EP2149011A2 - Heissdampferzeuger, insbes. für eine thermische spritzmaschine - Google Patents

Heissdampferzeuger, insbes. für eine thermische spritzmaschine

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EP2149011A2
EP2149011A2 EP08748946A EP08748946A EP2149011A2 EP 2149011 A2 EP2149011 A2 EP 2149011A2 EP 08748946 A EP08748946 A EP 08748946A EP 08748946 A EP08748946 A EP 08748946A EP 2149011 A2 EP2149011 A2 EP 2149011A2
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EP
European Patent Office
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steam generator
hot steam
generator according
coil
liquid
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EP08748946A
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English (en)
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Markus Dirscherl
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HERMLE MASCHINENBAU GmbH
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Publication date
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    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G3/00—Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
    • F22G3/001—Steam tube arrangements not dependent of location
    • F22G3/002—Steam tube arrangements not dependent of location with helical steam tubes

Definitions

  • Hot steam generator esp. for a thermal spraying machine
  • the invention relates to a hot steam generator, esp. For a thermal spraying machine.
  • Hot steam generators belong today to the state of the art with a variety of different designs.
  • Standard design is the shell boiler.
  • liquid is vaporized on electrically heated rods or on flue gas trains fired with oil or gas and removed via a vapor space.
  • fast steam generator in which a liquid is vaporized in a heated with gas or oil firing coil. In place of the coil are z.
  • B also known designs in which the flow channel is formed by a circular ring with intervening helices, which in turn is heated by a furnace inside the tube.
  • steam generators are known, the coil is poured together with a radiator in a metal block or the radiator with interchangeable Heating cartridges is provided.
  • Especially in the field of small steam generators in the air conditioning and ironing steam generator are known in which liquid is sprayed onto a heated surface and evaporated there.
  • the shell boiler with its pressurized amount of liquid and vapor has a significant hazard potential, which must be secured according to the Pressure Equipment Directive.
  • the high-speed steam generator tends in pressure fluctuations entrain liquid droplets with the steam flow, resulting in an often undesirable wet steam, which must be laboriously reheated or dried via a liquid separator.
  • a fast startup and shutdown cyclic steam extraction without cache should be possible by a fast startup and shutdown cyclic steam extraction without cache.
  • a hot steam generator esp.
  • a thermal spraying machine for generating superheated steam from a liquid, with a wound those heating coil, which may for example consist of several spiral or meandering wound, lying one inside the other pipe coils whose ends are connected to a closed flow channel and at the end or in the subsequent pipe system is at least one cross-sectional constriction, which flows through critically, ie at the speed of sound becomes.
  • a narrowing with a variable cross section can also be used.
  • the lying in the direction of steam outlet at the end of the flow channel of the pipe coil is subjected to a temperature far above the saturation temperature to achieve a direct overheating of the steam.
  • the liquid can be evaporated in a relatively limited space and subsequently overheated.
  • the heating coil is cast in a body made of a material or an alloy with a high thermal conductivity, preferably aluminum.
  • heating elements are provided in the body according to an advantageous embodiment.
  • These heating elements can advantageously consist of electric heating cartridges or flue gas pipes.
  • the heating elements are cast according to an advantageous development in the body.
  • bores for receiving the heating elements can be provided in the body, in which the heating elements can be inserted.
  • the heating elements are preferably arranged annularly between the tube coils.
  • temperature sensors are advantageously provided in the body, which can also regulate the temperature of the individual heating areas.
  • the heating elements can also be wound around the pipe coils and be cast together with these in the body.
  • the melting point of the material surrounding the heating coils is advantageously sufficiently below the melting point of the coils and above the maximum operating temperature.
  • the heating coil can have a corrugated or ribbed inner surface. Furthermore, these geometries cause a sputtering of the liquid or a separation between entrained liquid and steam.
  • the heating coil on its outside a support structure for the purpose of having in the casting.
  • This support structure may preferably consist of a thoughtberippung.
  • the cross section of the heating coil increases in the flow direction in order to achieve a longer residence time.
  • the connections between possible individual sections of the heating coil can be formed as chambers, which cause a separation between entrained liquid and steam.
  • the body is advantageously surrounded by insulation.
  • outside the insulation can be arranged according to a preferred embodiment, an annular shell, which is flowed through by the liquid to be heated.
  • the heat load of the environment can be minimized and, on the other hand, the supplied liquid can be preheated. This cooling or preheating can also be achieved if the outer coils are not heated directly.
  • the body is cooled externally by the injected liquid.
  • the heating coil is preferably connected upstream of a pump for supplying the liquid to be heated. Furthermore, the heating coil is a critically flowed through cross-sectional constriction, for example downstream of an exhaust valve. This has the advantage that the control of the system can be done exclusively by the pump, the degree of steam overheating and the set cross-sectional constriction on the steam side.
  • the hot steam generator is preferably preheated and controlled to a temperature which is between the saturation temperature and the rewet temperature (Leidenfrosttemperatur) of the liquid in the operating state. By a suitable temperature control of the body, the area of the heating coil in Direction of the steam outflow further overheated to produce an absolutely dry superheated steam.
  • the pump can operate continuously or pulsating, the latter leading to better evaporation in the two-phase flow area. With this management, a fast start-up and shutdown is achieved.
  • the total volume of the heating coil does not exceed two liters, there is no risk to the environment due to breakage of the coiled tubing, even at maximum pressures.
  • This can e.g. be achieved in that the narrowest cross-section is located directly at the end of the heating coil or that at the end of the heating coil a shut-off is provided, but whose cross-section must always be greater than the critically flowed through narrowest cross section in the further course of the steam line.
  • the pressure is reduced abruptly after switching off the pump.
  • the heating coil is depressurized in stand-by mode, which additionally increases the reliability.
  • Figure 1 shows a cross section through the various coils of a hot steam generator according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through the heating steam generator according to the invention.
  • a possible embodiment of a hot steam generator according to the invention is shown.
  • hot steam generator is also an evaporator, in which the state of matter changes from liquid to gaseous, or a heater understood in which the state of aggregation is maintained.
  • the media nitrogen, air, water, helium, hydrogen, etc., can be used.
  • the hot steam generator consists in the illustrated embodiment of a heating coil 1 or a multi-part coil, which consists of a plurality of spirally wound, nested tube coils Ia, Ib, Ic, whose ends are connected to a closed flow channel.
  • the individual coils Ia, Ib, Ic are interconnected in such a way that the liquid passes through the coils Ia, Ib, Ic from outside to inside.
  • three coils Ia, Ib, Ic are provided so that the liquid can enter the outermost coil Ia and can escape from the innermost coil Ic.
  • the heating coil 1 is cast in a preferably made of aluminum body 2. Instead of aluminum, a material or alloy with a high thermal conductivity can also be used.
  • heating elements 3 are provided in the body. These heating elements 3 may consist of electric heating cartridges or flue gas pipes. They are also cast in the body 2. Alternatively, bores for receiving the heating elements 3 may be provided in the body 2, in which the heating elements 3 can be inserted.
  • the heating elements 3 are preferably arranged annularly between the coils Ia, Ib, Ic.
  • 2 temperature sensors 4 are provided in the body, which can also regulate the temperature of the individual coils Ia, Ib, Ic.
  • the heating elements 3 can also be wound around the coils Ia, Ib, Ic and be cast together with these in the body 2.
  • the melting point of the body 2 forming material is advantageously sufficiently below the melting point of the coils Ia, Ib, Ic and above the maximum operating temperature.
  • the coils Ia, Ib, Ic can have a corrugated or ribbed inner surface.
  • tube coils Ia, Ib, Ic may have on their outer side a support structure for anchoring in the body 2.
  • This support structure can for example consist of an outer ribbing.
  • the cross section of the coils Ia, Ib, Ic in the flow direction can increase in order to achieve a longer residence time of the liquid or the steamer.
  • the connections between the individual coils Ia, Ib, Ic may be formed as chambers, which cause a separation between entrained liquid and steam.
  • the body 2 is surrounded by insulation.
  • annular jacket can be arranged, which is flowed through by the liquid to be heated.
  • the heating coil 1 is connected upstream of a pump for supplying the liquid to be heated. Furthermore, the heating coil 1 is connected downstream of a cross-sectional constriction.
  • the superheated steam generator is preferably preheated and controlled to a temperature which is between the saturation temperature and the rewet temperature (Leidenfrosttemperatur) of the liquid in the operating state.
  • the area is traversed in the direction of the steam outflow of dry steam, which can be overheated there directly by a suitable temperature control of the body.
  • the pump can operate continuously or pulsating, the latter leading to better evaporation in the two-phase flow area. With this management, a fast start-up and shutdown is achieved.
  • the total volume of the heating coil 1 between water inlet and a suitable obturator at the end of the heating coil 1 does not exceed two liters, so there is no danger potential for the environment due to breakage of the tube coil Ia, Ib, Ic even at maximum pressures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Heißdampferzeuger, insbes. für eine thermische Spritzmaschine, zum Erzeugen von Heißdampf aus einer Flüssigkeit, mit einer gewundenen Rohrschlange (1), an deren Ende oder im weiteren Verlauf der Dampf abführung sich mindestens eine Querschnittsverminderung befindet, die kritisch, d.h. mit Schallgeschwindigkeit durchströmt wird.

Description

Heißdampferzeuger, insbes . für eine 'thermische Spritzmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Heißdampferzeuger, insbes. für eine thermische Spritzmaschine.
Heißdampferzeuger gehören heute mit einer Vielzahl verschiedener Bauformen zum Stand der Technik. Standardbauform ist der Großwasserraumkessel. Hier wird in einem Druckbehälter Flüssigkeit an elektrisch beheizten Stäben oder an mit Öl oder Gas befeuerten Rauchgaszügen verdampft und über einen Dampfraum abgeführt. Daneben gibt es den Schnelldampferzeuger, bei dem eine Flüssigkeit in einer mit Gas- oder Ölfeuerung beheizten Rohrschlange verdampft wird. An Stelle der Rohrschlange sind z. B. auch Bauformen bekannt, bei denen der Strömungskanal durch einen Kreisring mit dazwischen liegenden Wendeln gebildet wird, der wiederum durch eine Feuerung im Inneren des Rohres beheizt wird. Weiterhin sind Dampferzeuger bekannt, deren Rohrschlange zusammen mit einem Heizkörper in einen Metallblock eingegossen ist bzw. der Heizkörper mit auswechselbaren Heizpatronen versehen ist. Besonders im Bereich der Kleindampferzeuger in der Klima- und Bügeltechnik sind Dampferzeuger bekannt, bei denen Flüssigkeit auf eine beheizte Oberfläche gespritzt wird und dort verdampft.
Jede dieser Bauformen besitzt bauartbedingt spezifische Nachteile. So hat der Großwasserraumkessel mit seiner unter Druck stehenden Flüssigkeits- und Dampfmenge ein erhebliches Gefährdungspotential, das entsprechend der Druckgeräterichtlinie abgesichert werden muss. Der Schnelldampferzeuger neigt bei Druckschwankungen dazu, Flüssigkeitströpfchen mit der DampfStrömung mitzureißen, was zu einem oftmals unerwünschten Nassdampf führt, der aufwändig nacherhitzt oder über einen Flüssigkeitsabscheider getrocknet werden muss. Dasselbe gilt auch für die elektrisch beheizten Dampferzeuger mit eingegossener Rohrschlange die vorrangig als Durchlaufverdampfer bei niedrigen Drücken eingesetzt werden.
Bei der Verdampfung an einer beheizten Oberfläche lässt sich zwar die erzeugte Dampfmenge sehr einfach steuern, der Betrieb bei höheren Drücken erweist sich jedoch als schwierig, da über den jeweiligen Leidenfrostpunkt überhitzte Flächen zu einem Siedeverzug führen, der einen stark schwankenden Dampfmengenstrom zur Folge hat.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Vorteile verschiedener Bauformen von Heißdampferzeugern zweckmäßig zu verbinden, um überhitzten Dampf aus einem geringen Dampfvolumen bei Sättigungsdampfdrücken größer als 2 bar, vorzugsweise zwischen 5 bar und 160 bar zu erzeugen. Zudem soll durch ein schnelles An- und Abfahrverhalten eine zyklische Dampfentnahme ohne Zwischenspeicher möglich sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Heißdampferzeuger, insbes. für eine thermische Spritzmaschine zum Erzeugen von Heißdampf aus einer Flüssigkeit, mit einer gewun- denen Heizwendel, die z.B. auch aus mehreren spiral- oder meanderförmig gewundenen, ineinander liegend angeordneten Rohrschlangen bestehen kann, deren Enden zu einem geschlossenen Strömungskanal verbunden sind und an deren Ende oder im nachfolgenden Rohrsystem sich mindestens eine Querschnittsverengung befindet, die kritisch, d.h. mit Schallgeschwindigkeit durchströmt wird. Für unterschiedliche Dampfmengenbereiche kann auch eine Verengung mit veränderlichem Querschnitt eingesetzt werden.
Der in Richtung Dampfaustritt am Ende des Strömungskanals liegende Teil der Rohrschlange wird mit einer weit über der Sättigungstemperatur liegenden Temperatur beaufschlagt um eine direkte Überhitzung des Dampfes zu erreichen.
Infolge dieser Ausgestaltung kann die Flüssigkeit auf einem relativ begrenzten Raum verdampft und nachfolgend noch überhitzt werden.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind mögliche einzelne Rohrabschnitte der Heizwendel derart untereinander verbunden, dass die Flüssigkeit die Rohre von außen nach innen passiert. Dies hat den Vorteil, dass mitgerissene Flüssigkeitstropfen in den engeren Wendeln der inneren Rohrabschnitte durch die dort höheren Fliehkräfte besser an die Wand gedrückt und dadurch verdampft werden, wodurch ein trockener Dampf ohne Flüssigkeitsanteile erreicht wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Heizwendel in ein aus einem Material oder einer Legierung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminium, bestehenden Körper eingegossen . Zur Beheizung der Heizwendel sind in dem Körper nach einer vorteilhaften Ausgestaltung Heizelemente vorgesehen.
Diese Heizelemente können vorteilhafterweise aus elektrischen Heizpatronen oder rauchgasführenden Rohren bestehen.
Die Heizelemente sind nach einer vorteilhaften Weiterbildung in dem Körper eingegossen.
Alternativ können in dem Körper auch Bohrungen zur Aufnahme der Heizelemente vorgesehen sein, in welche die Heizelemente eingesteckt werden können.
Um eine besonders symmetrische Beheizung zu ermöglichen, sind die Heizelemente vorzugsweise ringförmig zwischen den Rohrschlangen angeordnet.
Außerdem sind vorteilhafterweise in dem Körper Temperatursensoren vorgesehen, welche auch die Temperatur der einzelnen Heizbereiche regeln können.
Nach einer alternativen Ausgestaltung können die Heizelemente auch um die Rohrschlangen herumgewickelt und zusammen mit diesen in den Körper eingegossen sein.
Der Schmelzpunkt des die Heizschlangen umgebenden Materials liegt vorteilhafterweise ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes der Rohrschlangen und oberhalb der maximalen Betriebstemperatur.
Um eine Vergrößerung der Heizfläche zu erzielen, kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung die Heizwendel eine gewellte o- der gerippte Innenoberfläche haben. Ferner bewirken diese Geometrien eine Zerstäubung der Flüssigkeit bzw. eine Trennung zwischen mitgerissener Flüssigkeit und Dampf.
Weiterhin kann nach einer bevorzugten Weiterbildung die Heizwendel auf ihrer Außenseite eine Stützkonstruktion zur Veran- kerung in dem Gußkörper aufweisen. Diese Stützkonstruktion kann vorzugsweise aus einer Außenberippung bestehen.
Da sich das Volumen der verdampfenden Flüssigkeit stark ausdehnt, ist es zudem vorteilhaft, wenn sich der Querschnitt der Heizwendel in Strömungsrichtung vergrößert, um eine längere Verweilzeit zu erreichen. Zudem können die Verbindungen zwischen möglichen einzelnen Abschnitten der Heizwendel als Kammern ausgebildet sein, die eine Trennung zwischen mitgerissener Flüssigkeit und Dampf bewirken.
Der Körper ist vorteilhafterweise von einer Isolierung umgeben .
Außerhalb der Isolierung kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein kreisringförmiger Mantel angeordnet sein, welcher von der zu erwärmenden Flüssigkeit durchströmt ist. Dadurch kann einerseits die Wärmebelastung der Umgebung minimiert und andererseits die zugeführte Flüssigkeit vorgeheizt werden. Diese Kühlung bzw. Vorheizung kann auch erreicht werden, wenn die äußeren Wendeln nicht unmittelbar beheizt werden. Der Körper wird außen durch die eingespeiste Flüssigkeit gekühlt.
Der Heizwendel ist vorzugsweise eine Pumpe zur Zuführung der aufzuheizenden Flüssigkeit vorgeschaltet. Weiterhin ist der Heizwendel eine kritisch durchströmte Querschnittsverengung, z.B. ein Auslassventil nachgeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Regelung der Anlage ausschließlich über die Pumpe, den Grad der Dampfüberhitzung sowie die eingestellte Querschnittsverengung auf der Dampfseite erfolgen kann. Der Heißdampferzeuger wird bevorzugt auf eine Temperatur vorgeheizt und geregelt, die zwischen der Sättigungstemperatur und der Wiederbenetzungstemperatur (Leidenfrosttemperatur) der Flüssigkeit im Betriebszustand liegt. Durch eine geeignete Temperaturregelung des Körpers kann der Bereich der Heizwendel in Richtung der Dampfabströmung weiter überhitzt werden um einen absolut trockenen überhitzten Dampf zu erzeugen.
Die Pumpe kann kontinuierlich oder pulsierend arbeiten, wobei letzteres zu einer besseren Verdampfung im zweiphasigen Strömungsgebiet führt. Mit dieser Betriebsführung wird ein rasches An- und Abfahrverhalten erreicht.
Wenn das Gesamtvolumen der Heizwendel zwei Liter nicht überschreitet, so liegt auch bei höchsten Drücken kein Gefährdungspotential für die Umgebung in Folge eines Bruchs der Rohrwendel vor. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass sich der engste Querschnitt unmittelbar am Ende der Heizwendel befindet oder dass am Ende der Heizwendel ein Absperrorgan vorgesehen ist, dessen Querschnitt jedoch immer größer als der kritisch durchströmte engste Querschnitt im weiteren Verlauf der Dampfleitung sein muss.
Der Druck wird nach dem Ausschalten der Pumpe schlagartig abgebaut .
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Heizwendel im Stand-By-Betrieb drucklos gehalten, was die Betriebssicherheit zusätzlich erhöht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch die verschiedenen Rohrschlangen eines erfindungsgemäßen Heißdampferzeugers, und
Figur 2 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Heizdampferzeuger . In den Figuren ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heißdampferzeugers dargestellt. Als Heißdampferzeuger wird auch ein Verdampfer, bei dem sich der Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig verändert, oder ein Erhitzer verstanden, bei dem der Aggregatzustand beibehalten bleibt. Als Medien können Stickstoff, Luft, Wasser, Helium, Wasserstoff, usw., eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Heißdampferzeuger besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Heizwendel 1 oder einer mehrteiligen Rohrschlange, die aus mehreren spiralförmig gewundenen, ineinander angeordneten Rohrschlangen Ia, Ib, Ic besteht, deren Enden zu einem geschlossenen Strömungskanal verbunden sind. Die einzelnen Rohrschlangen Ia, Ib, Ic sind derart untereinander verbunden, dass die Flüssigkeit die Rohrschlangen Ia, Ib, Ic von außen nach innen passiert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Rohrschlangen Ia, Ib, Ic vorgesehen, so dass die Flüssigkeit in die äußerste Rohrschlange Ia eintreten und aus der innersten Rohrschlange Ic austreten kann. Dies hat den Vorteil, dass mitgerissene Flüssigkeitstropfen in den engeren Wendeln der inneren Rohrschlange Ib, Ic durch die dort höheren Fliehkräfte besser an die Wand gedrückt und dadurch verdampft werden, wodurch ein trockener Dampf ohne Flüssigkeitsanteile erreicht wird.
Die Heizwendel 1 ist in ein vorzugsweise aus Aluminium bestehendes Körper 2 eingegossen. Anstelle von Aluminium kann auch ein Material oder eine Legierung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Zur Beheizung der Heizwendel 1 sind in dem Körper 2 Heizelemente 3 vorgesehen. Diese Heizelemente 3 können aus elektrischen Heizpatronen oder rauchgasführenden Rohren bestehen. Sie sind ebenfalls in den Körper 2 eingegossen. Alternativ können in dem Korper 2 auch Bohrungen zur Aufnahme der Heizelemente 3 vorgesehen sein, in welche die Heizelemente 3 eingesteckt werden können.
Um eine besonders symmetrische Beheizung zu ermöglichen, sind die Heizelemente 3 vorzugsweise ringförmig zwischen den Rohrschlangen Ia, Ib, Ic angeordnet.
Außerdem sind in dem Korper 2 Temperatursensoren 4 vorgesehen, welche auch die Temperatur der einzelnen Rohrschlangen Ia, Ib, Ic regeln können.
Nach einer alternativen Ausgestaltung können die Heizelemente 3 auch um die Rohrschlangen Ia, Ib, Ic herumgewickelt und zusammen mit diesen in den Korper 2 eingegossen sein.
Der Schmelzpunkt des Korper 2 bildenden Materials liegt vorteilhafterweise ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes der Rohrschlangen Ia, Ib, Ic und oberhalb der maximalen Betriebstemperatur .
Um eine Vergrößerung der Heizflache zu erzielen, können die Rohrschlangen Ia, Ib, Ic eine gewellte oder gerippte Innen- oberflache haben.
Weiterhin können die Rohrschlangen Ia, Ib, Ic auf ihrer Außenseite eine Stutzkonstruktion zur Verankerung in dem Korper 2 aufweisen. Diese Stutzkonstruktion kann beispielsweise aus einer Außenberippung bestehen.
Da sich das Volumen der verdampfenden Flüssigkeit stark ausdehnt, kann sich der Querschnitt der Rohrschlangen Ia, Ib, Ic in Stromungsrichtung vergrößern, um eine längere Verweilzeit der Flüssigkeit bzw. des Dampfers zu erreichen. Zudem können die Verbindungen zwischen den einzelnen Rohrschlangen Ia, Ib, Ic als Kammern ausgebildet sein, die eine Trennung zwischen mitgerissener Flüssigkeit und Dampf bewirken. Der Körper 2 ist von einer Isolierung umgeben.
Außerhalb der Isolierung kann ein kreisringförmiger Mantel angeordnet sein, welcher von der zu erwärmenden Flüssigkeit durchströmt ist. Dadurch kann einerseits die Wärmebelastung der Umgebung minimiert und andererseits die zugeführte Flüssigkeit vorgeheizt werden.
Der Heizwendel 1 ist eine Pumpe zur Zuführung der aufzuheizenden Flüssigkeit vorgeschaltet. Weiterhin ist der Heizwendel 1 eine Querschnittsverengung nachgeschaltet. Somit kann die Regelung der Anlage ausschließlich über die Pumpe, den Grad der Dampfüberhit zung sowie den eingestellten Querschnitt der Verengung auf der Dampfseite geregelt werden. Der Heißdampferzeuger wird bevorzugt auf eine Temperatur vorgeheizt und geregelt, die zwischen der Sättigungstemperatur und der Wiederbe- netzungstemperatur (Leidenfrosttemperatur) der Flüssigkeit im Betriebszustand liegt. Je nach Anzahl der Rohrschlangen Ia, Ib, Ic wird der Bereich in Richtung der Dampfabströmung von trockenem Dampf durchströmt, der dort durch eine geeignete Temperaturregelung des Körpers direkt überhitzt werden kann.
Die Pumpe kann kontinuierlich oder pulsierend arbeiten, wobei letzteres zu einer besseren Verdampfung im zweiphasigen Strömungsgebiet führt. Mit dieser Betriebsführung wird ein rasches An- und Abfahrverhalten erreicht.
Wenn das Gesamtvolumen der Heizwendel 1 zwischen Wassereintritt und einem geeigneten Absperrorgan am Ende der Heizwendel 1 zwei Liter nicht überschreitet, so liegt auch bei höchsten Drücken kein Gefährdungspotential für die Umgebung in Folge eines Bruchs der Rohrwendel Ia, Ib, Ic vor.
Der Druck wird nach dem Ausschalten der Pumpe schlagartig abgebaut. Dabei ist die Heizwendel im Stand-By-Betrieb drucklos gehalten, was die Betriebssicherheit zusätzlich erhöht. Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Die Offenbarung der Figuren wird als expliziter Inhalt der vorliegenden Beschreibung angesehen.
Alle oben beschriebenen Komponenten können auch in Alleinstellung oder in beliebiger Kombination in anderen Herstellungsverfahren von metallischen oder Verbundbauteilen zur Anwendung kommen.
Bθzugszβichenlistθ
1 Heizwendel
Ia Rohrschlange
Ib Rohrschlange
Ic Rohrschlange
2 Körper
3 Heizelemente
4 Temperatursensor

Claims

Patentansprüche
1. Heißdampferzeuger, insbes. für eine thermische Spritzmaschine, zum Erzeugen von Heißdampf aus einer Flüssigkeit, mit einer gewundenen Rohrschlange (1), an deren Ende oder im weiteren Verlauf der Dampfabführung sich mindestens eine Querschnittsverminderung befindet, die kritisch durchströmt wird.
2. Heißdampferzeuger nach Anspruch 1, wobei die Rohrschlange aus mehreren gewundenen, ineinander angeordneten Rohrschlangen (Ia, Ib, Ic) besteht, deren Enden zu einem geschlossenen Strömungskanal verbunden sind.
3. Heißdampferzeuger nach Anspruch loder 2, wobei die am Dampfaustritt befindliche Verengung einen veränderlichen Querschnitt besitzt.
4. Heißdampferzeuger nach Anspruch 2 oder 3, wobei die einzelnen Rohrschlangen (Ia, Ib, Ic) untereinander verbunden sind.
5. Heißdampferzeuger nach Anspruch 4, wobei die Flüssigkeit in die äußerste Rohrschlange (Ia) eintritt und aus der innersten Rohrschlange (Ic) austritt.
6. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rohrschlange (1) in einen aus einem Material oder einer Legierung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminium, bestehenden Körper (2) eingegossen ist.
7. Heißdampferzeuger nach Anspruch 6, wobei in dem Körper (2) Heizelemente (3) vorgesehen sind.
8. Heißdampferzeuger nach Anspruch 7, wobei die Heizelemente
(3) aus elektrischen Heizpatronen oder rauchgasführenden Rohren bestehen.
9. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Heizelemente (3) in den Körper (2) eingegossen sind.
10. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei in dem Körper (2) Bohrungen zur Aufnahme der Heizelemente (3) vorgesehen sind.
11. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 7 oder 10, wobei die Heizelemente (3) ringförmig zwischen den Rohrschlangen (Ia, Ib, Ic) angeordnet sind.
12. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 6 oder 11, wobei in dem Körper (2) Temperatursensoren (4) vorgesehen sind.
13. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Heizelemente (3) um die Rohrschlange (1) herumgewickelt und zusammen mit diesen in den Körper (2) eingegossen sind.
14. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der Schmelzpunkt des den Körper (2) bildenden Materials ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes der Rohrschlange (1) und oberhalb der maximalen Betriebstemperatur liegt.
15. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Rohrschlange (1) eine gewellte oder gerippte Innenoberfläche hat.
16. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Rohrschlange (1) auf ihrer Außenseite eine Stützkonstruktion zur Positionierung in dem Körper (2) aufweisen.
17. Heißdampferzeuger nach Anspruch 16, wobei die Stützkonstruktion aus einer Außenberippung besteht.
18. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei sich der Innenquerschnitt der Rohrschlange (1) in Strömungsrichtung vergrößert.
19. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Verbindungen zwischen möglichen einzelnen Abschnitten der Rohrschlangen (Ia, Ib, Ic) als Kammern ausgebildet sind, die eine Trennung zwischen mitgerissener Flüssigkeit und Dampf bewirken.
20. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 6 bis 19, wobei der Körper (2) von einer Isolierung umgeben ist.
21. Heißdampferzeuger nach Anspruch 20, wobei außerhalb der Isolierung ein kreisringförmiger Mantel angeordnet ist, welcher von der zu erwärmenden Flüssigkeit durchströmt ist.
22. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Rohrschlange (1) eine Pumpe zur Zuführung der aufzuheizenden Flüssigkeit vorgeschaltet ist.
23. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Rohrschlange (1) ein Absperrventil nachgeschaltet ist.
24. Heißdampferzeuger nach Anspruch 22, wobei die Pumpe kontinuierlich oder pulsierend arbeitet.
25. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Gesamtvolumen der Rohrschlange (1) zwei Liter nicht überschreitet.
26. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Rohrschlange (1) im Stand-By-Betrieb drucklos gehalten ist.
27. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der äußere Teil der Rohrschlange (1) nicht beheizt wird und zur Kühlung dient .
28. Heißdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei der in Richtung Dampfaustritt am Ende des Strömungskanals liegende Teil der Rohrschlange mit einer weit über der Sät- tigυngstemperatur liegenden Temperatur beaufschlagt wird, um eine direkte Überhitzung des Dampfes zu erreichen.
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