DE3925775A1 - Vorrichtung mit temperatur-trenneffekt - Google Patents
Vorrichtung mit temperatur-trenneffektInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines abgekühlten und
eines erwärmten Gasstroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit dem Wirbelrohrprinzip wird unter Verwendung eines Wirbelrohrs, das
einen mechanisch einfachen Aufbau ohne bewegte Teile hat, ein Temperatur-
Trenneffekt bewirkt. Wenn Luft oder ein anderes Gas unter erhöhtem Druck
durch eine oder mehrere Einströmöffnungen tangential in ein Wirbelrohr
geblasen wird, so entsteht im Rohr ein wirbelförmiger Luftstrom, dessen Kern
niedrigere und dessen äußere Zonen höhere Temperaturen aufweisen als die
eingeblasene Luft. Die kältere Luft verläßt das Wirbelrohr durch eine Blende
direkt neben der Einströmöffnung, während die erwärmte Luft am anderen
Ende über eine Drossel ausströmt.
Bei geschlossener Drossel strömt die gesamte eingeblasene Luft, bei einer
geringen Absenkung ihrer Temperatur, durch die Blende aus. Bei vollständig
geöffneter Drossel wird im Rohr ein Unterdruck erzeugt, so daß Umgebungs
luft durch die Blendenöffnung eingesaugt wird. Ein besonderer Temperatur
effekt ist nicht zu beobachten. Durch zunehmendes Schließen der Drossel
vermindert sich der Unterdruck von der Blende, bis sich der Saugeffekt
umkehrt und je ein Teil der eingeblasenen Druckluft über die Drossel und die
Blende austritt. In diesem Zustand stellt sich der oben beschriebene Tem
peratur-Trenneffekt ein.
Der Nachteil der bisher bekannten Vorrichtungen, die den Wirbelrohreffekt
ausnutzen, besteht darin, daß der Temperatur-Trenneffekt für eine Vielzahl
von Anwendungen nicht ausreichend ist. Eine solche Vorrichtung ist bei
spielsweise in der DE-OS 36 00 147 offenbart. Wenn die bekannten Vorrich
tungen mit Druckluft von z. B. 10 bar arbeiten, so läßt sich nur ein Kaltluft
strom mit einer Temperatur von -35° Celsius erreichen, wobei ein Kaltluft
massenstrom von 1,5 g/sec erzeugt wird.
Diese Werte sind für viele Anwendungen nicht ausreichend, wo z. B. ein
Gegenstand, eine Probe oder ein Körperteil sehr schnell auf sehr tiefe
Temperaturen abzukühlen ist. Für viele dieser Anwendungen wird derzeitig
sogenanntes Kältespray verwendet, wobei die fluiden Partikel des Sprays nach
ihrem Austritt aus der Düse eine Temperatur von etwa -40° Celsius auf
weisen. Bei Kältespray, aber auch bei der Verwendung von flüssigem Stick
stoff als Kühlmittel besteht keine Möglichkeit, den Temperaturgrad der
Abkühlung gradgenau einzustellen.
Das Abkühlen mit Hilfe von Kältespray führt die Probleme der Entsorgung
der Spraydosen, der Verwendung von Fluorkohlenwasserstoffen als Kühl
und/oder Treibmittel und der gesicherten Bereitstellung der Dosen in einem
Betrieb nach sich.
Der Wärmeaustausch zwischen einem Fluid und einem Objekt ist wesentlich
günstiger, d. h. vollzieht sich schneller, als der Wärmeaustausch zwischen
einem Gas und einem Objekt. Deshalb muß eine Vorrichtung zum Abkühlen
auf der Basis des Wirbelrohreffekts in der Lage sein, einen Gasstrom mit
einer niedrigeren Temperatur und entsprechend großem Massenstrom zu
erzeugen, um das Kältespray als Mittel zum Kühlen ablösen zu können,
insbesondere was die Geschwindigkeit des Abkühlens angeht.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines abge
kühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung zu stellen, die das
Wirbelrohrprinzip ausnutzt, mit der sich wesentlich niedrigere Temperaturen
des Kaltluftstromes und ein wesentlich höherer Massenstrom des Kaltluft
stromes erreichen lassen als mit bisher bekannten Vorrichtungen, die das
Wirbelrohrprinzip ausnutzen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Verfügung zu stellen, die aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit in der Lage ist,
das bislang in Betrieben zur Abkühlung verwendete Kältespray abzulösen, und
zwar insbesondere in Betrieben, in denen Druckluft zur Verfügung steht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung
zum Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfü
gung zu stellen, die eine möglichst kompakte und bedienerfreundliche Bau
form hat, insbesondere um die Akzeptanz beim Bedienungspersonal zu
erhöhen, und die einen möglichst einfachen Aufbau hat, um Zusammenbau,
Wartung, etc. zu vereinfachen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung
zum Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfü
gung zu stellen, mit der sich die Temperatur des abgekühlten Gasstromes
gradgenau einstellen läßt.
Der Erfindung liegt weiterhin das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung
zu stellen, die als Grundelement nach dem Baukastenprinzip dient, so daß
sie für jede Applikation durch Verwendung eines geeigneten Vorsatzes
erweiterbar ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung
zu stellen, die einen Vorsatz verwendet, der einen abgekühlten oder erwärm
ten Gasstrom optimal zur punktuellen Kühlung von Objekten, insbesondere
von Gegenständen und Körperteilen, ausnutzt.
Der Erfindung liegt weiterhin das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung
zu stellen, die einen Vorsatz verwendet, mit dem sich Gegenstände, insbeson
dere längliche, zylinderförmige und rohrförmige Gegenstände, unter Verwen
dung eines abgekühlten Gasstromes schnell und gleichmäßig abkühlen lassen
und der so aufgebaut ist, daß das Einlegen von Gegenständen zum Abkühlen
in den Vorsatz bzw. das Herausnehmen der Gegenstände nach dem Abkühlen
unkompliziert ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung
zum Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfü
gung zu stellen die einen Vorsatz verwendet, mit dem sich Objekte, insbe
sondere Gewebeproben, unter Verwendung des abgekühlten Gasstromes in
kürzester Zeit vereisen lassen, und der so aufgebaut ist, daß eine frisch
entnommene Gewebeprobe auf einem Objektträger zusammen mit diesem in
den Vorsatz zum Zweck des Kühlens eingelegt werden kann und daß der
Objektträger mit der vereisten Gewebeprobe direkt in eine Vorrichtung zum
Schneiden der Gewebeprobe (Microtom) eingesetzt werden kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung
zu stellen die in einem Laborkühler eingesetzt werden soll, der kompakt und
bedienerfreundlich ist und die von der Vorrichtung erzeugte Kälteleistung
optimal ausnutzt.
Der Erfindung liegt weiterhin das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes zur Verfügung
zu stellen, die in einer Anlage zum Vereisen von Flaschenhälsen eingesetzt
werden kann, wo bislang ein Solebad mit einer Temperatur von -25° Celsius
verwendet wurde, um die Flaschenhälse abzukühlen.
Um diese Ziele zu erreichen, werden Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1,
25, 29, 35, 40, 43 vorgeschlagen, wobei besonders bevorzugte Ausführungs
formen in den verbleibenden Unteransprüchen angegeben sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt der gleichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zwar durch die Ebene I-I in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Düsenstück gemäß der ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine Vergrößerung des Querschnitts des Düsenstücks und des
Gegenrings der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in
ausgebautem Zustand;
Fig. 5a zeigt die Wirbelbremse gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung von dem Innenkanal aus gesehen;
Fig. 5b zeigt eine Draufsicht auf die Wirbelbremse gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Drosseleinrichtung aus
gesehen;
Fig. 6 zeigt den Patronenhalter gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in der Draufsicht, und zwar von dem Innenkanal aus
gesehen;
Fig. 7 zeigt im Querschnitt den auf die Austrittsdüse aufgesetzten Punkt
kühler gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 zeigt im Querschnitt das Trägerrohr des Punktkühlers gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 zeigt im Querschnitt die auf die Austrittsdüse aufgesetzte Einrich
tung zum Abkühlen von Gegenständen gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt im Querschnitt die auf die Austrittsdüse aufgesetzte Einrich
tung zum Einfrieren gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 11 ist ein Querschnitt, der gleichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zwar durch die Ebene I-I in Fig. 10;
Fig. 12 zeigt im Querschnitt den Laborkühler gemäß einer fünften Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein Querschnitt der gleichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zwar durch die Ebene I-I in Fig. 12;
Fig. 14 zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung gemäß einer
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein Querschnitt
durch die Ebene II-II in Fig. 16;
Fig. 15 ist ein Querschnitt der gleichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zwar durch die Ebene I-I in Fig. 16;
Fig. 16 zeigt ein Gefrierkarussell zum Abkühlen von Flaschenhälsen;
Fig. 17 zeigt ein Vergleichsdiagramm der Leistungsdaten einer herkömm
lichen Vorrichtung mit Temperatur-Trenneffekt und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Temperatur-Trenneffekt.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des Druckluftkälteerzeugers dargestellt,
der einen relativ langgestreckten Rohrkörper 1 aufweist, in dem an einem
Ende eine Düseneinrichtung 2 mit aufgesetzter Austrittsdüse 3 eingesetzt ist.
Am gegenüberliegenden Ende ist eine Wirbelbremse 4 mit anschließender
Drosseleinrichtung 5 eingesetzt. Auf die Drossel 5 ist ein Schalldämpfer 6
aufgesetzt.
Der Rohrkörper 1 weist einen Innenkanal 11 auf, der von einem Ende des
Rohrkörpers bis zum anderen Ende des Rohrkörpers durchgehend verläuft.
Der Innenkanal 11 weist zwei Abschnitte 111 und 112 auf, von denen der
Abschnitt 111 zylindrisch um eine Zentralachse A des Rohrkörpers ausgebil
det ist und von denen der andere Abschnitt 112, der an den Abschnitt 111
angrenzt, konisch ausgebildet ist, und zwar so, daß sich sein Querschnitt in
Richtung zum anderen Ende des Rohrkörpers, und zwar zur Wirbelbremse 4
hin, vergrößert.
In Höhe des zylindrischen Abschnittes 111 weist der Rohrkörper 1 ein
Ansatzstück 12 auf, in dem ein Zuführkanal 121 (Fig. 2) ausgebildet ist,
dessen Kanalachse parallel versetzt zur Zentralachse A des Innenkanals 11
liegt. An die Zufuhröffnung 125 des Zuführkanals 121 kann eine Druckluft
leitung zur Zuführung von Druckluft angeschlossen sein. Rechtwinklig zur
Zentralachse A des Innenkanals 11 ist zwischen Zuführkanal 121 und Innen
kanal 11 eine durch das Ansatzstück 12 hindurchgehende Ventilbohrung 122
vorgesehen, die mit dem Zuführkanal 121 verbunden ist, so daß Druckluft
vom Zuführkanal 121 in die Ventilbohrung 122 gelangen kann. In dem
Ansatzstück 12 ist ein Verbindungskanal 124 vorgesehen, der rechtwinklig
zum Zuführkanal und zur Ventilbohrung 122 verläuft, wobei die Symmetrie
achse C des Verbindungskanals 124 die Zentralachse A des Innenkanals 11
nicht schneidet. Der Verbindungskanal 124 stellt durch eine Öffnung 123
eine durchgängige Verbindung zwischen der Ventilbohrung 122 und dem
Innenkanal 11 her.
An den zylindrischen Abschnitt 111 des Innenkanals 11 schließt auf ent
gegengesetzter Seite zu den konischen Abschnitt 112 ein ringförmig umlau
fender Absatz 113 an, dessen Querschnittsdurchmesser größer ist als der
Querschnittsdurchmesser des zylindrischen Abschnitts 111 und dessen Quer
schnittsdurchmesser dem Außendurchmesser 221 des Gegenrings 22 entspricht.
Der Absatz 113 geht in eine ringförmige Nut 114 über, deren Querschnitts
durchmesser wiederum größer ist als der Querschnittsdurchmesser des Ab
satzes 113. An die Nut 114 schließt sich ein zur Zentralachse A abgestufter
zylindrischer Gewindeabschnitt 115 an, der bis zu einer ersten Endöffnung
des Innenkanals 11 verläuft.
Der Verbindungskanal 24 mündet auf Höhe der ringförmigen Nut 114 in den
Innenkanal 11 ein.
An den konischen Abschnitt 112 schließt in Richtung auf die zweite Endöff
nung des Innenkanals 11 ein zylindrischer Einpassabschnitt 116 an, der
abgestuft in einen zylindrischen Gewindeabschnitt 117 übergeht, dessen
Querschnittsdurchmesser größer ist als der des zylindrischen Einpaß
abschnitts 116. Der zylindrische Abschnitt 117 geht in die zweite End
öffnung des Innenkanals 11 über.
Durch die erste Endöffnung des Innenkanals 1 ist eine Düseneinrichtung 2 in
den Innenkanal 11 eingeführt, die einen Gegenring 22 und ein scheiben
förmiges Düsenstück 21 aufweist.
Das scheibenförmige Düsenstück 21 (Fig. 3, 4) ist im wesentlichen rotations
symmetrisch aufgebaut und hat eine durchgehende Zentralbohrung 211. Das
Düsenstück 21 hat eine Vorderfläche 212, die bei eingebautem Düsenstück 21
zum Gegenring 22 hinweist, und eine Rückfläche 213, die bei eingebautem
Zustand des Düsenstücks 21 zur Endöffnung des Innenkanals 11 weist. Auf
der Vorderfläche 212 erhebt sich ein einstückig mit dem Düsenstück ausge
bildeter Außenring 214, der mit dem Außenkante 215 des scheibenförmigen
Düsenstücks stumpfendig fluchtet und der eine ringförmig umlaufende Flanke
216 aufweist, die von der Außenkante 215 in Richtung der Zentralbohrung
211 des Düsenstücks 21 und zwar zur Vorderfläche hin abfällt. Die abge
schrägte Flanke 216 verläuft nicht bis zur Vorderfläche 212, vielmehr geht
die Flanke 216 über eine Innenkante 217 in die vordere Fläche 212 über.
Der Außenring 214 weist eine Vielzahl von Nuten 215 auf, die durchgehend
von der Außenkante 215 zur Innenkante 217 des Außenrings verlaufen. Die
Nute 215 durchschneiden auch die Flanke 216. Die Nute 215 verlaufen im
wesentlichen tangential zur Innenkante 217 des Außenrings 214. Die Nute
215 verlaufen durch den gesamten Außenring 214 durchgehend von der Flanke
216 bis auf Höhe der Vorderfläche 212 des scheibenförmigen Düsenstücks.
Zur Zentralbohrung 211 hin ist eine ringförmige Erhöhung 219 ausgebildet,
deren Oberfläche radial nach außen gekrümmt in die Vorderfläche mit einem
Krümmungsradius R1 übergeht und radial nach innen spitzwinklig bzw.
scharfkantig in die Zentralbohrung 211 übergeht.
An der Rückfläche des Düsenstücks 21 ist außenumfänglich eine ringförmige
Schulter 220 ausgebildet, die zur Zentrierung des Düsenstücks 21 dient.
Der Gegenring 22 der Düseneinrichtung 2 ist als Gegenstück zum Düsenstück
21 ausgebildet. Er weist eine umlaufende Ringflanke 222 auf, die radial
gesehen von einer Ringaußenkante 221 nach innen ansteigt und die gleiche
Steigung hat, wie die Flanke 216 des Düsenstücks 21. Rechtwinklig an die
Ringaußenkante 221 schließt ein Ringboden 224 an, der senkrecht zur Symme
trieachse der Düseneinrichtung 2 verläuft. Der Ringboden 224 geht in die
eine Ringinnenkante 225 über, die einen zylindrischen Abschnitt des Gegen
rings 22 bildet. An die Ringinnenkante 225 schließt sich eine Ringkrümmung
223 an, die sich zur Ringflanke 222 erstreckt und einen Krümmungsradius R2
aufweist, der gleich ist dem Krümmungsradius R1 der Erhöhung 219 des
Düsenstücks 21.
Durch das Zusammenspiel der konkav gekrümmten Erhöhung 219 und der
gegenüberliegenden Ringkrümmung 223 erfährt das aus den Tangentialkanälen
215 strömende Gas eine axiale Komponente ohne Strömungsabriß in Richtung
auf den Innenkanal 11. In dieser Ausführungsform basieren die Krümmungen
auf Kreisabschitten, es sind jedoch selbstverständlich auch andere Form
gebungen (ellipsoid, hyperbelartig, etc.) in der Düseneinrichtung 2 denkbar,
um dem Gas auf geeignete Weise eine axiale Komponente mitzuteilen.
Bei eingebauter Düseneinrichtung 2 sitzt der Gegenring 22 mit seinem
Ringboden 224 und seiner Ringaußenkante 221 in dem Absatz 113 des Innen
kanals 11 des Rohrkörpers 1. Die Ringinnenkante 225 fluchtet dabei mit dem
zylindrischen Abschitt 111 des Innenkanals 11.
Die in dieser Ausführungsform durch das Zusammenspiel von Düsenstück 21
und Gegenring 22 gebildeten Tangentialkanäle 218 haben einen im wesent
lichen rechteckigen Querschnitt. Es sind jedoch auch kreisförmige, ovale
oder dreieckige Querschnitte denkbar.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist das Düsenstück 21 einstückig
mit der Austrittsdüse 3 verbunden und der Gegenring 22 ist einstückig mit
dem Rohrkörper 1 ausgebildet.
Die rotationssymmetrische Austrittsdüse 3 weist einen innenliegenden und
durchgehenden Austrittskanal 31 auf, der im wesentlichen konisch ausgebildet
ist, wobei dessen Querschnitt sich von einer der Düseneinrichtung zuge
wandten Eintrittsöffnung 33 zu einer der Düseneinrichtung abgewandten
Austrittsöffnung 32 vergrößert, wobei der Durchmesser der Eintrittsöffnnung
33 dem Durchmesser der Zentralbohrung 211 des Düsenstücks 21 entspricht.
Außenumfänglich ist die Austrittsdüse 3 mit einem Gewinde 34 versehen, das
zum zylindrischen Gewindeabschnitt 115 des Rohrkörpers 1 paßt. Die Aus
trittsdüse 3 hat eine Stirnseite 35, die rechtwinklig zur Symmetrieachse der
Austrittsdüse 3 verläuft und die mittig die Eintrittsöffnung 33 aufweist. Die
Stirnseite 35 ist außenumfänglich abgestuft, so daß ein ringförmig umlaufen
der Anschlag 36 ausgebildet ist, der in das Außengewinde 34 übergeht.
Im eingeschraubten Zustand paßt die Stirnseite 35 zwischen die Schulter 220
des Düsenstücks 21 ein und sitzt auf der Rückfläche 213 des Düsenstücks 21
auf. Durch das Einschrauben der Austrittsdüse 3 übt diese mit ihrer Stirn
seite 35 Druck auf die Rückfläche des Düsenstücks 21 aus, so daß das
Düsenstück 21 mit seiner Flanke 216 auf die Ringflanke 222 des Gegenrings
22 der Düseneinrichtung 2 gepreßt wird. Dies führt zu einem abgedichteten
Sitz des Düsenstücks 21 im Rohrkörper 1, so daß Druckluft nur durch die
Nute 218 des Düsenstücks 21 in den Innenkanal 11 eintreten kann. Die
Schulter 220 des Düsenstücks 21 wird dabei gegen den Anschlag 36 der
Austrittsdüse 3 gepreßt, was zu einer Zentrierung des Düsenstücks 21 gegen
über dem Gegenring 22 und auch der Austrittsdüse 3 beiträgt.
Der Außenumfang der Austrittsdüse 3 geht in einen von dem Innenkanal 11
abgewandten und bis zur ausgangsseitigen Stirnseite reichenden Abschnitt in
einen Stutzen 37 über, der zylinderförmig ausgebildet ist und einen geringe
ren Außendurchmesser hat als der Außenabschnitt der Austrittsdüse 3 mit
denn Außengewinde 34. Der Durchmesser des Stutzens 37 ist nur wenig
größer als der größte Innendurchmesser des Austrittskanals 31, so daß der
Stutzen 37 wie ein Rohrfortsatz aussieht.
Im eingebauten Zustand der Düseneinrichtung 2 und der Austrittsdüse 3 ist
ein umlaufender Ringkanal 5 gebildet, der im wesentlichen von der Außen
kante 215 des Düsenstücks 21 den Innenflächen der ringförmigen Nut 114 des
Rohrkörpers 1 und dem Anschlag 36 der Austrittsdüse 3 begrenzt ist. Der
Ringkanal 5 verläuft rechtwinklig zur Zentralachse A des Rohrkörpers 1.
Druckluft kann somit über den Zuführkanal 121, die Ventilbohrung 122, den
Verbindungskanal 124 in den Ringkanal 5 strömen und von da über die
tangential verlaufenden Nute 215 in den Innenkanal 11 strömen.
In der Ventilbohrung 122 ist ein Schieberventil als Schalter 7 eingesetzt, mit
dem der Druckluftstrom in den Innenkanal 11 des Rohrkörpers 1 unter
brochen werden kann. Das Schieberventil besteht aus einer Ventilachse 71,
die an ihren Achsenenden jeweils mit einem Außengewinde versehen ist und
die etwa auf halber Länge eine kegelförmig ringförmig um die Achse laufende
Verdickung 72 hat, die als Anschlag für eine erste Nutringdichtung 73 dient.
Auf der Ventilachse 71 sind zusätzlich eine zweite Nutringdichtung 74 und
eine dritte Nutringdichtung 75 angeordnet, und zwar jeweils benachbart zu
den Außengewinden der Ventilachse 71. Die Nutringdichtungen weisen
jeweils eine ringförmig umlaufende Nut auf, die bei Druckbeaufschlagung eine
Aufspreizung der Nut und damit der Dichtung bewirkt, so daß eine maximale
Dichtwirkung der jeweiligen Nutringdichtung erzeugt wird. Je eine Nutring
dichtung läuft frei, was die Betätigungskraft des Schiebeventils 7 um 30%
vermindert.
Auf die Außengewinde an den Enden der Ventilachse 71 sind Abschlußstücke
77 und 76 aufgeschraubt, die zum einen jeweils einen Anschlag für die zweite
Nutringdichtung 74 bzw. für die dritte Nutringdichtung 75 bilden und deswei
teren jeweils einen äußeren Anschlag aufweisen, der verhindert, daß die
Ventilachse 71 bei Betätigung des Schieberventils aus der Ventilbohrung 125
herausgeschoben werden kann.
Die in Fig. 2 gezeigte Stellung entspricht der Durchlaßstellung des Schie
berventils, wobei Druckluft, die dem Zuführkanal 121 zugeführt wird, über
die Zuführöffnung 125 und die Öffnung 123 in den Verbindungskanal 124
strömen kann und von dort weiter in den Ringkanal 8, um den Innenkanal 11
zu erreichen. In der Durchlaßstellung dichten die dritte Nutringdichtung 75
und die zweite Nutringdichtung 74 gegen einen Austritt von Druckluft aus
der Ventilbohrung 122, und zwar zwischen den Abschlußstücken 76 und 77
und der Ventilbohrung 122, ab.
Zum Unterbrechen des Druckluftstromes wird das Abschlußstück 77 bis zum
Anschlag eingeschoben wobei die erste Nutringdichtung 73 die Verbindung
zu der Öffnung 123 abdichtet und damit auch gegen einen Austritt von
Druckluft aus der Ventilbohrung 122 auf seiten des Abschlußstückes 76. Die
zweite Ringnutdichtung 74 dichtet wiederum gegen Austritt von Druckluft auf
der Seite des Abschlußstückes 77 ab.
In den zylindrischen Einpaßabschnitt 116 des Innenkanals 11 ist eine Wirbel
bremse 4 (Fig. 5) eingepaßt, die einstückig ausgebildet ist und im wesent
lichen aus einem Zylinder besteht, der vier von einer Kanalseite 41, die dem
Innenkanal 11 zugewandt ist, zu einer Drosselseite 42 durchgehende Bohrun
gen 43 aufweist. Die Mittelpunkte von jeweils zwei dieser Bohrungen liegen
auf einem Durchmesserstrahl der Wirbelbremse 4, wobei sich die beiden
Durchmesserstrahlen rechtwinklig schneiden und Stege zwischen den Bohrun
gen stehenbleiben. Um die Symmetrieachse der Wirbelbremse herum bleibt
somit ein im Querschnitt sternförmiger Teil 44 stehen dessen Zacken in die
Stege zwischen den Bohrungen 43 übergehen. Auf der Kanalseite 41 weist
die Wirbelbremse 4 um ihre Symmetrieachse herum eine weitere Bohrung 45
auf, die etwa bis zur Mitte entlang der Symmetrieachse ausgeführt ist,
wodurch die Wirbelbremse 4 kanalseitig einen Hohlraum mit einem Quer
schnitt hat, der einem vierblättrigen Kleeblatt ähnelt. Drosselseitig ist
entlang der Symmetrieachse der Wirbelbremse 4 eine zentrale Gewindebohrung
46 vorgesehen, deren Querschnitt die Querschnitte der benachbarten Bohrun
gen 43 nicht schneidet.
Die Drosseleinrichtung 5 weist einen Drosselkegel 51 und ein zylindrisches,
rotationssymmetrisches Gegenstück 52 auf, das mit einem Außengewinde 523
in den zylindrischen Gewindeabschnitt 117 des Innenkanals 11 verstellbar
einschraubbar ist.
Der Drosselkegel hat einen Gewindestutzen 511, mit dem er in die Gewinde
bohrung 46 fest eingeschraubt ist. Der Gewindestutzen 511 ist einstückig mit
einem Drosselkörper verbunden, der rotationssymmetrisch um eine Symmetrie
achse herum ist, wobei ein Längsschnitt durch den Drosselkörper entlang
dessen Symmetrieachse im wesentlichen einer Raute mit mehr oder weniger
abgerundeten Ecken entspricht. An seiner weitesten Stelle, und zwar in
senkrechter Richtung zur Symmetrieachse des Drosselkegels gesehen, weist
der Drosselkegel einen etwas größeren Durchmesser auf als der Abstand
zwischen den Mittenachsen jeweils zweier gegenüberliegender Bohrungen 43
in der Wirbelbremse 4 und einen größeren Durchmesser als eine Bohrung 522
des Gegenstücks 52.
Mit dieser - auch als doppelkegelförmig zu bezeichnenden - Gestalt weist
der Drosselkegel 51 eine dem Innenkanal 11 abgewandte Kegelfläche 512 auf,
die zunächst mit einer bestimmten Steigung zur Zentralachse A hin verläuft,
in ihrem letzten Abschnitt jedoch nicht spitz endet, sondern abgerundet ist.
Das Gegenstück 51, das mit seinem Außengewinde verstellbar in den zylindri
schen Gewindeabschnitten 117 einschraubbar ist, weist eine zentrale, mit der
Zentralachse A koaxiale Längsbohrung 522 auf. Die Bohrung 522 ist an ihrer
dem Innenkanal 11 zugewandten Seite mit einer Phase versehen, die als
Gegenflanke 521 zu der Kegelfläche 512 des Drosselkegels 51 dient. Wenn
das Gegenstück 52 soweit in den Rohrkörper 1 eingeschraubt wird, daß die
Gegenflanke 521, die gleiche Steigung hat wie die Kegelfläche 512, auf der
Kegelfläche 512 unter Druck zum Anliegen kommt, wird die Öffnung des
Innenkanals 11 auf dieser Seite des Rohrkörpers 1 vollständig abgedichtet.
Das Gegenstück 52 weist auf seiner dem Innenkanal 11 abgewandten Seite
außenumfänglich eine Abdrehung 524 auf.
Auf das dem Innenkanal 11 abgewandte Ende des Gegenstücks 52 ist ein
Schalldämpfer 6 (Fig. 6) aufschraubbar, der aus einem Patronenhalter 62 und
einer Patrone 61 besteht. Die Patrone 61 ist vorzugsweise eine Sinter
patrone.
Der Patronenhalter 62 ist becherförmig und weist ein an die Becheröffnung
angrenzendes Innengewinde 621 auf. Das Innengewinde 621 paßt auf das
Außengewinde 523 des Gegenstücks 52. Der Patronenhalter 62 weist in
Längsrichtung 4 Luftschlitze 622 auf, die durchgehend vom Boden des
becherförmigen Patronenhalters 62 bis nahezu an den Rand der Becheröffnung
reichen. Die Luftschlitze 622 sind symmetrisch zur Zentralachse A angeord
net.
In dem Patronenhalter 62 kann eine Patrone 61 eingeführt werden, die
gleichfalls becherförmig ausgebildet ist und deren Außendurchmesser etwas
kleiner ist als der Innendurchmesser des Patronenhalters. Der Innendurch
messer der Patrone 61 entspricht dem Außendurchmesser der Abdrehung 524
an dem Gegenstück 52. Somit dient die Querkante der Abdrehung 524 als
Anschlag für die Patrone 61, wenn der mit der Patrone 61 versehene Patro
nenhalter 62 auf das Gegenstück 52 aufgeschraubt wird.
Für die Austrittsdüse 3 kann ein Kaltluftschalldämpfer (nicht gezeigt) vor
gesehen sein, der aus einem Rohrstück, einem Ansatzstück und einer Innen
muffe besteht.
Das rotationssymmetrische Rohrstück verfügt an einem Ende über ein Innen
gewinde, durch das das Rohrstück auf die Austrittsdüse 3 aufgeschraubt
werden kann.
Das rotationssymmetrische Ansatzstück hat einen durchgehenden Innenkanal
und bildet an einer Stirnseite einen Stutzen aus, der dem Stutzen 37 der
Austrittsdüse 3 entspricht. An einen Außenabschnitt des Ansatzstücks zur
anderen Stirnseite hin ist eine zylindrische Abdrehung vorgesehen durch die
das Ansatzstück in das Rohrstück eingepaßt werden kann, und zwar in das
nicht mit dem Innengewinde versehene Ende des Rohrstücks, so daß der
Stutzen des Ansatzstücks den Stutzen 37 der Austrittsdüse 3 ersetzt.
Die rotationssymmetrische Innenmuffe hat eine in Längsrichtung durch
gehende Durchbrechung und einen Außendurchmesser, der dem Innendurch
messer des Rohrstücks entspricht. Die Innenmuffe ist in das Rohrstück
eingeführt, und zwar etwa bis zur Mitte des Rohrstücks. Dadurch werden in
dem Rohrstück zwei unterschiedlich große Kammern ausgebildet, die aufgrund
ihres Volumens jeweils unterschiedliche Frequenzen dämpfen.
Durch Verwendung des Kaltluftschalldämpfers dann die Lautstärkeentwicklung
der Vorrichtung erheblich gesenkt werden.
Besonders gute Leistungen der Vorrichtung ergeben sich bei folgender
Dimensionierung der Vorrichtung:
- - Das Verhältnis von Durchmesser der Zentralbohrung 211 des Düsenstücks 21 zum Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 111 des Innenkanals 11 kann im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 3 liegen.
- - Das Verhältnis von Eintrittsquerschnitt des tangentialen Kanals 218 zum Austrittsquerschnitt des Tangentialkanals 218 kann im Bereich von 2 : 1 bis zu 4 : 1 liegen.
- - Das Verhältnis von Durchmesser der Zentralbohrung 211 zur Länge des Innenkanals 11, und zwar zwischen Düseneinrichtung 2 und Wirbelbremse 4, kann im Bereich von 1 : 17 bis zu 1 : 20 liegen.
- - Die Steigung des konischen Abschnitts 112 des Innenkanals 11 kann im Bereich von 8% bis 12% liegen.
- - Die Steigung des Austrittskanals 31 der Austrittsdüse 3 kann im Bereich von 6% bis 15% liegen.
- - Das Verhältnis der Längen des zylindrischen Abschnitts 111 und des konischen Abschnitts 112 kann im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 liegen.
- - Die Gesamtquerschnittsfläche aller Tangentialkanäle 218, und zwar jeweils der kleinsten Querschnitte, zum Gesamtquerschnitt des zylindrischen Abschnitts 111 kann im Bereich von 1 : 12 bis 1 : 16 liegen.
- - Das Verhältnis des Durchmessers der Innenkante 217 zum Durch messer des zylindrischen Abschnitts 111 kann im Bereich von 1,4 : 1 bis 1,55 : 1 liegen.
In dieser Ausführungsform wird die Vorrichtung zum Erzeugen eines abge
kühlten und eines erwärmten Gasstromes ausschließlich zum Erzeugen eines
abgekühlten Gasstromes verwendet. Durch Einstellen der Drosseleinrichtung,
also durch Rein- bzw. Rausdrehen des Gegenstücks 52 gegenüber dem fest
stehenden Drosselkegel 51 kann eine gradgenaue Einstellung der Aus
trittstemperatur des Kaltluftstromes erreicht werden.
Wenn man den Schalldämpfer 6 wegläßt, oder eine speziell auf diesen Zweck
gerichtete Ausführungsform eines Schalldämpfers verwendet, so kann die
Vorrichtung selbstverständlich auch zum Erwärmen genutzt werden. Alle im
Nachfolgenden erläuterten Anwendungsbeispiele können selbstverständlich auf
entsprechende Anwendungen unter Verwendung des Warmluftstromes umge
dacht werden. Nach dem Wirbelrohrprinzip kann die Vorrichtung bei geöff
neter Drosseleinrichtung 5 auch als Pumpe eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das bislang beschriebene Ausfüh
rungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind für bestimmte Anwendungen kon
struktive oder auch gestalterische Lösungen denkbar, die z. B. in bezug auf
die Bedienfreundlichkeit oder Ästhetik besser geeignet sind. So könnte der
Rohrkörper die Form einer Pistole haben, wobei der Abzug der Pistole den
Schalter 7 betätigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird über die Zufuhröffnung 125
Druckluft (vorzugsweise mit 6 bar bis 10 bar) zugeführt. Bei geöffnetem
Schalter 7 gelangt die Druckluft über den Verbindungskanal 124 in den
Ringkanal 8. Die im Ringkanal 8 umlaufende Druckluft wird in die Tangen
tialkanäle gepreßt, die durch die Nuten 218 im Düsenstück und die Ringflanke
222 des Gegenrings geformt sind. Die Tangentialkanäle haben einen derarti
gen Verlauf, daß ihre jeweilige Mittenachse schräg auf die Vorderfläche 212
des Düsenstücks 21 gerichtet ist. Die tangential bezüglich der Innenkante
217 des Düsenstücks 21 schräg auf die Vorderfläche 212 des Düsenstücks 21
auftreffenden Druckluftströme, die durch die Querschnittsverjüngung eine
Beschleunigung bis zur Schallgeschwindigkeit erfahren haben, werden durch
die Ringkrümmung 223 des Gegenrings 22 und die Krümmung der Erhöhung
219 des Düsenstücks 21 so auf ihren weiteren Verlauf in dem Innenkanal 11
gerichtet, daß eine wesentliche Verbesserung bezüglich des Temperatur-
Trenneffektes zu beobachten ist. Diese Verbesserung basiert unter anderem
darauf, daß die Gasströme im Entspannungsbereich im Innenkanal 11 eine
Geschwindigkeit im Überschallbereich erlangen.
Durch die scharfe Kante der Erhöhung 219 gegenüber der Zentralbohrung 211
des Düsenstücks 21 wird eine verbesserte Trennung zwischen dem Warm
luftstrom, der schraubenförmig in der Innenoberfläche des Innenkanals in
Richtung auf die Drosseleinrichtung 5 strömt, und dem gegenläufig in Rich
tung auf die Austrittsdüse 3 strömenden Kaltluftstroms erreicht.
Durch die Aufweitung des Austrittskanals 31 der Austrittsdüse 3 in Richtung
auf die Austrittsöffnung 32 wird erreicht, daß an den Stutzen 37 Einrichtun
gen angeschlossen werden können, die zur Weiterleitung des Kaltluftstromes
einen größeren Innendurchmesser haben, was einen geringeren Leitungswider
stand für den Gasstrom bewirkt.
Durch die Konusform des Abschnitts 112 und die Wirbelbremse 4 kann eine
wesentliche Baulängenverkürzung (bis zu 30%) erreicht werden, ohne die
Kaltluftleistung (Massenstrom×Temperatur) zu vermindern. Weiterhin kann
durch die konische Aufweitung des Abschnitts 112 und die Wirbelbremse 4
erreicht werden, daß die Wärmeentwicklung auf der Seite des Austritts der
erwärmten Luft wesentlich reduziert ist (von 110° Celsius Austrittstemperatur
auf 70° Celsius Austrittstemperatur, bei gleichbleibender Kälteleistung).
Durch die Wirbelbremse 4, die auf der Seite des Rohrkörpers 1 angeordnet
ist, wo die Warmluft austritt, wird erreicht, daß der schraubenförmig in dem
Innenkanal umlaufende Warmluftstrahl eine Strömungsrichtung erhält, die im
wesentlichen parallel zu der Zentralachse A des Rohrkörpers 1 verläuft.
Durch die Kleeblatt-Form des Querschnitts der Wirbelbremse 4 zum Innen
kanal 11 hin ist ein wesentlich verbesserter Temperatur-Trenneffekt gegen
über bislang verwandten kreuzartigen Querschnitten zu beobachten.
Durch das Doppelkegelprofil des rückseitig in die Wirbelbremse 4 einge
schraubten Drosselkegels 51 wird ein strömungsgünstiger Verlauf des die
Drosseleinrichtung 5 passierenden Warmluftstromes erzielt.
Der Schalldämpfer 6 ist für die Wärmetrennfunktion der Vorrichtung nicht
erforderlich. Mit ihm läßt sich jedoch die Lautstärke-Entwicklung der
Vorrichtung wesentlich mindern. So beträgt die Lautstärke-Entwicklung der
Vorrichtung bei voller Leistung (Druckluft: 10 bar) ohne Schalldämpfer etwa
92 dB, mit Schalldämpfer nur 65 dB. Wenn Druckluft mit weniger Druck
(z. B. 5 bar) zugeführt wird, kann die Lautstärke-Entwicklung mit dem
Schalldämper bis auf Bürolautstärke (ca. 45 dB) gesenkt werden. Bei diesem
Druck hat der Kaltluftstrom noch eine Temperatur von etwa -24° Celsius.
Bei voller Leistung, also bei der Zufuhr von Druckluft mit 10 bar und einer
Temperatur um 20° Celsius kann mit der beschriebenen Ausführungsform ein
Kaltluftstrom mit -50° Celsius und einem Massenstrom von 4,8 g/sec (vgl.
oben: 1,5 g/sec; -35°C) erreicht werden.
Fig. 17 zeigt ein Vergleichsdiagramm der Leistungsdaten einer herkömm
lichen Vorrichtung mit Temperatur-Trenneffekt und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Temperatur-Trenneffekt. Es werden der Kaltluftmassenstrom
M (in g/sec) über der Zeit (in min) und die Tempertur T (in ° Celsius) des
Gasstromes über der Zeit (in min) verglichen.
Die gepunktete Linie M1 repräsentiert den erreichbaren Kaltluftmassenstrom
einer herkömmlichen Vorrichtung. Die durchgezogene Linie M2 zeigt den
erreichbaren Kaltluftmassenstrom der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die durchgezogene Linie T1 repräsentiert die Temperatur des Kaltluftstromes
einer herkömmlichen Vorrichtung. Die strich-punktierte Linie T2 zeigt die
Temperatur des Kaltluftstromes der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung hat gegenüber Kältemaschinen, die eine lange Vorlaufzeit
benötigen, den Vorteil, daß die volle Kälteleistung praktisch sofort nach dem
Einschalten zur Verfügung steht; insofern ist die Vorrichtung bevorzugt dort
einsetzbar, wo eine schnelle Abkühlung erforderlich ist.
Da das vom Kompressor gelieferte Gas häufig mit hohen Temperaturen (bis
zu 80° Celsius) beaufschlagt ist, kann vor die Vorrichtung mit Temperatur-
Trenneffekt ein Wärmetauscher geschaltet werden, der das primäre druck
beaufschlagte Gas auf Raumtemperatur (ca. 20° Celsius) abkühlt, bevor es in
den Zuführkanal 121 geführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) sind das Düsenstück 21
und die Austrittsdüse 3 einstückig ausgebildet, und der Gegenring 22 ist
einstückig mit dem Rohrkörper 1 verbunden.
Der Rohrkörper 1, die Austrittsdüse 3, das Gegenstück 52 und der Patronen
halter 62 sind vorzugsweise aus Kunststoff, in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform aus POM.
Das Düsenstück 21, der Gegenring 22, die Wirbelbremse 4, der Drosselkegel
51, die Ventilachse 71 und die Abschlußstücke 76, 77, sind vorzugsweise aus
Metall, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus Messing.
Mit der beschriebenen Ausführungsform sind Anwendungen möglich, bei denen
ein Kaltluftstrom direkt auf ein Objekt zu leiten ist. Diese Anwendungen
können sich z. B. im medizinischen Bereich auf die äußerliche Kältebehandlung
(Rheuma, Betäubung, Blutstillung), in der Zahntechnik über das Abkühlen von
Wachsformen etc., in der Elektronik auf das Abkühlen von heißen Bauelemen
ten (Testphase), in der Autoindustrie auf die Vergaserabkühlung (Kaltstart
simulation), in der Maschinenbauindustrie auf die Vereisung von Bauteilen
jeglicher Art (insbesondere bei Passungen) und in der Elektrotechnikindustrie
auf das Prüfen, Einstellen und Eichen von Sensoren (insbesondere Tempera
tursensoren) erstrecken.
Da die Vorrichtung gemäß der beschriebenen Ausführungsform insbesondere
durch die Ausgestaltung der Austrittsdüse 3 mit ihrem Außengewinde 34 und
dem Anschlußstutzen 37 als Grundelement nach dem Baukastenprinzip ausge
staltet ist, können auf die Austrittsdüse die verschiedensten, an die jeweilige
Anwendung adaptierten Vorsätze angebracht werden.
Als Beispiel für solche Anwendungsvorsätze werden im folgenden ein Punkt
kühler, eine Einrichtung zum Abkühlen von Gegenständen, ein Laborkühler
und eine Einrichtung zum Einfrieren von Objekten beschrieben.
Zunächst wird der als Punktkühler zu verwendende Vorsatz beschrieben (Fig.
7, 8).
In manchen Anwendungsfällen ist jedoch das direkte Aufstrahlen von Kaltluft
nicht erwünscht. Vielmehr soll eine punktuelle Abkühlung erreicht werden,
indem ein wärmeleitendes Element mit punktförmiger Oberfläche direkt auf
ein Objekt gehalten wird, wobei das wärmeleitende Element vorher bzw.
währenddessen zu kühlen ist.
Der Punktkühler besteht aus einem Trägerrohr 91, einer etwa in der Mitte
des Trägerrohrs angeordneten Muffe 92 und einem am Ende des Trägerrohrs
angeordneten wärmeleitenden Element, einem Kühlknopf 93.
Das Trägerrohr 91 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und weist drei
Abschnitte auf. Ein Anschlußabschnitt 911, der in eine Öffnung des Träger
rohrs übergeht, ist innenseitig mit einem Innengewinde versehen, durch das
das Trägerrohr 91 auf die Austrittsdüse 3 aufgeschraubt werden kann. Der
Anschlußabschnitt 911 geht über einen Verjüngungsabschnitt 912, der den
Querschnitt des Trägerrohrs 91 konisch verkleinert, in einen wiederum zylin
derförmigen Halteabschnitt 913 über. Die Öffnung des Trägerrohrs 91 an
dem Halteabschnitt 913 ist durch den Kühlknopf 93 geschlossen. Hierzu ist
der Halteabschnitt 913 mit einem Innengewinde 916 versehen, in das der mit
einem Außengewinde versehene Kühlknopf 93 eingeschraubt werden kam.
Das Trägerrohr 91 weist in dem Anschlußabschnitt 911, und zwar in Nach
barschaft zu dem Verjüngungsabschnitt 912 vier Austrittsbohrungen 914 auf,
die umfänglich gleichmäßig ausgeführt sind.
Die Muffe 92 ist gleichfalls mit einem Außengewinde versehen und in das
Innengewinde des Anschlußabschnitts 911 eingeschraubt, und zwar soweit, daß
sie die Austrittsbohrungen 214 gerade nicht verdeckt. Die Muffe 92 ist mit
einem durchgehenden Innenkanal 921 versehen, der in einem Abschnitt zu der
Austrittsdüse 3 hin einen Durchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser
des Stutzens 37 der Austrittsdüse 3 entspricht. Der Innenkanal geht über
einen Anschlag 924 auf einen geringeren, jedoch weiterhin zylindrischen
Querschnitt über, so daß das Aufschrauben des Punktkühlers 9 auf die
Austrittsdüse 3 durch den Anschlag 924 begrenzt ist.
Der Innenkanal 921 der Muffe 92 endet in Richtung auf den Kühlknopf 93 in
einem Austritt 922. Der Außenumfang der Muffe 92 ist von denn Austritt 922
zu dem Außengewinde 925 der Muffe 92 konkav gewölbt, so daß axial gesehen
auf der Höhe des Verjüngungsabschnitts 912 ein konisch oder gekrümmt
ansteigender Kanal zu den Austrittsbohrungen 914 entsteht.
Der Kühlknopf 93 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und
weist zwei Stirnflächen 931, 935 auf. Die der Muffe zugewandte Stirnfläche
935 weist einen zentral von ihr abstehenden Zapfen 932 auf und bildet von
dem Zapfen 932 radial nach außen hin ein muldenförmig gekrümmtes Profil
133 aus. Die andere der Muffe abgewandte Stirnfläche 931 bildet in der
Mitte eine punktförmige abgeflachte Erhöhung 936 aus, wobei die Abflachung
zur Applikation auf ein zu kühlendes Objekt dient. Der Kühlknopf 93 ist
soweit in den Halteabschnitt 913 eingeschraubt, bzw. der Halteabschnitt 913
weist eine solche Länge auf, daß das Ende des Zapfens 932 kurz vor dem
Austritt 922 der Muffe 92 liegt. Der Zapfen 932 ist an seinem Ende abge
rundet ausgeformt.
Mit dieser Anordnung verläuft ein aus der Austrittsdüse 3 kommender Kalt
luftstrahl durch die Muffe hindurch direkt auf den Zapfen 932, strömt direkt
an diesem vorbei und wird durch die Strömungsmulde 933 außen an dem
ankommenden Kaltluftstrom vorbeigelenkt, so daß er in den konusförmigen
Kanal, der von dem gekrümmten Muffenabschnitt 923 und der Innenseite des
Verjüngungsabschnitts 912 gebildet wird, eintritt und über die Austritts
öffnung 914 aus dem Punktkühler austritt.
Durch die besondere Ausgestaltung des Kühlknopfes 93 in Verbindung mit der
Anordnung der Muffe 92 wird eine größtmögliche Oberfläche des Kühlknopfes
92 von dem ankommenden Kaltluftstrahl überstrichen, so daß eine optimale
Kälteleistung auf den Kühlknopf übertragen wird, so daß dieser an seiner
abgeflachten Applikationsfläche Temperaturen von bis zu -50° Celsius
erreicht.
Indem die Applikationsfläche 936 z. B. auf bestimmte Körperstellen gehalten
wird, können eine punktuelle örtliche Betäubung und/oder Blutstillung erzielt
werden. Die Applikationsfläche läßt sich entsprechend dem Anwendungs
bedarf sowohl in verschiedenen Durchmessern als auch in verschiedenen
Formen (plan, konvex, konkav) ausbilden.
In Fig. 9 ist eine Einrichtung zum Kühlen von Gegenständen, insbesondere
von rohrförmigen oder zylinderförmigen Bauteilen, gezeigt, die als Vorsatz
für die Vorrichtung zur Erzeugung eines abgekühlten und eines erwärmten
Gasstromes eingesetzt werden kann.
Die Einrichtung 10 weist ein Kühlrohr 101, eine Anschlußmuffe 102, die in
dem Kühlrohr 101 auf der Seite des Eintritts des abgekühlten Gasstromes
angeordnet ist, und eine Spannmuffe 103 auf, die am gegenüberliegenden
Ende des Kühlrohrs 101 angeordnet ist.
Das Kühlrohr 101 weist an seinen beiden Enden jeweils ein Innengewinde
auf. Zumindest das Innengewinde auf der Seite des Eintritts des abgekühlten
Gasstromes paßt mit dem Außengewinde 34 der Anschlußdüse 3 zusammen.
Vorzugsweise ist das Kühlrohr 101 zylinderförmig und die Innengewinde
haben die gleiche Steigung und den gleichen Durchmesser.
Die Anschlußmuffe 102 ist rotationssymmetrisch und mit einem Außengewinde
versehen welches mit dem eintrittsseitigen Innengewinde des Kühlrohrs 101
zusammenpaßt. Die Anschlußmuffe 102 hat einen durchgängigen koaxial zur
Kühlrohrachse liegenden Innenkanal, wobei ein der Eintrittsseite des abge
kühlten Gasstromes zugewandter Abschnitt des Innenkanals einen Innen
durchmesser hat, der dem Außendurchmesser des Stutzens 37 der Austritts
düse entspricht. Die dem Gaseintritt abgewandte Stirnseite 105 der Muffe
102 hat eine konisch nach innen laufende Form. Die Anschlußmuffe 102 wird
in das Kühlrohr 101 eingeschraubt und besitzt bezüglich diesem eine ortsfeste
Lage.
Die Spannmuffe 103 ist rotationssymmetrisch mit einem durchgehenden
koaxial zu der Achse des Kühlrohrs 101 verlaufenden Innenkanal und besitzt
ein Außengewinde, das dem Innengewinde des Kühlrohrs 101 entspricht. Die
dem Gaseintritt abgewandte Stirnseite der Spannmuffe 103 weist eine ring
förmige Verdickung 107 auf, die als Anschlag dient, wenn die Spannmuffe 103
in das Kühlrohr 101 eingeschraubt wird. Die dem Gaseintritt zugewandte
Stirnseite 104 der Spannmuffe 103 hat ebenso wie die Anschlußmuffe 102 eine
konisch nach innen verlaufende Form.
Das Kühlrohr 101 weist in einem Mittelbereich - etwa zwischen den zwei
Muffen - eine radial nahezu bis zur Zentralachse des Kühlrohrs 101 verlau
fende Ausnehmung auf, so daß der Innenraum des Kühlrohrs 101 zwischen
den zwei Muffen 102, 103 zugänglich ist. In dieser Ausführungsform der
Einrichtung zum Kühlen von Gegenständen, die selbstverständlich auch zum
Erwärmen von Gegenständen eingesetzt werden kann, eignet sich insbeson
dere zur Abkühlung von rohrförmigen Bauteilen. Ein rohrförmiges Bauteil
wird durch die Ausnehmung 106 in das Innere des Kühlrohres 101 gebracht
und anschließend wird die Spannmuffe 103 in das Kühlrohr 101 eingedreht, so
daß das Rohr zwischen den zwei Muffen festgelegt ist. Durch die konische
Ausgestaltung der jeweiligen Stirnseiten 104, 105 der Muffen 102, 103 wird
ein rohrförmiger Gegenstand dabei zentrierend bezüglich der Zentralachse des
Kühlrohrs 101 festgelegt.
Die Rohrendstirnseiten sitzen nun abdichtend gegen die konischen Flächen
104, 105 der Muffen 102, 103 und ein aus der Austrittsdüse 3 kommender
Kaltluftstrom wird durch den Innenkanal der Muffe 102, durch das abzuküh
lende Rohrbauteil und durch den Innenkanal der Spannmuffe 3 nach außen
geleitet. Die Muffen 102, 103 sind vorzugsweise aus einem nicht bzw.
schlecht wärmeleitenden Material, was dazu führt, daß ein Großteil der
vorbeiströmenden Kälteenergie des Gases auf den Rohrgegenstand übergeht.
Nach dem Abkühlen kann dieser leicht durch Lockern der Spannmuffe 103
herausgenommen werden.
Es ist klar, daß die relative Beweglichkeit der Muffen zueinander nicht nur
durch Gewinde gelöst werden kann, sondern z. B. auch durch eine federnde
Bajonetteinrichtung.
In einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung zum Kühlen von Gegen
ständen werden zylinderförmige bzw. stabförmige Gegenstände abgekühlt.
Diese Ausführungsform ist nicht gezeigt, entspricht jedoch weitestgehend der
ersten Ausführungsform zur Abkühlung von rohrförmigen Gegenständen.
Unterschiedlich ist nur, daß die Muffen 102, 103 zur Leitung des abgekühlten
Gasstromes keine zentralen Innenkanäle, sondern parallel zur Zentralachse
verlaufende Kanäle aufweisen, wobei in der Anschlußmuffe 102 ein ent
sprechender Übergang von der zentral eintretenden Kühlluft (aus dem
Stutzen 37) zu den parallel verlaufenden Kühlkanälen erfolgen muß. Die
Stirnseiten 104, 105 der Muffen 102, 103 sind in dieser Ausführungsform im
Zentralbereich der Stirnseiten konisch ausgebildet, so daß ein stabförmiger
Gegenstand zentrierend bezüglich der Zentralachse des Kühlrohrs zwischen
den Muffen eingespannt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist klar, daß die Ausnehmung 106 während des
Kühlvorganges abgedichtet sein muß. Ansonsten würde das aus der
Anschlußmuffe 102 strömende Kühlgas zum großen Teil durch die Ausnehmung
weichen und nicht in die Kanäle der Spannmuffe gelangen. Eine parallel zum
stabförmigen Gegenstand verlaufende Strömungsrichtung des Kühlgases wäre
nicht gewährleistet. Eine solche Abdichtung kann jedoch einfach durch z. B.
eine Klappe mit in axialer Richtung halbkreisförmigem Profil vorgesehen
werden, die entweder mittels eines federnden Scharniers oder mittels Füh
rungsschienen von einer abdichtenden Lage in eine den Innenraum des
Kühlrohrs 101 freilegende Lage gebracht werden kann und umgekehrt.
In Fig. 10 und 11 ist eine Einrichtung 300 zum Einfrieren von Objekten
insbesondere von Gewebeproben gezeigt, die als Vorsatz für die Vorrichtung
zur Erzeugung eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes eingesetzt
werden kann.
Die Einrichtung 300 zum Einfrieren weist ein Frostergehäuse 302, einen
Gehäusedeckel 301, ein das Gehäuse 302 und den Deckel 301 verbindendes
federndes Scharnier 303, eine Spannschraube 304 und einen Objektträger 305
auf.
Das Frostergehäuse 302 bildet einen im wesentlichen quaderförmigen nach
oben geöffneten Innenraum aus. An zwei gegenüberliegenden oberen Seiten
kanten dieses Innenraums sind jeweils mittig konkave bzw. rundliche Aus
nehmungen 311 ausgebildet.
Der Objektträger 305 besteht aus einem Trägerboden 311 sowie zwei senk
recht von dem Trägerboden 305 nach unten abknickenden Trägerseitenwänden
314 und bildet somit im Querschnitt ein im wesentlichen umgekehrt U-
förmiges Profil aus (Fig. 11). In Längsrichtung (Fig. 10) ist der Träger
boden zu beiden Seiten etwas länger als die Trägerseitenwände 314. Die
Trägerseitenwände 314 haben eine solche Länge und eine solche Höhe, und
der Trägerboden 313 hat eine solche Breite, daß der Objektträger 305 genau
so in den Innenraum des Frostergehäuses 302 paßt, daß der Trägerboden 313
den Innenraum im wesentlichen abdeckt. In Längsrichtung, also dort, wo der
Trägerboden 313 über die Trägerseiten 314 übersteht, deckt der Trägerboden
die Ausnehmungen 311 nicht vollständig ab, so daß eine Strömungsverbindung
entsteht.
Das Frostergehäuse 302 weist in Längsrichtung (Fig. 10) unterhalb des
Innenraumes des Frostergehäuses 302 eine Zuführbohrung 306 auf, die in
ihrem ersten Abschnitt eine Aufbohrung 312 hat. Die Aufbohrung 312 hat
einen solchen Durchmesser und eine solche Länge, daß sie den Stutzen 37
der Austrittsdüse 3 aufnehmen kann. Der Durchmesser der Zuführbohrung
306 entspricht dem Durchmesser der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 3.
Die Zuführbohrung 306 ist durch drei Einströmkanäle 307 mit dem Innenraum
des Frostergehäuses 302 verbunden. Die Einströmkanäle 307 liegen in
Längsrichtung mittig unterhalb des Objektträgers 305.
Das Frostergehäuse 302 weist in Querrichtung (Fig. 11) auf der Höhe der
Trägerseitenwände 314 eine durchgehende Bohrung 315 mit einem Innen
gewinde auf. Durch die Bohrung 315 kann eine Spannschraube 304
geschraubt werden, um den Objektträger 305 bezüglich des Frostergehäuses
302 festzulegen. Dies ist u.a. deshalb vorteilhaft, da der Objektträger 305
nicht durch die von unten mit hoher Geschwindigkeit einströmende abgekühl
te Luft abheben kann.
Der Gehäusedeckel 301 weist zentral über dem Objektträger 305 eine Bohrung
als Abluftöffnung 309 auf. Der Gehäusedeckel 301 ist durch ein federndes
Scharnier 303 mit dem Frostergehäuse 302 verbunden und zwischen diesen ist
eine Dichtung 310 vorgesehen. Der Gehäusedeckel 301 weist zum Innenraum
des Frostergehäuses 302 hin eine quaderförmige Ausnehmung auf, die im
Querschnitt größer ist als die Fläche des Trägerbodens 313 und die eine
Tiefe hat, die wesentlich größer ist als die abzukühlende Probe.
Wenn nun abgekühltes Gas aus der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 3 in
die Zuführbohrung 306 strömt, wird das Gas über die Einströmkanäle 307
auf die Unterseite des Trägerboden 313 gelenkt. Somit ist eine Kühlung der
zu kühlenden Probe bzw. des kühlenden Objekts von unten gewährleistet, da
der Objektträger 305 vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material
besteht. Im folgenden strömt das Gas zwischen dem Trägerboden 313 und
den Oberflächen der Ausnehmungen 311 aus dem Inneren des Frostergehäuses
302 und wird in die quaderförmige Ausnehmung des Gehäusedeckels 301
gelenkt. Die Abluftöffnung 309 liegt zentral über dem Objektträger 305,
weswegen abgekühlte Gas direkt an dem Objekt vorbei über die Öffnung 309
abgeführt wird. Eine Kühlung des Objekts findet also auch direkt von oben
statt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Objektträger gleich
zeitig als Unterlage in einem Microtom, d. h. einer Einrichtung zum feinen
Schneiden bzw. Hobeln von Gewebeproben einsetzbar.
Zum dünnen Schneiden von Gewebeproben, wie es für die mikroskopische
Analyse von Gewebeproben notwendig ist, muß man die Gewebeproben vorher
einfrieren. Eine frische Gewebeprobe wird auf den Objektträger 305 gelegt,
der Objektträger 305 wird in das Frostergehäuse 302 eingesetzt und mit der
Spannschraube 304 in dem Gehäuse 302 festgelegt. Der Gehäusedeckel 301
wird abdichtend zugeklappt und anschließend wird die Vorrichtung zum
Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten Gasstromes mittels des
Ventils 7 eingeschaltet. Die Gewebeprobe wird innerhalb kürzester Zeit
eingefroren. Anschließend wird der Deckel 301 aufgeklappt, der Objektträger
305 wird entnommen und direkt in ein Microtom gesetzt, wo die vereiste
Probe fein geschnitten wird.
In den Fig. 12 und 13 ist ein Laborkühler 400 gezeigt, bei dem die
Vorrichtung zum Erzeugen eines gekühlten und eines erwärmten Gasstromes
eingesetzt wird.
Der Laborkühler 400 weist ein Laborkühlergehäuse 401 mit einem Deckel 402
auf. Das Laborkühlergehäuse 401 ist in mehrere Kammern unterteilt. Eine
im unteren Teil des Gehäuses 401 angeordnete Arbeitskammer 404 beherbergt
die Vorrichtung zum Erzeugen eines erwärmten und eines abgekühlten
Gasstromes. Über einen Druckluftanschluß 409, der in der Gehäusewand
sitzt, kann der in der Arbeitskammer 404 angeordneten Vorrichtung primäres
druckbeaufschlagtes Gas zugeführt werden. Das von der Vorrichtung erzeug
te, aus der Drosseleinrichtung 5 strömende erwärmte Gas wird direkt über
eine Öffnung (nicht gezeigt) abgeführt. Das von der Vorrichtung erzeugte,
aus der Austrittsdüse 3 austretende abgekühlte Gas wird einem Steigrohr
405, welches in einer weiteren Kammer 416 des Laborkühlers 400 angeordnet
ist, zugeführt.
Zwischen den Druckluftanschluß 409 und den Zuführkanal 121 der Vorrich
tung ist ein Wärmetauscher 408 eingebracht. Der Wärmetauscher 408 besteht
aus einer fünf Windungen aufweisenden Ringspirale, in der das primäre
druckbeaufschlagte Gas geführt wird. Der Wärmetauscher 408 ist in
Strömungsrichtung mit einem Anschluß 412 für das primäre druckbeaufschlag
te Gas verbunden, der dieses in den Zuführkanal 121 weiterleitet. In wenig
stens einer Seitenwand der Arbeitskammer 404, in der Nähe des Bodens der
Arbeitskammer 404, ist eine Öffnung 415 vorgesehen, so daß die Arbeits
kammer 404 in Strömungsverbindung mit der Außenwelt steht. Die Vorrich
tung zum Erzeugen eines erwärmten und eines abgekühlten Gasstromes ist
ortsfest nahe der Arbeitskammer 404 angeordnet, und zwar längs zu einer
Seitenwand der Arbeitskammer 404, so daß das Schiebeventil 7 durch einen
Schiebeventilbetätiger 410 ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Der Schie
beventilbetätiger 410 ist in Fig. 12 schematisch angedeutet.
Das Laborkühlergehäuse 401 ist über der Arbeitskammer 404 in eine zentrale
Kühlkammer 403 und eine sich rings um diese erstreckende Isolationskammer
416 unterteilt. Zwischen der Kühlkammer 403 und der Arbeitskammer 404 ist
ein Durchbruch vorgesehen, der von oben mit einer Lochplatte 407 abgedeckt
ist. Die Isolationskammer 416 und die Arbeitskammer 404 sind mit Ausnahme
eines Durchbruches für das Steigrohr 405 nicht verbunden. Die Kühlkammer
403 und die Isolationskammer 416 sind nach oben geöffnet, wobei die äußeren
Seitenwände der Isolationskammer 416 des Laborkühlergehäuses 401 höher
reichen als die inneren Wände, die die Isolationskammer 416 von der Kühl
kammer 403 trennen. Oberhalb der Isolationskammer 416, auf der Höhe der
Innenwände, ist ein Einströmringkanal 406 angeordnet. Der Einströmring
kanal 406 ist mit dem Steigrohr 405 verbunden, welches zentral in einem
Seitenabschnitt der Isolationskammer 416 von der Arbeitskammer 404 aus
nach oben steigt. Der Einströmringkanal 406 ist im Querschnitt kreisförmig
und weist schräg nach innen und unten weisende, senkrecht zur Rohrachse
angebrachte Schlitze 413 auf.
Oberhalb der Isolationskammer 416 und der Kühlkammer 403 ist ein beide
Kammern 416, 403 abdichtender Deckel 402 vorgesehen, der im geöffneten
Zustand das Einlegen von abzukühlenden Objekten in die Kühlkammer 403
auf die Lochplatte 407 erlaubt.
Die Isolationskammer 416 sowie die Unterseite des Deckels 402 sind mit einer
Isolierung 411 versehen, so daß die Kühlkammer 403 optimal gegen die
Außenwelt isoliert ist. Die Isolierung besteht vorzugsweise aus Schaum- oder
Fasermaterial. Beim Betrieb des Laborkühlers 400 wird primäres druckbeauf
schlagtes Gas über den Druckluftanschluß 409 dem Laborkühler zugeführt.
Dieses gelangt über den Wärmetauscher 408 in die Vorrichtung zum Erzeugen
eines erwärmten und eines abgekühlten Gasstromes, wobei der erwärmte
Gasstrom direkt an die Außenwelt abgeleitet wird und der abgekühlte Gas
strom einem Steigrohr 405 zugeführt wird, welches das abgekühlte Gas nach
oben in einen Einströmringkanal 406 leitet. Das abgekühlte Gas tritt aus den
Schlitzen 413 des Einströmringkanals 406 aus und strömt in die Kühlkammer
403. Im weiteren strömt das abgekühlte Gas an einem abzukühlenden Objekt
vorbei durch die Löcher der Lochplatte 407 in die Arbeitskammer 404 und im
weiteren an dem Wärmetauscher 408 vorbei zu der Austrittsöffnung 415 im
unteren Bereich der Arbeitskammer 404.
Da das abgekühlte Gas in der Kühlkammer 404 nur einen Teil seiner
Kälteenergie an eine auf Lochplatte 404 liegende Probe abgeben kann, hat
der von der Lochplatte 407 in die Arbeitskammer 404 einströmende Gasstrom
noch eine wesentlich niedrigere Temperatur als das primär zugeführte
druckbeaufschlagte Gas. Da das abgekühlte Gas in der Arbeitskammer an der
Ringspirale des Wärmetauschers 408 vorbeigeleitet wird, wird das primäre
Gas vor dem Eintritt in die Vorrichtung zum Erzeugen eines abgekühlten und
eines erwärmten Gasstromes vorgekühlt. Somit erhöht sich der Wirkungsgrad
der Vorrichtung erheblich.
Durch die kompakte Bauform des Laborkühlers 400 ist eine Einrichtung für
jegliche Art von Laborbetrieb geschaffen, die bei großer Benutzerakzeptanz
das schnelle und unkomplizierte Abkühlen von Objekten erleichtert. Beispiel
haft sei die Verwendung in einem Dentallabor erwähnt, wo filigrane Wachs
formen schnell von ihrer formbaren Temperatur auf eine Temperatur gebracht
werden müssen, wo die Wachsformen kaum mehr gegen äußere Einwirkung
empfindlich sind.
In den Fig. 14 bis 16 ist eine Anwendung der Vorrichtung zum Erzeugen
eines erwärmten und eines abgekühlten Gasstromes in einer Flaschenhalsver
eisungsanlage gezeigt.
Bei der Flaschengärung von Sekt werden die Flaschen zur Gärung durch
eine Metallkappe 606 verschlossen auf dem Kopf gelagert. Im Verlauf der
Flaschengärung setzt sich innen auf der Metallkappe Hefe ab. Diese Hefe
kann entfernt werden, indem man den Flaschenhals vereist, so daß sich im
Flaschenhals ein Pfropf aus gefrorenem Sekt bildet. In diesem Zustand kann
die Metallkappe 606 abgenommen werden, und die Hefe entfernt werden.
Anschließend wird der Sektkorken in den Flaschenhals "geschossen", der den
gefrorenen Pfropf in das Innere der Flasche befördert.
Die einzufrierenden Flaschen werden auf dem Kopf in ein sich drehendes
Gefrierkarussell (Fig. 16) gesteckt. Unterhalb des Gefrierkarussells ist ein
Kaltluftringkanal 601 angeordnet, und zwar so, daß die einzufrierenden
Flaschenhälse in den Ringkanal 601 reichen. Die Abdichtung des Ringkanals
601 wird gegen das Karussell mit Hilfe einer Gleitdichtung 602 gelöst und
gegen Austritt nach oben durch an dem Flaschenkörper anliegende Ringdich
tungen 607 gelöst. Der Ringkanal 601 ist bezüglich des Gefrierkarussells
ortsfest und ist durch eine Trennwand 605 unterbrochen. Die Trennwand 605
ist vorzugsweise als Klappe ausgebildet, so daß beim Auftreffen von Flaschen
auf die Trennwand das Gefrierkarussell nicht abgebremst werden muß,
sondern weiterlaufen kann, da die Flaschenhälse die Trennwand aufklappen,
wonach diese wieder zurückklappt. Beim normalen Betrieb werden die
Flaschen jedoch nach einer Umdrehung des Gefrierkarussells entnommen, da
sich der Pfropf dann bereits vollständig gebildet hat. Die Klappenfunktion
der Trennwand gewinnt ihre Bedeutung also erst bei einem Fehler des
Bedienpersonals oder dergleichen. Der Ringkanal ist zumindest an seinen
nicht nach oben zeigenden Seiten mit einer Isolierung 604 ummantelt.
Die Vorrichtung zum 00587 00070 552 001000280000000200012000285910047600040 0002003925775 00004 00468Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten
Gasstromes ist so an dem Ringkanal 601 in der Nähe der Trennwand 605
angebracht, daß die abgekühlte Luft in den Ringkanal 601 strömt, und zwar
vorzugsweise gegen die Umdrehungsrichtung des Gefrierkarussells. Die
abgekühlte Luft durchläuft den Innenkanal, bis sie auf die andere Seite der
Trennwand auftrifft und tritt dort nach oben aus dem Ringkanal 601 aus.
Claims (47)
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines abgekühlten und eines erwärmten
Gasstromes,
- - mit einem Rohrkörper (1), der einen durchgehenden Innenkanal (11) mit zwei Endöffnungen aufweist,
- - mit einer Drosseleinrichtung (5), die an einer Endöffnung des Innenkanals (11) angeordnet ist,
- - mit einer Blende, die eine zentrale Blendenöffnung (211) hat und die an der anderen Endöffnung der Innenkanals (11) angeordnet ist,
- - mit mindestens einem Tangentialkanal (218), der in der Nähe der Blende angeordnet ist und über den druckbeaufschlagtes Gas tangen tial in den Innenkanal (11) auf der Höhe der Blende einführbar ist, wodurch nach dem Wirbelrohrprinzip durch die Blendenöffnung (24) der Blende ein abgekühlter Gasstrom aus dem Innenkanal (11) austritt und an der Drosseleinrichtung (5) ein erwärmter Gasstrom aus dem Innenkanal (11) austritt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tangentialkanal (218) einen Querschnitt hat, der sich zum
Innenkanal (11) hin verjüngt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Düseneinrichtung (2) vorgesehen ist, in der der Tangentialkanal
(218) und die Blende integriert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düseneinrichtung (2) ein Düsenstück (21) aufweist,
daß das Düsenstück (21) scheibenförmig ist und eine Zentralbohrung (211) als Blendenöffnung hat,
daß das Düsenstück (21) einen Außenring (214) aufweist, der auf einer Vorderfläche (212) des Düsenstücks (21) und mit einer Außenkante (215) des Düsenstücks (21) fluchtend ausgebildet ist, und
daß mindestens drei Tangentialkanäle (218) in dem Außenring (214) des Düsenstücks (21) ausgebildet sind.
daß die Düseneinrichtung (2) ein Düsenstück (21) aufweist,
daß das Düsenstück (21) scheibenförmig ist und eine Zentralbohrung (211) als Blendenöffnung hat,
daß das Düsenstück (21) einen Außenring (214) aufweist, der auf einer Vorderfläche (212) des Düsenstücks (21) und mit einer Außenkante (215) des Düsenstücks (21) fluchtend ausgebildet ist, und
daß mindestens drei Tangentialkanäle (218) in dem Außenring (214) des Düsenstücks (21) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düseneinrichtung (2) einen Gegenring (22) mit einer Ringflanke (222) aufweist, die mit einer Flanke (216) des Außenrings (214) zusam menpaßt,
daß in dem Außenring (214) mehrere den gesamten Außenring durchset zende, tangential verlaufende Vertiefungen (218) ausgebildet sind, die im Einbauzustand von der Ringflanke (222) abgedeckt sind, um die Tangen tialkanäle auszubilden.
daß die Düseneinrichtung (2) einen Gegenring (22) mit einer Ringflanke (222) aufweist, die mit einer Flanke (216) des Außenrings (214) zusam menpaßt,
daß in dem Außenring (214) mehrere den gesamten Außenring durchset zende, tangential verlaufende Vertiefungen (218) ausgebildet sind, die im Einbauzustand von der Ringflanke (222) abgedeckt sind, um die Tangen tialkanäle auszubilden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanke (216) des Außenrings (214) konisch von der Außenkante
(215) zur Vorderfläche (212) des Düsenstücks (21) hin verläuft, so daß
die Vertiefungen (218) zur Außenkante (215) hin tiefer sind als hin zum
Zentrum des Düsenstücks (21), so daß die Tangentialkanäle (218) einen
Querschnitt erhalten, der sich zum Innenkanal (11) hin verjüngt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefungen Nuten (218) mit rechteckigem Querschnitt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düseneinrichtung (2) so ausgebildet ist, daß das in den Innenka
nal (11) eingeführte Gas eine axiale Komponente in Richtung auf die
Drosseleinrichtung (5) erhält.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Düsenstück (21) auf der Vorderfläche (212) eine Erhöhung (219) mit einer Krümmung hat, die von der Vorderfläche (212) ausgehend zur Zentralöffnung (211) hin konkav gekrümmt ansteigt, und
daß der Gegenring (22) eine konvexe Ringkrümmung (223) hat, die der Krümmung der Erhöhung (219) gegenüberliegt.
daß das Düsenstück (21) auf der Vorderfläche (212) eine Erhöhung (219) mit einer Krümmung hat, die von der Vorderfläche (212) ausgehend zur Zentralöffnung (211) hin konkav gekrümmt ansteigt, und
daß der Gegenring (22) eine konvexe Ringkrümmung (223) hat, die der Krümmung der Erhöhung (219) gegenüberliegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius der Krümmung der Erhöhung (219) dem Radius der
Ringkrümmung entspricht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß radial um das Düsenstück (21) ein Ringkanal (8) vorgesehen ist, der
mit dem druckbeaufschlagten Gas versorgt wird, so daß das Gas in die
Tangentialkanäle (218) eintreten kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt des Innenkanals (11) über die Länge zwischen Blende
und Drosseleinrichtung (5) nicht konstant ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenkanal (11) über die Länge zwischen Blende und Drosselein
richtung (5) zwei Abschnitte (111, 112) hat, von denen der eine ein
zylindrischer Abschnitt (111) benachbart zu der Blende ist und von denen
der andere ein konischer Abschnitt (112) benachbart zu der Drosselein
richtung (5) ist, wobei der Querschnitt des konischen Abschnitts (112) an
dem Übergang zum zylindrischen Abschnitt dem Querschnitt des zylindri
schen Abschnitts (111) entspricht und sich in Richtung auf die Drossel
einrichtung (5) vergrößert.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Austrittsdüse (3) mit einem Austrittskanal (31) vorgesehen ist,
die sich in Richtung des Austretens des abgekühlten Gasstromes an die
Düseneinrichtung (2) anschließt, wobei sich der Querschnitt des Aus
trittskanals (31) in Richtung des Austretens des abgekühlten Gasstroms
erweitert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt des Austrittskanals (31) zur Düseneinrichtung (2) hin dem Querschnitt der Zentralbohrung (211) des Düsenstücks (21) entspricht,
daß die Austrittsdüse (3) an ihrer zur Düseneinrichtung (2) weisenden Stirnfläche (35) einen Anschlag (36) aufweist, der mit einer Schulter (220) des Düsenstücks (21) zusammenpaßt,
so daß die Austrittsdüse (3) im Einbauzustand das Düsenstück (21) zentrierend auf den Gegenring (22) preßt.
daß der Querschnitt des Austrittskanals (31) zur Düseneinrichtung (2) hin dem Querschnitt der Zentralbohrung (211) des Düsenstücks (21) entspricht,
daß die Austrittsdüse (3) an ihrer zur Düseneinrichtung (2) weisenden Stirnfläche (35) einen Anschlag (36) aufweist, der mit einer Schulter (220) des Düsenstücks (21) zusammenpaßt,
so daß die Austrittsdüse (3) im Einbauzustand das Düsenstück (21) zentrierend auf den Gegenring (22) preßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Austrittsdüse (3) rotationssymmetrisch ist und ein Außengewinde (34) aufweist, welches mit einem Innengewinde (115) des Rohrkörpers (1) zusammenpaßt, und
daß die Austrittsdüse (3) außenumfänglich in Richtung des Austretens des abgekühlten Gasstroms einen Stutzen (37) ausbildet, dessen Außendurch messer etwas größer ist als der Innendurchmesser des Austrittskanals (31) an seiner weitesten Stelle.
daß die Austrittsdüse (3) rotationssymmetrisch ist und ein Außengewinde (34) aufweist, welches mit einem Innengewinde (115) des Rohrkörpers (1) zusammenpaßt, und
daß die Austrittsdüse (3) außenumfänglich in Richtung des Austretens des abgekühlten Gasstroms einen Stutzen (37) ausbildet, dessen Außendurch messer etwas größer ist als der Innendurchmesser des Austrittskanals (31) an seiner weitesten Stelle.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich
net,
daß die Zuführung von druckbeaufschlagtem Gas in den Innenkanal (11)
durch einen Schalter (7) geöffnet/geschlossen werden kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter ein Schiebeventil (7) mit zwei Endstellungen ist, wobei
das Schiebeventil (7) eine Strömungsverbindung zwischen einem Zuführ
kanal (121) und einem Verbindungskanal (124) der Zuführung in der einen
Endstellung geöffnet hält und in der anderen Endstellung geschlossen
hält, wobei das Ventil (7) in einer Ventilbohrung (122) des Rohrkörpers
(1) sitzt, die den parallel zum Innenkanal (11) verlaufenden Zuführkanal
(121) und den senkrecht zum Innenkanal (11) verlaufenden Verbindungs
kanal (124) jeweils senkrecht anschneidet.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem der Drosseleinrichtung (5) zugewandten Ende des
Innenkanals (11) und der Drosseleinrichtung (5) eine Wirbelbremse (4)
angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirbelbremse (4) zylinderförmig ist und in einem zylindrischen Einpaßabschnitt (116) des Rohrkörpers (1) festgelegt ist, wobei die Wirbelbremse (4) mindestens eine axial durchgehende Bohrung (43) aufweist, wobei die dem Innenkanal (11) zugewandte Stirnseite (41) der Wirbelbremse (4) mindestens eine axiale, nicht durchgehende Zentralboh rung (45) aufweist,
so daß ein vom Innenkanal (11) auftreffender, eine Drehkomponente aufweisender Gasstrom durch die Wirbelbremse (4) eine axiale Strömungs richtung erhält.
daß die Wirbelbremse (4) zylinderförmig ist und in einem zylindrischen Einpaßabschnitt (116) des Rohrkörpers (1) festgelegt ist, wobei die Wirbelbremse (4) mindestens eine axial durchgehende Bohrung (43) aufweist, wobei die dem Innenkanal (11) zugewandte Stirnseite (41) der Wirbelbremse (4) mindestens eine axiale, nicht durchgehende Zentralboh rung (45) aufweist,
so daß ein vom Innenkanal (11) auftreffender, eine Drehkomponente aufweisender Gasstrom durch die Wirbelbremse (4) eine axiale Strömungs richtung erhält.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirbelbremse (4) vier durchgehende Bohrungen (43) aufweist, die symmetrisch zur Achse der Wirbelbremse (4) auf vier Kreisausschnitten des Querschnitts der Wirbelbremse (4) so angeordnet sind und einen solchen Durchmesser haben, daß die Zentralbohrung (45) jeweils Segmen te der vier Bohrungen (43) anschneidet,
so daß die Wirbelbremse (4) zum Innenkanal (11) hin einen kreuzartigen Querschnitt erhält.
daß die Wirbelbremse (4) vier durchgehende Bohrungen (43) aufweist, die symmetrisch zur Achse der Wirbelbremse (4) auf vier Kreisausschnitten des Querschnitts der Wirbelbremse (4) so angeordnet sind und einen solchen Durchmesser haben, daß die Zentralbohrung (45) jeweils Segmen te der vier Bohrungen (43) anschneidet,
so daß die Wirbelbremse (4) zum Innenkanal (11) hin einen kreuzartigen Querschnitt erhält.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenzeichnet,
daß die Drosseleinrichtung (5) einen feststehenden, rotationssymmetri
schen Drosselkegel (51) und ein in axialer Richtung relativ zu dem
Drosselkegel (51) verstellbares Gegenstück (52) aufweist,
so daß die Drosselwirkung einstellbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drosselkegel (51) an der dem Innenkanal abgewandten Stirnfläche (42) der Wirbelbremse (4) angeordnet ist und im Längsschnitt ein im wesentlichen doppelkegelförmiges Profil hat, wobei die dem Innenkanal (11) abgewandte Kegelfläche (512) eine bestimmte Steigung hat,
daß das Gegenstück (52) zylinderförmig ist und eine zentrale durchgehen de Durchbrechung (522) aufweist, wobei die Durchbrechung (522) auf der dem Drosselkegel (51) zugewandten Seite mit einer Phase (521) versehen ist, die die gleiche Steigung hat wie die dem Innenkanal (11) abgewandte Kegelfläche (512),
daß die dem Innenkanal (11) zugewandte Kegelfläche (512) des Drosselke gels (51) in einen Gewindestutzen (511) mit Außengewinde übergeht, der in eine zentrale Gewindebohrung (46) in der dem Innenkanal (11) zuge wandten Stirnseite (42) der Wirbelbremse (4) einschraubbar ist, und
daß das Gegenstück mit einem Außengewinde (523) versehen ist, das in das Innengewinde (117) des Rohrkörpers (1) einschraubbar ist, so daß die Drosselwirkung durch Verdrehen des Gegenstücks (52) ein stellbar ist.
daß der Drosselkegel (51) an der dem Innenkanal abgewandten Stirnfläche (42) der Wirbelbremse (4) angeordnet ist und im Längsschnitt ein im wesentlichen doppelkegelförmiges Profil hat, wobei die dem Innenkanal (11) abgewandte Kegelfläche (512) eine bestimmte Steigung hat,
daß das Gegenstück (52) zylinderförmig ist und eine zentrale durchgehen de Durchbrechung (522) aufweist, wobei die Durchbrechung (522) auf der dem Drosselkegel (51) zugewandten Seite mit einer Phase (521) versehen ist, die die gleiche Steigung hat wie die dem Innenkanal (11) abgewandte Kegelfläche (512),
daß die dem Innenkanal (11) zugewandte Kegelfläche (512) des Drosselke gels (51) in einen Gewindestutzen (511) mit Außengewinde übergeht, der in eine zentrale Gewindebohrung (46) in der dem Innenkanal (11) zuge wandten Stirnseite (42) der Wirbelbremse (4) einschraubbar ist, und
daß das Gegenstück mit einem Außengewinde (523) versehen ist, das in das Innengewinde (117) des Rohrkörpers (1) einschraubbar ist, so daß die Drosselwirkung durch Verdrehen des Gegenstücks (52) ein stellbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schalldämpfer (6) für die Vorrichtung vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalldämpfer (6) aus einem becherförmigen Patronenhalter (62)
und einer gasdurchlässigen becherförmigen Patrone (61) besteht, die in
dem Patronenhalter (62) angeordnet ist, wobei der Patronenhalter (62) an
seinem offenen Ende mit einem Innengewinde (621) versehen ist, das mit
dem Außengewinde (523) des Gegenstücks (52) zusammenpaßt, und
daß der Patronenhalter mindestens eine Abluftöffnung (622) aufweist.
25. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet,
daß ein Punktkühler (9) als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß der Punktkühler (9) eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Aus trittsöffnung (914) für den abgekühlten Gasstrom aufweist,
daß in die Eintrittsöffnung des Punktkühlers (9) das abgekühlte Gas aus dem Innenkanal (11) geleitet wird,
daß der abgekühlte Gasstrom in dem Punktkühler auf eine erste Stirnflä che (935) eines wärmeleitenden Bauteils (93) des Punktkühlers (9) geleitet wird,
daß eine zweite Stirnfläche (931) des wärmeleitenden Bauteils (93) mit der Umgebung in Verbindung steht, und
daß das Bauteil (93) an seiner ersten Stirnfläche (935) einen Zapfen (932) ausbildet, der axial gegen die Eintrittsrichtung des abgekühlten Gasstromes in den Punktkühler (9) ausgerichtet ist.
daß ein Punktkühler (9) als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß der Punktkühler (9) eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Aus trittsöffnung (914) für den abgekühlten Gasstrom aufweist,
daß in die Eintrittsöffnung des Punktkühlers (9) das abgekühlte Gas aus dem Innenkanal (11) geleitet wird,
daß der abgekühlte Gasstrom in dem Punktkühler auf eine erste Stirnflä che (935) eines wärmeleitenden Bauteils (93) des Punktkühlers (9) geleitet wird,
daß eine zweite Stirnfläche (931) des wärmeleitenden Bauteils (93) mit der Umgebung in Verbindung steht, und
daß das Bauteil (93) an seiner ersten Stirnfläche (935) einen Zapfen (932) ausbildet, der axial gegen die Eintrittsrichtung des abgekühlten Gasstromes in den Punktkühler (9) ausgerichtet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (93) in einem Halteabschnitt (913) eines im wesentlichen rotationssymmetrischen Trägerrohrs (91) des Punktkühlers (9) angeordnet ist, wobei der Zapfen (932) koaxial zu dem Trägerrohr (91) ist,
daß die erste Stirnfläche (935) vom Zapfen (932) ausgehend radial nach außen einen konkaven Muldenabschnitt (933) aufweist, so daß ein um den Zapfen (932) in Richtung auf die erste Stirnfläche (935) strömender Gas strom ohne Abrißkante auf eine koaxial um den ankommenden Gasstrom, jedoch gegenläufig zu diesem verlaufende Bahn gelenkt wird, und
daß die zweite Stirnfläche (931) eine zentrale abgeflachte Erhöhung aufweist.
daß das Bauteil (93) in einem Halteabschnitt (913) eines im wesentlichen rotationssymmetrischen Trägerrohrs (91) des Punktkühlers (9) angeordnet ist, wobei der Zapfen (932) koaxial zu dem Trägerrohr (91) ist,
daß die erste Stirnfläche (935) vom Zapfen (932) ausgehend radial nach außen einen konkaven Muldenabschnitt (933) aufweist, so daß ein um den Zapfen (932) in Richtung auf die erste Stirnfläche (935) strömender Gas strom ohne Abrißkante auf eine koaxial um den ankommenden Gasstrom, jedoch gegenläufig zu diesem verlaufende Bahn gelenkt wird, und
daß die zweite Stirnfläche (931) eine zentrale abgeflachte Erhöhung aufweist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (93) rotationssymmetrisch ist mit einem Außengewinde
(934), das in ein Innengewinde (916) des Halteabschnitts (913) des
Trägerrohrs (91) paßt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerrohr (91) etwa auf der Höhe des Endes des Zapfens (932) zur Eintrittsöffnung hin in einen den Querschnitt erweiternden konischen Abschnitt (912) übergeht, der wiederum in einem dritten zylindrischen Anschlußabschnitt (911) übergeht, der ein Innengewinde (915) aufweist,
daß der Punktkühler (9) eine rotationssymmetrische Muffe (92) mit einem Außengewinde (925) und einem Innenkanal (921) aufweist, wobei das Außengewinde (925) der Muffe (92) in das Innengewinde (915) des Anschlußabschnitts (911) des Trägerrohrs (91) paßt,
daß der Innenkanal (921) der Muffe (92) einen dem Gaseintritt zugewand ten Abschnitt hat, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) der Vorrichtung entspricht,
daß ein dem Gaseintritt abgewandter Abschnitt des Innenkanals (921) der Muffe (92) einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Zapfens (932) und kleiner ist als der Innendurchmesser des Halteab schnitts des Trägerrohrs,
daß die Muffe (92) so weit in das Trägerrohr (91) eingeschraubt ist, daß die dem Gaseintritt abgewandte Öffnung des Innenkanals (921) kurz vor dem Ende des Zapfens (932) liegt,
daß sich der Außenumfang der Muffe in einem dem Gaseintritt abgewand ten Abschnitt bis zu der dem Gaseintritt abgewandten Öffnung des Innenkanals der Muffe (92) über eine konkave Krümmung (923) verjüngt, und
daß die Austrittsöffnung (914) des Punktkühlers (9) in dem Anschlußab schnitt (911) des Trägerrohrs (91) angeordnet ist, und zwar in Nachbar schaft zu dem konischen Abschnitt (912) des Trägerrohrs (91) über der Krümmung (923) der Muffe.
daß das Trägerrohr (91) etwa auf der Höhe des Endes des Zapfens (932) zur Eintrittsöffnung hin in einen den Querschnitt erweiternden konischen Abschnitt (912) übergeht, der wiederum in einem dritten zylindrischen Anschlußabschnitt (911) übergeht, der ein Innengewinde (915) aufweist,
daß der Punktkühler (9) eine rotationssymmetrische Muffe (92) mit einem Außengewinde (925) und einem Innenkanal (921) aufweist, wobei das Außengewinde (925) der Muffe (92) in das Innengewinde (915) des Anschlußabschnitts (911) des Trägerrohrs (91) paßt,
daß der Innenkanal (921) der Muffe (92) einen dem Gaseintritt zugewand ten Abschnitt hat, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) der Vorrichtung entspricht,
daß ein dem Gaseintritt abgewandter Abschnitt des Innenkanals (921) der Muffe (92) einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Zapfens (932) und kleiner ist als der Innendurchmesser des Halteab schnitts des Trägerrohrs,
daß die Muffe (92) so weit in das Trägerrohr (91) eingeschraubt ist, daß die dem Gaseintritt abgewandte Öffnung des Innenkanals (921) kurz vor dem Ende des Zapfens (932) liegt,
daß sich der Außenumfang der Muffe in einem dem Gaseintritt abgewand ten Abschnitt bis zu der dem Gaseintritt abgewandten Öffnung des Innenkanals der Muffe (92) über eine konkave Krümmung (923) verjüngt, und
daß die Austrittsöffnung (914) des Punktkühlers (9) in dem Anschlußab schnitt (911) des Trägerrohrs (91) angeordnet ist, und zwar in Nachbar schaft zu dem konischen Abschnitt (912) des Trägerrohrs (91) über der Krümmung (923) der Muffe.
29. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (10) zum Abkühlen von Gegenständen, insbesondere von Rohrteilen und Zylinderteilen, als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß die Einrichtung (10) ein Kühlrohr (101) mit einer Eintrittsöffnung und mit einer Austrittsöffnung aufweist,
daß in die Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (101) das abgekühlte Gas aus dem Innenkanal (11) geleitet wird,
daß die Einrichtung (10) eine Anschlußmuffe (102) aufweist, die in dem Kühlrohr (101) auf der Seite der Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (101) angeordnet ist,
daß die Einrichtung (10) eine Spannmuffe (103) aufweist, die in dem Kühlrohr (101) auf der Seite der Austrittsöffnung angeordnet ist,
wobei die Anschlußmuffe (102) und die Spannnmuffe (103) jeweils minde stens einen axial durchgehenden Kanal aufweisen,
wobei die Spannmuffe (103) in dem Kühlrohr (101) axial relativ zu der Anschlußmuffe (102) feststellbar beweglich ist,
daß die Anschlußmuffe (102) und die Spannmuffe (103) auf ihren sich gegenseitig zugewandten Stirnflächen über konische Abschnitte (104, 105) verfügen,
so daß ein Gegenstand, der zwischen die Muffen (102, 103) eingelegt wird, auf der Achse des Kühlrohrs (101) zentrierbar ist.
daß eine Einrichtung (10) zum Abkühlen von Gegenständen, insbesondere von Rohrteilen und Zylinderteilen, als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß die Einrichtung (10) ein Kühlrohr (101) mit einer Eintrittsöffnung und mit einer Austrittsöffnung aufweist,
daß in die Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (101) das abgekühlte Gas aus dem Innenkanal (11) geleitet wird,
daß die Einrichtung (10) eine Anschlußmuffe (102) aufweist, die in dem Kühlrohr (101) auf der Seite der Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (101) angeordnet ist,
daß die Einrichtung (10) eine Spannmuffe (103) aufweist, die in dem Kühlrohr (101) auf der Seite der Austrittsöffnung angeordnet ist,
wobei die Anschlußmuffe (102) und die Spannnmuffe (103) jeweils minde stens einen axial durchgehenden Kanal aufweisen,
wobei die Spannmuffe (103) in dem Kühlrohr (101) axial relativ zu der Anschlußmuffe (102) feststellbar beweglich ist,
daß die Anschlußmuffe (102) und die Spannmuffe (103) auf ihren sich gegenseitig zugewandten Stirnflächen über konische Abschnitte (104, 105) verfügen,
so daß ein Gegenstand, der zwischen die Muffen (102, 103) eingelegt wird, auf der Achse des Kühlrohrs (101) zentrierbar ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlrohr (101) an seinen Enden mit jeweils einem Innengewinde versehen ist, wobei das der Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (10) benach barte Innengewinde mit dem Außengewinde (34) der Austrittsdüse (3) zusammenpaßt,
daß die Muffen (102, 103) rotationssymmetrisch und jeweils mit einem Außengewinde versehen sind, das mit dem jeweiligen Innengewinde des Kühlrohrs (101) zusammenpaßt,
daß der durchgehende Kanal der Anschlußmuffe (102) in einem der Ein trittsöffnung des Kühlrohrs (101) zugewandten Abschnitt einen Durch messer aufweist, der dem Außendurchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) entspricht, und
daß die Spannmuffe (103) einen aus dem Kühlrohr ragenden Abschnitt hat, der gegenüber dem Gewinde der Spannmuffe (103) einen erweiterten Querschnitt hat und der als Anschlag gegen vollständiges Eindrehen der Spannmuffe (103) in das Kühlrohr (101) dient.
daß das Kühlrohr (101) an seinen Enden mit jeweils einem Innengewinde versehen ist, wobei das der Eintrittsöffnung des Kühlrohrs (10) benach barte Innengewinde mit dem Außengewinde (34) der Austrittsdüse (3) zusammenpaßt,
daß die Muffen (102, 103) rotationssymmetrisch und jeweils mit einem Außengewinde versehen sind, das mit dem jeweiligen Innengewinde des Kühlrohrs (101) zusammenpaßt,
daß der durchgehende Kanal der Anschlußmuffe (102) in einem der Ein trittsöffnung des Kühlrohrs (101) zugewandten Abschnitt einen Durch messer aufweist, der dem Außendurchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) entspricht, und
daß die Spannmuffe (103) einen aus dem Kühlrohr ragenden Abschnitt hat, der gegenüber dem Gewinde der Spannmuffe (103) einen erweiterten Querschnitt hat und der als Anschlag gegen vollständiges Eindrehen der Spannmuffe (103) in das Kühlrohr (101) dient.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die konischen Abschnitte (104, 105) der Muffen (102, 103) zentral auf den Stirnflächen angeordnet sind,
daß der durchgehende Kanal der Anschlußmuffe (102) und der durchge hende Kanal der Spannmuffe (103) jeweils parallel zu der Achse des Kühlrohrs (101) verlaufen,
so daß ein zylinderförmiger Gegenstand koaxial zur Achse des Kühlrohrs (101) zwischen den Muffen (102, 103) zentrierend einspannbar ist.
daß die konischen Abschnitte (104, 105) der Muffen (102, 103) zentral auf den Stirnflächen angeordnet sind,
daß der durchgehende Kanal der Anschlußmuffe (102) und der durchge hende Kanal der Spannmuffe (103) jeweils parallel zu der Achse des Kühlrohrs (101) verlaufen,
so daß ein zylinderförmiger Gegenstand koaxial zur Achse des Kühlrohrs (101) zwischen den Muffen (102, 103) zentrierend einspannbar ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die konischen Abschnitte (104, 105) der Stirnseiten der Muffen (102, 103) auf der jeweiligen Stirnseite außenseitig angeordnet sind,
daß die durchgehenden Kanäle der Muffen (102, 103) koaxial auf der Zentralachse des Kühlrohrs (101) liegen,
so daß ein rohrförmiger Gegenstand zwischen den Muffen (102, 103) zentrierend eingespannbar ist.
daß die konischen Abschnitte (104, 105) der Stirnseiten der Muffen (102, 103) auf der jeweiligen Stirnseite außenseitig angeordnet sind,
daß die durchgehenden Kanäle der Muffen (102, 103) koaxial auf der Zentralachse des Kühlrohrs (101) liegen,
so daß ein rohrförmiger Gegenstand zwischen den Muffen (102, 103) zentrierend eingespannbar ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeich
net,
daß das Kühlrohr (101) in dem Bereich zwischen den zwei Muffen (102, 103) über eine nahezu bis zur Zentralachse des Kühlrohrs reichende Aus nehmung (106) aufweist,
so daß das Einlegen von Gegenständen in die Einrichtung (10) erleichtert wird.
daß das Kühlrohr (101) in dem Bereich zwischen den zwei Muffen (102, 103) über eine nahezu bis zur Zentralachse des Kühlrohrs reichende Aus nehmung (106) aufweist,
so daß das Einlegen von Gegenständen in die Einrichtung (10) erleichtert wird.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlrohr (101) eine betätigbare Abdichteinrichtung für die
Ausnehmung (106) aufweist, die zum Einlegen/Herausnehmen von Ge
genständen in die/aus der Einrichtung (10) geöffnet und zum Abkühlen
der Gegenstände geschlossen werden kann.
35. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (300) zum Einfrieren von Objekten, insbesondere von Gewebeproben, als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß die Einrichtung (300) ein Frostergehäuse (302) mit einem Gehäuse deckel (301) aufweist, der im zugeklappten Zustand mit dem Frosterge häuse (302) abdichtet,
daß die Einrichtung (300) zum Einfrieren einen Eingang (306) und einen Ausgang (309) für abgekühltes Gas hat,
daß ein Objektträger (305), der ein Objekt trägt, in dem Frostergehäuse (302) aufnehmbar ist, und
daß das abgekühlte Gas an dem Objekt vorbeigelenkt wird.
daß eine Einrichtung (300) zum Einfrieren von Objekten, insbesondere von Gewebeproben, als Applikationsvorsatz verwendet wird,
daß die Einrichtung (300) ein Frostergehäuse (302) mit einem Gehäuse deckel (301) aufweist, der im zugeklappten Zustand mit dem Frosterge häuse (302) abdichtet,
daß die Einrichtung (300) zum Einfrieren einen Eingang (306) und einen Ausgang (309) für abgekühltes Gas hat,
daß ein Objektträger (305), der ein Objekt trägt, in dem Frostergehäuse (302) aufnehmbar ist, und
daß das abgekühlte Gas an dem Objekt vorbeigelenkt wird.
36. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,
daß der Eingang (306) in dem Frostergehäuse (302) unterhalb des Objekt
trägers (305) angeordnet ist,
daß der Ausgang (309) für abgekühltes Gas in dem Gehäusedeckel (301) angeordnet ist, und
daß der Innenraum der Einrichtung (300) derart gestaltet ist, daß das abgekühlte Gas zunächst auf die Unterseite des Objektträgers (305) und anschließend auf die Oberseite des Objektträger (305) geleitet wird.
daß der Ausgang (309) für abgekühltes Gas in dem Gehäusedeckel (301) angeordnet ist, und
daß der Innenraum der Einrichtung (300) derart gestaltet ist, daß das abgekühlte Gas zunächst auf die Unterseite des Objektträgers (305) und anschließend auf die Oberseite des Objektträger (305) geleitet wird.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 oder 36, dadurch gekennzeich
net,
daß das Frostergehäuse (302) eine parallel zur Ebene des Objektträgers (305) verlaufende Zuführbohrung (306) als Eingang für abgekühltes Gas aufweist, die eingangsseitig eine Aufbohrung mit einem Durchmesser hat, der dem Außendurchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) entspricht, und die einen Durchmesser hat, der der Austrittsöffnung (32) der Austrittsdüse (3) entspricht,
daß das Frostergehäuse (302) mindestens eine Einströmöffnung (307) hat, die eine Strömungsverbindung zwischen der Zuführbohrung (306) und dem den Objektträger (305) aufnehmenden Inneren des Frostergehäuses (302) herstellt,
daß der Objektträger (305) einen im wesentlichen umgekehrt U-förmigen Querschnitt mit einem Trägerboden (313) und zwei senkrecht nach unten verlaufenden Trägerseitenwänden (314) hat,
daß das Frostergehäuse (302) seitlich, auf der Höhe des Objektträgers (305) eine durchgängige Bohrung (315) mit Innengewinde aufweist, und
daß der Objektträger (305) durch eine Spannschraube (304), die in die Bohrung (315) geschraubt wird, in dem Innenraum des Frostergehäuses (302) festlegbar ist.
daß das Frostergehäuse (302) eine parallel zur Ebene des Objektträgers (305) verlaufende Zuführbohrung (306) als Eingang für abgekühltes Gas aufweist, die eingangsseitig eine Aufbohrung mit einem Durchmesser hat, der dem Außendurchmesser des Stutzens (37) der Austrittsdüse (3) entspricht, und die einen Durchmesser hat, der der Austrittsöffnung (32) der Austrittsdüse (3) entspricht,
daß das Frostergehäuse (302) mindestens eine Einströmöffnung (307) hat, die eine Strömungsverbindung zwischen der Zuführbohrung (306) und dem den Objektträger (305) aufnehmenden Inneren des Frostergehäuses (302) herstellt,
daß der Objektträger (305) einen im wesentlichen umgekehrt U-förmigen Querschnitt mit einem Trägerboden (313) und zwei senkrecht nach unten verlaufenden Trägerseitenwänden (314) hat,
daß das Frostergehäuse (302) seitlich, auf der Höhe des Objektträgers (305) eine durchgängige Bohrung (315) mit Innengewinde aufweist, und
daß der Objektträger (305) durch eine Spannschraube (304), die in die Bohrung (315) geschraubt wird, in dem Innenraum des Frostergehäuses (302) festlegbar ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,
daß der Objektträger (305) in dem Inneren des Frostergehäuses (302) über der Einströmöffnung (307) angeordnet ist, so daß das eintretende abgekühlte Gas auf die Unterseite des Trägerbodens (313) gelenkt wird,
daß das Frostergehäuse (302) an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten seines Innenraumes zwei Ausnehmungen (311) aufweist, und zwar an den Seitenkanten, die von unten gesehen nicht durch die Trägerseitenwände (314) des Objektträgers (305) abgedeckt sind, so daß das von unten einströmende abgekühlte Gas zwischen dem Trägerboden (313) und den Ausnehmungen (311) unter den Gehäusedeckel (301) geleitet wird,
daß der Gehäusedeckel (301) eine Abluftöffnung (309) als Auslaß für das abgekühlte Gas aufweist, die senkrecht über dem Objektträger (305) angeordnet ist, so daß das abzukühlende Gas an dem Objekt auf dem Objektträger (305) vorbei abgeführt wird.
daß der Objektträger (305) in dem Inneren des Frostergehäuses (302) über der Einströmöffnung (307) angeordnet ist, so daß das eintretende abgekühlte Gas auf die Unterseite des Trägerbodens (313) gelenkt wird,
daß das Frostergehäuse (302) an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten seines Innenraumes zwei Ausnehmungen (311) aufweist, und zwar an den Seitenkanten, die von unten gesehen nicht durch die Trägerseitenwände (314) des Objektträgers (305) abgedeckt sind, so daß das von unten einströmende abgekühlte Gas zwischen dem Trägerboden (313) und den Ausnehmungen (311) unter den Gehäusedeckel (301) geleitet wird,
daß der Gehäusedeckel (301) eine Abluftöffnung (309) als Auslaß für das abgekühlte Gas aufweist, die senkrecht über dem Objektträger (305) angeordnet ist, so daß das abzukühlende Gas an dem Objekt auf dem Objektträger (305) vorbei abgeführt wird.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeich
net,
daß das Frostergehäuse (302) und der Gehäusedeckel (301) durch ein
federndes Scharnier (303) miteinander verbunden sind.
40. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung in einem Laborkühler (400) verwendet wird,
daß der Laborkühler (400) eine Kühlkammer (403) und eine Arbeitskam mer (404) hat,
daß die Vorrichtung in der Arbeitskammer (404) angeordnet ist,
daß der Laborkühler (400) einen Anschluß (409) für primäres druckbeauf schlagtes Gas hat,
daß das primäre druckbeaufschlagte Gas der Vorrichtung zugeführt wird,
daß das aus der Vorrichtung austretende abgekühlte Gas in die Kühlkam mer (403) geführt wird,
daß das aus der Vorrichtung austretende erwärmte Gas direkt aus dem Laborkühler (400) an die Außenwelt abgegeben wird,
daß die Kühlkammer (403) und die Arbeitskammer (404) in Strömungsver bindung stehen, so daß das abgekühlte Gas aus der Kühlkammer (403) in die Arbeitskammer (404) geleitet wird,
daß das primäre druckbeaufschlagte Gas der Vorrichtung über einen Wärmetauscher (408), der in der Arbeitskammer (404) angeordnet ist, zugeführt wird, und
daß die Arbeitskammer (404) einen Auslaß (415) derart angeordnet aufweist, daß der aus der Kühlkammer (403) kommende abgekühlte Gasstrom an dem Wärmetauscher (408) vorbeigeleitet wird und das primäre druckbeaufschlagte Gas vor dem Eintritt in die Vorrichtung (121) über den Wärmetauscher (408) abgekühlt wird.
daß die Vorrichtung in einem Laborkühler (400) verwendet wird,
daß der Laborkühler (400) eine Kühlkammer (403) und eine Arbeitskam mer (404) hat,
daß die Vorrichtung in der Arbeitskammer (404) angeordnet ist,
daß der Laborkühler (400) einen Anschluß (409) für primäres druckbeauf schlagtes Gas hat,
daß das primäre druckbeaufschlagte Gas der Vorrichtung zugeführt wird,
daß das aus der Vorrichtung austretende abgekühlte Gas in die Kühlkam mer (403) geführt wird,
daß das aus der Vorrichtung austretende erwärmte Gas direkt aus dem Laborkühler (400) an die Außenwelt abgegeben wird,
daß die Kühlkammer (403) und die Arbeitskammer (404) in Strömungsver bindung stehen, so daß das abgekühlte Gas aus der Kühlkammer (403) in die Arbeitskammer (404) geleitet wird,
daß das primäre druckbeaufschlagte Gas der Vorrichtung über einen Wärmetauscher (408), der in der Arbeitskammer (404) angeordnet ist, zugeführt wird, und
daß die Arbeitskammer (404) einen Auslaß (415) derart angeordnet aufweist, daß der aus der Kühlkammer (403) kommende abgekühlte Gasstrom an dem Wärmetauscher (408) vorbeigeleitet wird und das primäre druckbeaufschlagte Gas vor dem Eintritt in die Vorrichtung (121) über den Wärmetauscher (408) abgekühlt wird.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlkammer (403) in dem Laborkühler (400) über der Arbeits
kammer (404) angeordnet ist,
daß das abgekühlte Gas aus der Austrittsdüse (3) der Vorrichtung über ein Steigrohr (405) in einen ringförmig geschlossenen, an den oberen Seitenkanten der Kühlkammer (403) angeordneten Einströmringkanal (406) geleitet wird,
daß der Einströmringkanal (406) Auslässe (413) aufweist, durch die das abgekühlte Gas von oben in die Kühlkammer (403) gelangt,
daß die Kühlkammer (403) und die Arbeitskammer (404) durch eine Lochplatte (407) verbunden sind, und
daß der Auslaß (415) in der Nähe des Bodens der Kammer (404) angeord net ist,
so daß das abgekühlte Gas unter Mitwirkung der Schwerkraft in die Arbeitskammer (404) zur Vorbeileitung an dem Wärmetauscher (408) gelangt.
daß das abgekühlte Gas aus der Austrittsdüse (3) der Vorrichtung über ein Steigrohr (405) in einen ringförmig geschlossenen, an den oberen Seitenkanten der Kühlkammer (403) angeordneten Einströmringkanal (406) geleitet wird,
daß der Einströmringkanal (406) Auslässe (413) aufweist, durch die das abgekühlte Gas von oben in die Kühlkammer (403) gelangt,
daß die Kühlkammer (403) und die Arbeitskammer (404) durch eine Lochplatte (407) verbunden sind, und
daß der Auslaß (415) in der Nähe des Bodens der Kammer (404) angeord net ist,
so daß das abgekühlte Gas unter Mitwirkung der Schwerkraft in die Arbeitskammer (404) zur Vorbeileitung an dem Wärmetauscher (408) gelangt.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laborkühler (400) einen Deckel (402) aufweist, so daß die Kühlkammer (403) zum Einlegen von zu kühlenden Objekten geöffnet und zum Abkühlen geschlossen werden kann,
daß die Kühlkammer (403) und das Steigrohr (405) von einer Isolierung (411) umgeben sind, und
daß der Wärmetauscher (408) aus einer Rohrspirale besteht, durch die das primäre druckbeaufschlagte Gas dem Zuführkanal (121) zugeführt wird.
daß der Laborkühler (400) einen Deckel (402) aufweist, so daß die Kühlkammer (403) zum Einlegen von zu kühlenden Objekten geöffnet und zum Abkühlen geschlossen werden kann,
daß die Kühlkammer (403) und das Steigrohr (405) von einer Isolierung (411) umgeben sind, und
daß der Wärmetauscher (408) aus einer Rohrspirale besteht, durch die das primäre druckbeaufschlagte Gas dem Zuführkanal (121) zugeführt wird.
43. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Vereisen von Flaschenhälsen,
insbesondere von Sektflaschenhälsen, angewendet wird.
44. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung den abgekühlten Gasstrom in einen durch eine Trennwand (605) unterbrochenen Kaltluftringkanal (601) leitet, und
daß eine Einrichtung (600) zum Transportieren von auf dem Kopf stehen den durch eine Kappe (606) verschlossenen Flaschen die Flaschen mit ihrem Flaschenhals in dem Ringkanal (601) transportiert, wobei der Ringkanal zu den Flaschenkörpern hin durch eine Gleitdichtung (602) abgedichtet ist.
daß die Vorrichtung den abgekühlten Gasstrom in einen durch eine Trennwand (605) unterbrochenen Kaltluftringkanal (601) leitet, und
daß eine Einrichtung (600) zum Transportieren von auf dem Kopf stehen den durch eine Kappe (606) verschlossenen Flaschen die Flaschen mit ihrem Flaschenhals in dem Ringkanal (601) transportiert, wobei der Ringkanal zu den Flaschenkörpern hin durch eine Gleitdichtung (602) abgedichtet ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß der abgekühlte Gasstrom an der einen Seite der Trennwand (605) in den Ringkanal (601) eingeleitet wird und auf der anderen Seite der Trennwand (605) aus dem Ringkanal (601) austritt, und
daß die Flaschenhälse in dem Ringkanal (601) entgegen der Richtung des abgekühlten Gasstromes transportiert werden.
daß der abgekühlte Gasstrom an der einen Seite der Trennwand (605) in den Ringkanal (601) eingeleitet wird und auf der anderen Seite der Trennwand (605) aus dem Ringkanal (601) austritt, und
daß die Flaschenhälse in dem Ringkanal (601) entgegen der Richtung des abgekühlten Gasstromes transportiert werden.
46. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringkanal (601) mit einer Isolierung (604) ummantelt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893925775 DE3925775A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Vorrichtung mit temperatur-trenneffekt |
PCT/EP1990/001278 WO1991002200A2 (de) | 1989-08-03 | 1990-08-03 | Vorrichtung mit temperaturtrenneffekt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893925775 DE3925775A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Vorrichtung mit temperatur-trenneffekt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3925775A1 true DE3925775A1 (de) | 1991-02-07 |
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ID=6386482
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893925775 Withdrawn DE3925775A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Vorrichtung mit temperatur-trenneffekt |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3925775A1 (de) |
WO (1) | WO1991002200A2 (de) |
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