NL7907672A - Inrichting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen. - Google Patents

Description

ï VO 85^7

Messer Grieshein GmbH.

Frankfort a/d Main, Bondsrepubliek Duitsland.

Inrichting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen, in het bijzonder diepgekoelde vloeibare gassen, bestaande uit een vat of reservoir, waarin tenminste een buisleiding voor het te verwarmen/verdampt gas en een verwarmings-5 inrichting, alsmede tenminste een temperatuurbegrenzer zijn aange bracht.

Gassen, zoals bijvoorbeeld zuurstof, stikstof, argon en koolwaterstoffen worden in vele gevallen uit economisch standpunt in vloeibare toestand getransporteerd, opgeslagen en geleverd. Het gebruik 10 van deze gassen geschiedt in de regel in gasvormige toestand bij omge vingstemperatuur. Derhalve moeten deze eerst verdampt en verwarmd wor-0 den.

Inrichtingen voor het verdampen/verwarmen van bijvoorbeeld vloeibare gassen bij lage temperaturen behoren reeds lange tijd tot de 15 stand van de techniek, zoals blijkt uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.052.151. Bij deze bekende inrichting dient voor het verwarmen van het diepgekoelde, vloeibare gas de atmosferische lucht, zodat dergelijke inrichtingen, op grond var. hun kostenloze energiebron, doelmatig werken. Dadelig is echter bij deze met lucht verwarmde inrich-20 tingen, dat het rendement van niet te beïnvloeden factoren, zoals bijvoorbeeld luchttemperatuur, vochtgehalte van de lucht of de luchtsnelheid afhankelijk is. De door veranderingen van deze parameters veroorzaakte schommelingen van de uittreedtemperatuur van het te verdampen/verwarmen gas'in het jaargemiddelde hoger dan 60 K bedragen.

25 Andere inrichting voor het verdampen van vloeistoffen, zoals bijvoor beeld in hen Duitse Auslegesehrift 1.^51.31¼ beschreven, bestaan uit een meoalen gietlichaam, waarin een verdamperslang en een ver— warmingslichaam met temperatuurbegrenzer zijn gegoten. Bij deze inrichtingen vindt een naar verhouding goede warmte-cverdracht van het ver--- warmingslichaam op de te verwarmen verdampingsslang plaats, via het 79 0 7 5 72 ♦ " 2 Λ*.

de warmte goed geleidende gietlichaam. Een dergelijke inrichting is echter fahricagetechnisch naar verhouding duur, waarbij voorts eventuele ondichtheden van dergelijke storingen in de inrichting, als gevolg van het gieten van de afzonderlijke elementen niet ondervangen 5 kunnen worden. Verwisseling of reparatie van de ingebouwde elementen, zoals verdamperslang, verwarmingslichaam en temperatuurbegrenzer, is in zulke gevallen niet mogelijk.

Het doel van de uitvinding is een inrichting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen te verschaffen, welke in opbouw naar ver-10 houding eenvoudig gehouden is en niettemin een goede warmte-overdracht van het verwarmingselement op de te verwarmen buizen waarborgt en waarbij voorts waarborg bestaat, dat bij een eventueel, defect van de inrichting deze zonder moeilijkheden gerepareerd kan worden, respectievelijk beschadigde delen verwisseld en door nieuwe vervangen kunnen 15 worden.

Voor het oplossen van het genoemde probleem wordt volgens de 9 uitvinding voorgesteld, dat voor de warmte-overdracht tussen de verwar-mingsinrichting en de buisleiding in het vat of het reservoir een metaalpoeder aanwezig is. Om een goede warmte-overdracht te kunnen 20 verkrijgen, wordt verder voorgesteld, dat als metaalpoeder koper en/of aluminium kan worden · gebruikt. Het is duidelijk, dat ook andere goed-geleidende metaalpoeders hun toepassing kunnen vinden.

Volgens de uitvinding heeft het metaalpoeder (granulaat) een korrelgrootte van 10 mm. tot h-5 micromoeter. Daardoor wordt op voor-25 delige wijze een grote stortdichtheid verkregen, welke een optimale warmtegeleidbaarheid van het metaalpoeder waarborgt.

Het volgens de uitvinding toepassen van metaalpoeder als warmteoverdracht smiddel van de verwarmingsinrichting naar de buisleidingen, geeft het voordeel, dat op elk moment en zonder grote technische 30 . . moeite een eventuele reparatie aan de inrichting kan plaats vinden, omdat het in een dergelijk geval slechts noodzakelijk is, het vat te openen en het metaalpoeder daaruit te schudden, zodat zonder enige moeite de reparatie of verwisseling van de verwarmingsinrichting, de buisleidingen, enz. .kunnen plaats vinden. Voorts wordt op voordelige? 35 wijze door het gebruik van metaalpoeder in het vat spanningen vermeden, > 790 76 72 ' f 3 die door de onderscheidenlijke temperatuurhelastingen van de ver-warmingsinrichting en de buisleidingen optreden (uitzetten, respectievelijk krimpen). De reden hiervoor ligt daarin, dat het metaalpoe-der in tegenstelling tot een gegoten constructie, elastisch is, zodat 5 daardoor veranderingen als gevolg van uitzetten, respectievelijk krimp van de afzonderlijke delen door het metaalpoeder geabsorbeerd worden.

Bij een doelmatige uitvoeringsvorm van de inrichting is de verwarmingsinrichting centrisch in het vat aangebracht en door op een 10 concentrische cirkel aangebrachte buisleidingen (buizenbundel) cmgeven.

Cm te verhinderen, dat een niet-gewenst verhitten van de verwarmings-inrichting of een te kleine warmte-uitwisseling plaats vindt, wordt volgens de uitvinding verder voorgesteld, dat op een buis en/of de verwarmingsinrichting een temperatuurbegrenzer is aangebraeht. Daardoor 15 wordt gewaarborgd, dat de verwarmingsinrichting niet bovenmatig wordt verhit, voorts in verbinding met de temperatuurbegrenzer, welke op de buisleiding is aangebracht, waardoor het te verwarmen/verdampen gas stroomt, ook gewaarborgd'is, dat dit medium de noodzakelijke bedrijfstemperatuur heeft.

2Q Volgens een verder voorstel van de uitvinding bestaat de verwarmingsinrichting uit een aantal buisleidingen, waardoor een warmtemediun in tegenstroom met het te verwarmen/verdampen gas stroomt, dat op zijn beurt onderling evenwijdig de buisleidingen van het vat doorstroomt.

25 Deze manier van construeren wordt in het bijzonder dan toege past, wanneer als warmtemediun bijvoorbeeld hete gassen, warm water of stoom gebruikt worden. Door de onderlinge plaatsing van de enerzijds het warmtemediun voerende buisleidingen en anderzijds het te verwarmen gas-vcerende buisleidingen in het metaalpoeder, wordt op voordelige 30 wijze eveneens een optimale warmte-overdracht verzekerd.

Verdere voordelen van de uitvinding zuilen onder verwijzing naar de tekening nader bespreken worden. Daarin toont : fig. 1 fig. 1 - * verschillende uitvoeringsvormen van inrichtingen voor het verwarmen en/of verdampen van gassen.

den eersoe uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uit- 790 7672

A

* vinding is in fig. 1 en Ta weergegeven. Zoals daaruit blijkt, bestaat de inrichting uit een vat of reservoir 10, waarvan de wand uit een isolerend'materiaal 12 bestaat. Daardoor wordt doelmatig verhinderd, dat de binnen het reservoir aanwezige warmte nutteloos in de omge-5 ving wegstroomt.

In de binnenruimte 1U van het vat 10 zijn een aantal paren buisleidingen 13 aangebracht. Elk van deze buisleidingen is U-vormig gebogen en vormt tezamen met de andere buisleidingen een z.g, buizenbundel, zoals dit duidelijk uit fig. 1a blijkt. Zoals daarin 10 weergegeven, zijn de afzonderlijke bij elkaar behorende einden van een buis diametraal tegenover elkaar liggend aangebracht. De buisleidingen 16 zijn zodanig in de binnenruimte 1 k van het vat gegroepeerd, dat zij op een concentrische cirkel ten opzichte van de middenas 18 van het gat zijn aangebracht.

15 . Centrisch in het vat en dus ook ten opzichte van de middenas 18 is een elektrisch verwarmingselement 20 aangebracht. Dit ele-* ment heeft de vorm van een verwarmingsstaaf en heeft een gebruikelijke, op zichzelf bekende opbouw, welke hier niet nader toegelicht behoeft te worden.

2Q Het verwarmingselement 20 heeft .een temperatuurbegrenzer in de vorm van een thermostaat 22, waardoor de betreffende, heersende temperatuur van het verwarmingselement wordt afgetast en bij het bereiken van een te grote temperatuur dit verwarmingselement afschakelt, om het voor oververhitting en dus beschadiging te beveiligen-25 Zoals verder uit fig. 1 blijkt, is op een van de buisleidingen 16 een tweede thermostaat 2b aanwezig, welke voor het eigenlijke besturen van het verwarmingslement dient. Overeenkomstig zijn instelwaarden wordt door de thermostaat 2b het verwarmingselement 20 een-, respectievelijk uitgeschakeld, zodat daardoor het de buisleidingen T6 3Q doorstromende te verwarmen/verdampen gas in het uittreedbereik van ' de buis uit het vat 10, die steeds het gewenste temperatuurbereik heeft. De thermostaat 2b is via een leiding 2β met de (niet-weergegeven) stuurinrichting voor het verwarmingselement .20 verbonden, waarnaar eveneens de leiding 28 van de thermostaat 22 voert, waardoor het ver-35 warnings element 20 tegen oververhitting beschermd is.

790 7 6 72 5 a

Voor het overdragen van de door het verwarmingselement 20 geproduceerde warmte-energie op de huisleidingen 16 (huizenhundel) dient volgens de uitvinding metaalpoeder 30, waarmede de binnenruimte 14 van het vat 10 praktisch geheel gevuld is. Het metaalpoeder (granulaat), 5 bij voorkeur uit koper of aluminium, heeft een korrelgrootte tussen 10 mm. - 15 micrometer, zodat daardoor een optimaal vullen en en verdichten van een metaalpoeder in het vat gewaarborgd is en aldus eveneens een optimale warmte-overdracht van het verwarmingselement 20 naar de huisleidingen 10 verzekerd is. De voorkeur wordt gegeven aan metaal-10 poeder uit koper, dat op grond van de zeer goede warmtegeieidbaarheid . geschikt is. Ook aluminium is geschikt als warmte-overdrachtsmiddel, doch in verbinding met zuurstof ontoelaatbaar, d.w.z. het mag niet gebruikt worden wanneer door de huisleidingen 16 zuurstof voor het ver-warnen/verdampen getransporteerd wordt.

15 . Het vullen van het reservoir of vat 10 geschiedt, nadat het ver warmingselement 20, de thermostaten 22, 2b en de huisleidingen 16 gemonteerd zijn. Door licht schudden van de metalen vulmassa worden eventueel nog aanwezige holten in de binnenruimte van het vat ik vermeden en wordt een maximale vuldichtheid bereikt, welke - zoals reeds 20 opgemerkt - een optimale warmt e-overdr acht van het verwarmingselement 20 op de huisleidingen waarborgt.

In fig. 2 en 2a is een andere uitvoeringsvorm weergegeven. Zoals daaruit blijkt, zijn in de binnenruimte van het vat 10 een aantal, deze in de langsrichting doorlopende huisleidingen 16, 32 aangebracht. Door 25 de huisleidingen 1o stroomt, evenals bij het uitvceringsvoorbeeld volgens fig. 1 en 1a, het te verwarmen gas - in het onderhavige geval van oeneden naar boven , zoals door pijlen is aangeduid - terwijl door de huisleidingen 32 integenstroomriehting een waratemedium, zoals bijvoorbeeld stoom, hete gassen of warm water stroomt. Deer de onderlinge 30 plaatsing van de huisleidingen 32 (warmtemedium) en de huisleidingen Ιβ (te verwarmen medium) is in verbinding met: de in het vat 10 aanwezige nstaalpceder 30' eveneens een optimale warmte—uitwisseling verzekerd, ook zij dit uiuvoermgsvcorbeeld dienen niet—weergegeven thermostaten cm ervoor te zorgen, dat de verwarmingstemperatuur zodanig geregeld 35 wordt, dat een gewenste verwarming of verdamping van het door de buis- 73 0 7 6 72 •6 · 4.

leiding 16 stromende gas gewaarborgd is.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens fig. 2 is in fig. 3-3¾ weergegeven. Voor het verkrijgen van een grotere warm-te-opname tijdens het doorlopen van de buisleiding 16 door het vat 10 5 wordt deze buisleiding 16 en de het warmtemedium transporterende buis- leiding 32 spiraalvormig uitgevoerd. Hierbij is het niet noodzakelijk, dat het vat 10 als volledig vat is uitgevoerd, doch het is voldoende, zoals uit fig. 3 blijkt, dat dit vat als een hol, cilindrisch lichaam is geconstrueerd, waarvan de binnen- en buitenwand eveneens uit isola-10 tiemateriaal 12 bestaat. In de daarbij gevormde ringvormige binnenruimte 11 verlopen de beide buisleidingen 16 — 32 spiraalvormig van het ene naar het andere vat einde en geven op deze wijze een -niettegenstaande het kleine vat - groot uitwisselvlak voor het warmtemedium, bijvoorbeeld stoom, zodat daardoor eveneens een goede warmte-overdracht 15 v.an de buisleiding 32 op de 'buisleiding 16 met behulp van metaal- poeder 13, als warmte-overdrachtsmiddel, plaats vindt.

De fig. 1, la is tenslotte een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding voor het verwarmen van gassen weergegeven. Volgens dit uitvoeringsvoorbeeld is in de stromingsrichting gezien, 2Q achter een afsluitklep 3l een gasflex 36 en voor de drukregelaar 38 de inrichting volgens de uitvinding aangebracht. Om te verhinderen, dat het onder hoge druk uit de fles 36 stromende gas de buisleiding 16 en in het bijzonder de drukregelaar 38 doet bevriezen, is deze buisleiding van een verwarmingselement 20 voorzien, dat centrisch binnen de 25 spiraalvormig gewonden buisleiding 16 is aangebracht, zoals dit uit fig. la blijkt. Door het tussen het verwarmingselement 20 en de spiraalvormige buisleiding 16 in het vat 10 aanwezige metaalpoeder 30 vindt een praktisch verliesvrije warmte-overdracht plaats. Aan de uitgangszijde van het vat 10 is op de buisleiding 16 eveneens een 30 thermostaat .21 aangebracht, waardoor de in de buis heersende temperatuur van het verwarmde gas wordt vastgesteld en bij het onder-, respectievelijk overschrijden daarvan de met de thermostaat 2l verbonden verwarmingsinrichting 20 in-, respectievelijk afgeschakeld wordt.

In de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden van een in-35 richting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen, in het bij- > 790 76 72 . fc τ zonder diepgevoeldes vloeibare gassen, dient als vamie-overdrachtmissel van de verwarmingsinrichting naar de de gassen transporterende buis-leidingen, steeds metaalpoeder. Door het volgens de uitvinding toepassen van de metaalpoeder als warmte-overdrachtsmiddel wordt op 5 voordelige wijze gewaarborgd, dat bij een eventueel defect van de inrichting dese zonder moeilijkheden gemakkelijk en vooral snel gerepareerd kan worden, respectievelijk bepaalde verwisselwer kzaam-heden kunnen plaats vinden, omdat het hierbij slechts noodzakelijk is, het in het vat aanwezige metaalpoeder uit te schudden, om daar-10 door gemakkelijk en zonder moeite bij de in het vat aanwezige elementen van de inrichting te komen. Ha reparatie of verwisseling wordt slechts het metaalpoeder weer ingébracht en door schudden verdicht'waardoor de inrichting weer bedrijfsklaar is.

ψ 790 7 S 72

Claims (6)

1. 3 *
2. 1. Inrichting voor het verwarmen en/of verdampen van gassen, in het bijzonder diepgekoeld-vloeibaar gas, bestaande uit een vat of reservoir, waarin tenminste een buisleiding voor het te verwarmen/ verdampen gas, een verwarmingsinrichting, alsmede tenminste één tempe-5 ratuurbegrenzer zijn aangebracht, met het kenmerk, dat voor de warmte overdracht tussen verwarmingsinrichting (29, 32) en de buisleiding (-T6) in het vat (10) metaalpoeder (30) aanwezig is.
3. 2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een metaalpoeder (granulaat) koper en/of aluminium wordt gebruikt.
4. 3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat het metaalpoeder (granulaat) een korrelgrootte van 10 mm. - k-5 micrometer heeft. k. Inrichting volgens· conclusie 1 - 3 met het kenmerk, dat de verwarmingsinrichting (20) centrisch in het vat (10) is aangebracht 15 en door op een concentrische cirkel aangebrachte buisleidingen (buizenbundel 16) is omgeven.
5. 5· Inrichting volgens conclusie U met het kenmerk, dat op een buis (16) en/of de verwarmingsinrichting (20) een temperatuurbegren-zer (20, resp. 22) is aangebracht. 2Q 6. Inrichting volgens conclusie 1-5 met het kenmerk, dat de ver warmingsinrichting uit een aantal buisleidingen (32) bestaat, waardoorheen een warmtemedium in tegenstroom ten opzichte van het te verwarmen/ verdampen gas stroomt, dat. op zijn beurt in onderling evenwijdige buisleidingen (16) het vat (10) doorstroomt. 25 7· Inrichting volgens'conclusie 1 - 6 met het kenmerk, dat zowel de verwarmingsinrichting (32) als ee buisleiding (l6) spiraalvormig in het vat (10) zijn aangebracht.
6. 8. Inrichting volgens conclusie 1 - 7 met het kenmerk, dat als. verwarmingsinrichting een elektrische verwarming (20) aanwezig is. 7907672