. 1f nunmehr auf das auf beispielsweise etwa 125°C abgekühlte Behandlungsgut Kühlwasser von außen über die Zuführungsleitung 3 zugeführt und über die Düse 8 auf das Gut versprüht. Das hierdurch bei einer weiteren Abkühlung des Behandlungsgutes auf etwa 100⁰C auf etwa 80⁰C aufgeheizte Wasser fließt durch die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 9b in den Speicherbehälter 5 ab, der hierdurch für einen nächsten Behandlungszyklus mit Wasser einer Temperatur von etwa 30⁰C gefüllt wird.

In der zweiten Kühlstufe wird schließlich gemäß Fig. 1g weiteres Kühlwasser durch die Zuführungsleitung 3 und die Düse 8 auf das Behandlungsgut aufgesprüht, das hierdurch weiterhin, beispielsweise bis auf etwa 40⁰C, abgekühlt wird. Das hierbei nur noch geringfügig aufgeheizte Kühlwasser" wird durch die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 12 in den Abfluß abgeleitet.

Da das Behandlungsgut nach seiner Vorkühlung (Fig. 1e) zunächst noch eine Temperatur von etwa 125°C aufweist, kann die an das Vorkühlen anschließende erste Kühlstufe (Fig. 1f) gemäß Fig. 1h auch so abgewandelt v/erden, daß vor oder zugleich

mit der Kühlwasserzuführung aus der Zuführungsleitung 3 und der anschließenden Abführung des durch das Behandlungsgut erwärmten Kühlwassers durch die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 9b von oben in den Speicherbehälter 5 hinein ■ auch das in demselben noch vorhanden gewesene restliche Wasser einer Temperatur von nur etwa 80⁰C mittels der Förderpumpe 21 durch die Rückführungsleitung 19 in den Autoklaven eingesprüht zur Temperaturerhöhung des aus dem Autoklaven austretenden Wassers und: daraufhin in einem Kreislauf gemeinsam mit dem Kühlwasser in den Speicherbehälter 5 zurückgeleitet wird.

Die in Fig. 2 dargestellte, dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Anlage dient ähnlich wie die Anlage gemaß Fig. 1 zum direkten Aufheizen und Abkühlen eines in einem Autoklaven zu behandelnden Gutes und unterscheidet sich von dar vorbeschriebenen Anlage lediglich durch eine etwas ,ein-

. fächere Ausbildung mit nur einem Speicherbehälter. Da die .

- ■- " - ■■■;■ ^l-,. Γ; - *-'' -r\iin> . <^uV.._ Anlage im übrigen mit der Anlage gemäß Fig. 1 übereinstimmt/ sind auch die Restandteile der Anlage mit den gleichen Besugszahlen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet. Da eine Zweigleitung zum zweiten Speicherbehälter entfällt, kann die aus dem Autoklaven 1 herausführende Abführungsleitung 9 hier ohne Verzweigung unmittelbar bis zum Speicherbehälter 4 führen und selbst das Absperrorgan 10 aufnehmen.

Für die Anlage sind zwei verschiedene Betriebsweisen beschrieben, von denen die erste aus der nachstehenden Tabelle Ii ersichtlich und anhand der Fig. 2a bis 2f wie folgt erläutert ist: ·

	darge stellt in Fig.	Tabelle II	Absperrorgane + = offen" + - = geschlossen - 6 7 10 14 15	Pumpe -r-1 ■ = eingesch. = ausgesch. ' 21 ■„>,;
Behandlungs- stufen	2a	Eehälterfül- lung am Ende der Stufe 4	W « .. . , I_n, „	+ :
1 vorheizen	2b	leer	+ - - - +	— ■■: oh-
2 heizen	2c	leer	- ₊ _ _ +
3 dekoraprimie- ren	2d	etwa 1/4	- ■ + + - -	-
4 kühlen I	2e	voll	- + - + -	-
5 kühlen II	2f	voll	- + + - -	+
4a (kühlen I altern.)	voll

Gemäß der Tabelle II und der Fig. 2a wird hier in einer
einzigen, mit der ersten Vorheizstufe des ersten Ausführungsbeispiels vergleichbaren Vorheizstufe Wasser einer Temperatur von beispielsweise etwa 100 ⁰C mittels der Förderpumpe 21 durch die Rückführungsleitung 19, das Rückschlagventil 20 und das
austrittsseitige Ende der Zuführungsleitung 2 in den Autoklaven 1 gefördert und dort durch die Düse 8 auf das zu behandelnde Gut gesprüht, welches dadurch eine erste Vorheizung erfährt. Das hierbei abgekühlte Wasser fließt aus der Abführungsleitung 9 und die anschließende Zweigleitung 12 nach
außen in einen Abfluss ab.

Die hier unmittelbar anschließende, in Fig. 2b veranschaulichte Heizstufe stimmt mit der in Fig. 1c dargestellten Heizstufe des ersten Ausführungsbeispiels vollständig überein, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschrei-

bung verzichtet werden kann.

In der folgenden, in Fig. 2c veranschaulichten Dekompressionsstufe erfolgt das Dekomprimieren durch über die Zuführungsleitung 3 von außen zugeführtes Kühlwasser, welches nach seiner Aüfheizung und zumindest teilweisen Verdampfung im Autoklaven 1 aus demselben in gleicher Weise wie bei der in Fig. 1d veranschaulichten Dekompressionsstufe des ersten Ausführungsbeispiels über die Abführungsleitung 9 und die Zweigleitung 13 mit dem darin befindlichen Kondensatableiter 16 in den Speicherbehälter 4 gedrückt wird. Auch hier kann über eine geeignete Kühlwassereinspritzung dafür gesorgt werden, daß der Druck im Speicherbehälter 4 beispielsweise 1,5 bar nicht überschreitet.

Eine anschließende, in Fig. 2d veranschaulichte erste Kühlstufe stimmt wiederum weitgehend mit der in Fig. 1f veranschaulichten ersten Kühlstufe des ersten Ausführungsbeispiels überein. Da im zweiten Ausführungsbeispiel nur ein Speicherbehälter 4 vorhanden ist, wird das von außen her über die Zuführungsleitung 3 zugeführte und durch die Düse 8 im Autoklaven 1 versprühte und durch das entsprechend abkühlende Behandlungsgut aufgewärmte Kühlwasser hier durch die Abführungsleitung 9 in den Speicherbehälter 4 bis zu dessen Füllung gefördert.

Die darauffolgende, in Fig. 2e veranschaulichte zweite Kühlstufe stimmt wiederum mit der in Fig. 1g veranschaulichten zweiten Kühlstufe des ersten Ausführungsbeispiels überein, weshalb auf eine diesbezügliche Erläuterung des zweiten Ausführungsbeispiels verzichtet werden kann.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung der ersten Kühlstufe möglich, wie sie in Fig. 2f veranschaulicht ist. Diese Abwandlung entspricht weitgehend der in

- 14

Fig. 1h veranschaulichten Abwandlung der ersten Kühlstufe des ersten Ausführungsbeispiels, wobei der Flüssigkeitskreislauf nunmehr durch den Speicherbehälter 4 geführt ist.

Die zweite Betriebsweise der in Fig. 2 dargestellten AnIage unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Betriebsweise vor allem dadurch, daß das Kühlwasser hier nach der Heizstufe lediglich zum Dekomprimieren verwendet und auf besondere nachfolgende Kühlstufen verzichtet wird. Die nachstehende Tabelle III veranschaulicht die hier vorgesehenen vier Behandlungsstufen in Verbindung mit zugeordneten Fig. 2g, 2h, 2i und 2j.

Tabelle III

Behandlungs- dargestufen stellt 15 in

1 vorheizen I 2g

2 vorheizen II 2h

3 heizen 2i

20 4 dekomprimieren 2j

Behälterfüllung am Ende
der Stufe

4

etwa 1/2
etwa 1/2
etwa 3/4

voll

Absperrorgane Pumpe
+ = offen + = eingesch. - = geschlossen - = ausgesch. _6 _7__20 1i4__15 21

,, ι _utm . ,.

Dazu wird nachstehend folgendes erläutert:

Gemäß Fig. 2g wird in einer ersten Vorheizstufe im Speicherbehälter 4 aus dem vorangegangenen Behandlungszyklus unter entsprechendem überdruck gespeichertes Wasser einer Temperatur von beispielsweise 120 bis 130⁰C mittels der Förderpumpe 21 durch die Rückführungsleitung 19 und die Düse 8 auf das zunächst noch kalte Behandlungsgut gesprüht und dadurch bis auf etwa 40⁰C abgekühlt, wonach es über die Abführungsleitung 9 und die Zweig-

leitung 12 in don Ab .I: lull abgelassen wird. Mit zunehmender AuJ:- heizung des Behandlungsgutes nimmt auch die Abkühlung des aufgesprühten Wassers derart ab, daß nunmehr in der in Fig. 2h veranschaulichten zweiten Vorheizstufe etwa 1/2 des Behälterinhaltes mit etwa noch 80⁰C über die Abführungsleitung 9 in einem Kreislauf in den Speicherbehälter 4 zur weiteren Verwendung zurückgepumpt werden kann.

Die einzige, in Fig. 2i veranschaulichte Heizstufe stimmt wiederum mit der in Fig. 2b veranschaulichten einzigen Heizstufe des zweiten Ausführungsbeispiels im wesentlichen überein. Da der Speicherbehälter 4 aber wegen des vorangegangenen Kreislaufbetriebes nicht leer war, wird er hier durch die Zuführung des Kondensats im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel auf ein höheres Niveau, beispielsweise etwa zu drei Viertel gefüllt.

Auch die in Fig. 2j veranschaulichte anschließende Dekompressionsstufe stimmt weitgehend mit der in Fig. 2c veranschaulichten Dekompressionsstufe des zweiten Ausführungsbeispiels überein. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß beim dritten Ausführungsbeispiel der Speicherbehälter 4 durch das Kondensat des hierbei verdampfenden Kühlwassers im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel nunmehr ganz gefüllt wird.

In den Darstellungen wurde davon ausgegangen, daß für den Ablauf des Kondensats und etwaiger weiterer Behandlungsflüssigkeit aus dem Autoklaven in den oder die Speicherbehälter und in den Abfluß ein natürliches Gefälle zur Verfügung steht und in dem Speicherbehälter zur Speicherung von Flüssigkeit mit einer oberhalb von deren Siedepunkt liegenden Temperatur der erforderliche überdruck vom Autoklaven her aufrechterhalten werden kann. Andernfalls wären in der Abführungsleitung

noch eine Abförderpunipe und weitere übliche Maßnahmen erforderlich, um im genannten Speicherbehälter den erforderlichen Überdruck sicherzustellen.

Das anhand der Fig. 2g bis 2j beschriebene einfachste Ausführungsbeispiel veranschaulicht, daß der grundsätzliche Erfindungsgedanke bereits bei einem Verfahren mit freier Abkühlung des behandelten Gutes und der Behandlungsvorrichtung vorteilhaft anwendbar ist. Indessen wird man die zugeordnete Vorrichtung bevorzugt entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zugleich zur Rückgewinnung von V7ärmeenergie aus den noch heißen behandelten Gut und der Behandlungsvorrichtung ausnutzen,.zumal sich hierbei etwa 50% dieser Energie zurückgewinnen läßt.

Leerseite

Claims

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Dipl.-Ing. Otmar Schäfer 82/0002

3000 München 80

Verfahren und Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Aufheizen von Gütern mit deren anschließender Abkühlung

Patentansprüche

1 * Verfahren zum aufeinanderfolgenden Aufheizen von Gütern in einer Behandlungsvorrichtung mittels Heizdampf aus einer Heizdampf quelle, wobei das beim Aufheizen eines Gutes anfallende Kondensat zur Ausnutzung seines Wärmeinhaltes in einem nachfolgenden Aufheizzyklus in einem Speicherbehälter gespeichert und das Gut nach jedem Heizzyklus abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat des Speicherbehälters der Behandlungsvorrichtung unmittelbar als Vorheizflüssigkeit zum Vorheizen des im nachfolgenden Zyklus aufzuheizenden Gutes zugeführt und nach seiner Abkühlung aus der Behandlungsvorrichtung und aus dem Verfahren ausgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Gut und die Behandiungsvorrichtung jeweils stufenweise aufgeheizt und anschließend stufenweise flüssigkeitsgekühlt. werden und der Speicherbehälter Bestandteile eines an die Behandlungsvorrichtung anschließbaren Flüssigkeitskreislaufes mit Speicherbehältern ist, die jeweils zur Aufnahme von Wärmeträgerflüssigkeit eines unterschiedlichen Temperaturniveaus bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Behandlungsvorrichtung anfallende Kondensat dem zur Aufnahme von

München: P. Kramer Dlpl.-lng. ■ W. Wcr.-r Di.nl. Priys. Dr. r<y. not. . Z. Hoifrsuinn Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. ßlmnbadi Dipl.-Ing. · P. Borgen Γτοί. Dr. jur.Dipl.-lntj., Pul.-Ar»=, Pni.-Anw. bi^ 197? · G. Zwirnf-r Dipl.-lay Difjl.-W.-ln9.

Wärmeträger!:lüssigkeit des höchsten Temperaturnivoaus bestimmten Speicherbehälter (4) zugeführt wird (Fig. 1 bis Fig, 1h).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gut und die Behandlungsvorrichtung jeweils stufenweise aufgeheizt und anschließend stufenweise flüssigkeitsgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorletzten Abkühlstufe Kühlflüssigkeit von einer äußeren Flüssigkeitsquelle in die Behandlungsvorrichtung eingeführt und nach ihrer Wärmeaufnahme vom abzukühlenden Gut und der Behandlungsvorrichtung dem Speicherbehälter bzw. dem Speicherbehälter des Wärmeträger-Flüssigkeitskreislaufes zugeführt wird, der zur Aufnahme von Wärrceträgerflüssigkeit des niedrigsten Temperaturniveaus bestimmt ist (Fig. 1f, 1h und 2c).
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Abkühlstufe ebenfalls Kühlflüssigkeit von einer äußeren Flüssigkeitsquelle der Behandlungsvorrichtung zugeführt und. nach ihrer Wärmeaufnahme vom abzukühlenden Gut aus der Behandlungsvorrichtung abgeleitet und aus dem Verfahren ausgeschieden wird (Fig. 1g und 2e).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorletzten Abkühlstufe in die Behandlungsvorrichtung außerdem auch noch Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Speicherbehälter zugeführt wird, der zur Auf-

.25 nähme von Wärmeträgerflüssigkeit des niedrigsten Temperaturniveaus bestimmt ist (Fig. 1h).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit direkter Aufheizung und gegebenenfalls zwangsweiser direkter Kühlung des Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Behandlungsvorrichtung eingeführte Wärmeträgerflüssigkeit auf das zu behandelnde Gut aufgesprüht wird.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mich einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer.an eine Heizdampfquelle anschließbaren Behandlungsvorrichtung, an die wenigstens ein zur Aufnahme einer Wärmeträgerflüssigkeit dienender Speicherbehälter anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (4) bzw. der zur Aufnahme von Wärmeträgerflüssigkeit des höchsten Temperaturniveaus bestimmte Speicherbehälter (4) an die Behandlungsvorrichtung (Autoklav 1) über einen Kondensatableiter (16) anschließbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsvorrichtung (Autoklav 1) an eine äußere Kühlflüssigkeitsquelle anschließbar ist.