CH177386A - Verfahren und Einrichtung zum Betriebe von Siedekühlern, insbesondere für Vakuumentladungsgefässe. - Google Patents

Description

  Verfahren und     Einriehtung    zum Betriebe von Siedekühlern, insbesondere für       Vakuumentladungsgefässe.       Es ist bekannt, zur Kühlung von     Va-          huumentladungsgefä.ssen    und andern Appara  turen, sowie Flüssigkeiten Siedekühler an  zuwenden. Um nun zu erreichen,     da.ss    die be  nutzte Kühlflüssigkeit dauernd für eine be  stimmte Belastung bei ein und derselben  Temperatur siedet, hat man vorgeschlagen,  den Kühler zusammen mit dem zugehörigen       Kondensor    von der Atmosphäre abzuschlie  ssen.

   Wie die Praxis gezeigt hat, genügt diese  Massnahme noch nicht, denn die meisten  praktisch in Betracht kommenden Siedeflüs  sigkeiten haben ,die     rig.en.schaft,    erhebliche  Mengen von fremden Gasen zu lösen. Wäh  rend .des Siedevorganges werden dann diese       Gase    zum 'Teil frei und bilden im     Konden-          sor    ein .die Kondensationsfläche verkleinern  des Gaspolster.     Die    Folge davon ist, dass die       Dampfdiehte    im     Kondensor    und damit die  Temperatur der Siedeflüssigkeit steigen.  



  Gemäss der Erfindung wird diesem Übel-    stand dadurch     abgeholfen"dass    die Kühlflüs  sigkeit entgast wird.  



  Dieses     Entgasen    erfolgt zweckmässiger  weise mittelst einer besonderen Apparatur vor  dem Einfüllen in die Kühlräume. Zur Vor  nahme der Vergasung kommen verschiedene  Wege in Frage. Zum Beispiel kann man die  zu entgasende Flüssigkeit unter verminder  tem Druck zum Sieden bringen, dabei ent  stehen im Innern der Flüssigkeit durch die  Bildung von Dampfblasen freie Oberflächen.  An diesen freien Oberflächen entweicht auch  das im Innern der Flüssigkeit enthaltende  Fremdgas und kann     von    Zeit zu Zeit aus dein  über der siedenden Flüssigkeit befindlichen  Dampfraum, zum Beispiel über eine Kühl  vorlage, abgesaugt werden.  



  Ferner kann man-die zu     entgasende    Flüs  sigkeit über geneigte Flächen im Innern  eines evakuierten Gefässes in Form einer  dünnen Schicht herablaufen lassen. Die in      der Flüssigkeit gelösten Gase treten dann  aus der Oberfläche der dünnen Schicht aus  und können aus dem Gasraum von Zeit zu  Zeit und vorzugsweise über eine Kühlvorlage  abgesaugt werden. .  



  Das Entgasen kann auch im Kühlsystem  selbst erfolgen, indem der     Kondensor    des  Kühlsystems über eine Kühlvorlage an eine  Vakuumpumpe angeschlossen, und die zu  entgasende Kühlflüssigkeit beispielsweise  durch normale Belastung des Apparates, ins  besondere des     Quecksilberdampfgleichrich-          ters.    zum Sieden .gebracht wird. Der Grad .der  Entgasung kann bei diesem Verfahren aus  der Gasmenge festgestellt werden, die pro  Zeiteinheit durch die am     Kondensor    an  geschlossene Vakuumpumpe abgesaugt wird.  



  Statt .einer Kühlvorlage     zwischen    der Va  kuumpumpe und der zu entgasenden Flüssig  keit kann auch ein     Absorbtionsgefd,    zum  Beispiel mit aktiver Kohle oder     Sili:cagel,     zwischengeschaltet werden.  



  Das Entgasen ausserhalb der eigentlichen  Kühlräume in einer besonderen     Entgasungs-          apparatur    kann auch durch     Zerschleudern     oder     Verschäumen    der Flüssigkeit .geschehen.  Dieses wird dadurch bewerkstelligt, dass in  scharfem Strahl ein in .der Flüssigkeit nicht  lösbares Gas     eingeblasen    oder die Flüssigkeit  durch -ein     Zentrifugalrad        zerschleudert    wird.  



  Die Entgasung soll zweckmässig soweit  getrieben werden, dass nur einige Prozente  der Kühlfläche im     Kondensor        unwirksam     werden gegenüber vollkommener Entgasung.  



       Zweckmässigerweise    entgast man nicht  nur die Siedeflüssigkeit, sondern auch die  Kühlräume eventuell zusammen mit den  Kondensationsräumen, bevor die     Flüssigkeit     eingefüllt wird. Dieses Entgasen der Kühl  räume eventuell zusammen mit den Konden  sationsräumen kann bei einem     Vakuument-          la.dungsgefäss,    welches bei höheren Tempera  turen, zum Beispiel von     3,00    bis 400' C ent  gast wird, gemeinsam mit dem Entgasen des  eigentlichen Vakuumgefässes vorgenommen  werden. In diese     entgasten    Räume     wird    dann  die entgaste Kühlflüssigkeit vorzugsweise  unter Vakuum eingefüllt.

      Handelt es sich um ein       gefäss    mit metallenen Wandungen,     @o        emp-          fiehlt    es sich, als Kühlflüssigkeit .eine F     his-          sigkeit    zu -wählen, welche keine oder nur  wenig freie Wasserstoffionen enthält, um  zu verhindern, dass Wasserstoffionen bei Er  wärmung der Kühlflüssigkeit aus dieser  durch die Metallwandungen in das eigent  liche     Vakuumentladungsgefäss    diffundieren  und dort eine dauernde Verschlechterung des  Vakuums zur Folge haben;

   je nach dem Tem  peraturbereich, in welchem die     Kühlung    ar  beiten soll, können geeignete Flüssigkeiten  sein Benzol,     Toluol,        Xylol,        Trichloräthylen,     säurefreie Öle,     Tetrachlorkohlenstoff,        Tetra-          chloräthan,    Aceton, Schwefelkohlenstoff,  Anilin,     Methyläther,        Äthyläther,        Methyl-          chlori.d,    Methylalkohol, Äthylalkohol.

   Wich  tig ist, dass von der Flüssigkeit die Gefäss  wandungen nicht angegriffen werden, und       class    sich in Kontakt mit den Wandungen die  Flüssigkeit nicht zersetzt und etwa perma  nente Gase entstehen.  



  Solche Flüssigkeiten lösen ausser     Wasser-          dampf,    Ammoniak und Kohlensäure auch  permanente Gase z. B. Stickstoff, Sauer  stoff, Kohlenoxyd, Wasserstoff     etc.    Alle  diese Gase können vollständig oder jedenfalls  praktisch ausreichend nach den beschriebe  nen Methoden entfernt werden.  



  Bei der Inbetriebnahme eines derartigen  Siedekühlers mit entgaster Siedeflüssigkeit  hat sich in einigen Fällen ein Siedeverzug  störend bemerkbar gemacht. Entgaste Flüs  sigkeiten können nämlich einen ausserordent  lich ausgeprägten Siedeverzug zeigen. Die  entgaste Flüssigkeit kann 20 bis 50 und  mehr Grade über ihren Siedepunkt erhitzt  werden, ohne     da.ss    Sieden eintritt. Wird aber  das labile Gleichgewicht durch irgend eine  Ursache gestört, so setzen das Sieden und  die Dampfentwicklung explosionsartig ein.  Diese heftige Dampfentwicklung kann zu  Erschütterungen des Gefässes führen, die .eine  Gefährdung der Konstruktion bedeuten.

   Fer  ner ist vielfach eine     dureh    den     Sie:leverzug     bedingte,     intermittierende    Funktion des  Siedekühlers nicht zulässig, da bei einem      derartigen Betrieb die zu kühlende Fläche  dauernd ihre Temperatur zwischen einer  obern und einer davon stark abweichenden  untern Grenze ändert, während die Anfor  derungen des Betriebes im allgemeinen die       Innehaltung    einer mehr oder weniger kon  stanten Temperatur verlangen.  



       [,'in    diesen Siedeverzug zu vermeiden,  können folgende zusätzliche Mittel     angewen-          det    werden. Es können     zum    Beispiel geringe  Mengen sich mit der betreffenden Siede  flüssigkeit leicht mischende Gase     beigemengt     werden. Zum Beispiel kann Helium zu Ben  zol gemischt werden, und zwar gerade soviel  wie zur     Aufhebung    des Siedeverzuges not  wendig ist. Ferner kann man der Flüssigkeit  sandartige, insbesondere poröse Körper, bei  mengen. Als solche Körper können Stück  chen von Tonerde, Kohle, beispielsweise  Koks, Kreide     etc.    dienen.

   Diese porösen Kör  per sind aber nur solange wirksam; als die       Flüssigkeit    nicht bis zu einem sehr hohen  Grade entgast     ist.     



  Für     eine    bis zu einem sehr hohen Grad  entgaste Flüssigkeit erweist es sich als be  sonders wirksam, in der Flüssigkeit einen  oder mehrere     Initialsieder    anzuordnen. Diese       Initia.lsieder    können zum Beispiel aus einer       elektrischen    Heizwicklung bestehen, welche  die Kühlflüssigkeit an einer Stelle stark er  wärmt. Wird nämlich durch ein noch so klei  nes Wandelement der Flüssigkeit in ge  nügender Dichte Wärme     zugeführt,    so be  ginnt an dieser Stelle die Flüssigkeit zu sie  den. Die von dieser Stelle aufsteigenden  Dampfblasen sind geeignet im ganzen Flüs  sigkeitsgebiet, das von ihnen bestrichen wird,  den Siedeverzug aufzuheben.

   Zweckmässiger  weise wird daher ein derartiger     Initialsieder     in der     @Tä-he    der tiefsten Stelle des Siede  kühlers angeordnet. damit die von dieser  Stelle aufsteigenden Dampfblasen ein mög  lichst grosses Flüssigkeitsvolumen     durch-          t#          queren,    sie die Oberfläche erreichen.  In der beiliegenden Zeichnung ist bei  spielsweise ein     Quecksilberdampfgleichrich-          ter    mit einem gemäss dem Verfahren nach    der Erfindung betriebenen Siedekühler     dar-          g        estellt.     



       Fig.    1 zeigt den ganzen Gleichrichter mit  den     Kondensoren    im Längsschnitt, der längs  der Linie     I-I    der     Fig.    2 geführt ist;       Fig.    2 zeigt einen     Querschnitt    längs der  Linie     II-II    der     Fig.    1;       Fig.    3 zeigt eine zweite Ausführung eines       Initialsieders;    die       Fig.    4 und 5 stellen Ausführungen von       Initial.siedern    dar, bei denen besondere Mit  tel zur Begünstigung des Siedevorganges       \'vorgesehen    sind;

         Fig.    6 stellt den obern Teil des Gleich  richters dar, an dem ebenfalls besondere  Hilfsmittel zur Begünstigung des Siede  vorganges vorgesehen sind.  



  1 ist der als Kathode dienende Queck  silberspiegel des Gleichrichters und 2     sind     die sechs Anoden. Das Vakuumgefäss besteht  aus einem Oberteil 8 und einem Unterteil 4.  Im Oberteil 3 befinden sich die die Anoden  arme bildenden Rohre 5 und der zur Kon  densation der Hauptmenge des an der Ka  thode 1 verdampfenden Quecksilbers die  nende Dom 6. Die Anodenarme 5 und der  Dom 6 sind von der Kühlflüssigkeit 7 um  spült. Im     Unterteil    4 ist über der Kathode 1  ein Führungsrohr 8 angeordnet, welches den  Quecksilberdampf von der Kathode zu dem  Kondensationsdom 6 leitet. Die Kühlung des  Unterteils 4 erfolgt durch die Kühlflüssig  keit 9.

   Die Wandungen der Kühlräume im  Unterteil und Oberteil des Gefässes     können     beim Entgasen des Apparates in genau der  gleichen Weise, wie der eigentliche Entlade  raum, entgast werden, beispielsweise durch  die Stutzen 10. Von der einen Anode 2 nach  der Kathode 1 ist der Weg des Lichtbogens  durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die  vor dem Einfüllen in der vorher beschrie  benen Weise entgaste Flüssigkeit, zum Bei  spiel     Trichloräthylen,    kann dann unter Va  kuum durch die Stutzen 10 eingefüllt     wer-          den,der    nach irgend einem\ Verfahren, zum  Beispiel durch     Quetschen    und Verlöten, ab  geschlossen wird.

   Der beim Sieden der ent-      gasten Flüssigkeit entstehende Dampf ge  langt durch die Rohre 11     bezw.    12 in die       Kondensoren    13     bezw.    14. Diese     Konden-          soren        sind    nichts anderes wie an der Haupt  dampfleitung angeschlossene, blind endende  Verzweigungsrohre, welche zweckmässig an  ihrer     Oberfläche    Kühlrippen tragen und     in     einem Luftschacht 15 angeordnet durch den       Ventilator    16 gekühlt werden; zweckmässig  werden auch die Kondensationsräume ent  gast.

   Um sowohl im untern -wie-im     obern     Kühlraum Siedeverzug zu vermeiden, sind       Initialsieder    eingebaut. Im untern Kühler 4  besteht der     Initial.sieder        beispielsweise    aus  einem in der Nähe des Bodens angeordneten,  in die Flüssigkeit     eintauchenden    und     blind     endenden Rohr 17,     in    dessen Innern eine  elektrische     Heizwicklung    18 angeordnet ist.  Die     Heizwicklung    befindet sich bei dieser  Anordnung auf der Seite der freien Atmo  sphäre und überträgt durch das Rohr 17  einen Wärmestrom, der ausreicht, um die  Flüssigkeit lokal zum Sieden zu bringen.

    Wenn erforderlich, können mehrere derartige       Initialsieder    in der Nähe des Bodens     des    un  tern Kühlers angeordnet werden.  



  Die Ausführung des     Initialsieders        kann.     auch gemäss     Fig.    3 erfolgen. Hier ist die  Heizspirale 23 aussen um die Schutzhülse 17  herumgelegt, deren Inhalt mit dem Kühl  raum 9 in Verbindung steht und so stark er  wärmt wird, dass es zur     Blasenbildung.     kommt.  



  In der Nähe des Bodens des obern Küh  lers ist eine andere Ausführung für     .den        Ini-          tialsieder    angewendet. Diese besteht darin,  dass ein elektrischer Stromleiter 19     isoliert     in die Siedeflüssigkeit eingeführt wird und  erlaubt, eine in der Siedeflüssigkeit befind  liche     Heizspirale    20, deren anderes Ende an  das metallene Gefäss anschliesst, zu beheizen.  Diese Anordnung hat den Vorteil, dass nur  sehr kleine Energien erforderlich sind zum  Betrieb des     Initialsieders    und zur Aufhebung  des Siedeverzuges.  



  Es     können.    natürlich beide     Initialsieder     gleich in irgend einer geeigneten Weise aus  geführt werden.    Ein     Initialsieder    benötigt um so     weniger     Energie, je mehr die Ausbildung eines den       Sieder    kühlenden aufsteigenden Flüssigkeits  filmes verhindert wird. Dies kann dadurch  erreicht werden, dass, wie in     Fig.    4     an-          gegehen,    nach abwärts gerichtete Blechbän  der 21 an der Schutzhülse 17     eines    Initial  sieders vorgesehen werden. Diese bilden  Hohlräume, in welchen Blasen entstehen und  sich halten können.

   Die Blasen sind die Aus  gangspunkte .des Siedevorganges.  



  Bei der Ausführung gemäss     Fig.    5 wird  die gleiche Wirkung dadurch erreicht, dass  der     Bodenteil    22 der Schutzhülse 17 ein  gezogen ist, so dass ein Hohlraum entsteht.  



  Derartige, das Sieden begünstigende  Hohlräume können auch an Kühlflächen, an  denen besonders viel Wärme frei wird, wie  zum Beispiel an der Aussenfläche des Domes  6 oder an den Anodenarmen 5 angebracht  werden. Zum Beispiel kann diese .durch Ein  drehen einer Rille oder durch Auflegen von  Blechbändern 24, 25 erfolgen.  



  An     Stelle        elektrisch    beheizter     Initial-          sieder    können auch auf andere Weise er  wärmte Körper zur Einleitung des Siedevor  ganges verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Betrieb von Siedekühlern, insbesondere für Vakuumentladungsgefässe, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfle- sigkeit entgast wird. UNTERAN SPRüCHE 1. Verfahren nach Patentansprucb. I, da durch gekennzeichnet, dass die Kühlflüs sigkeit vor dem Einfüllen in .die Kühl räume entgast wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gehennzeich- net, dass Kühlflüssigkeiten verwendet werden, die nur in ganz geringem Um fange freie Wasserstoffionen enthalten.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Kühl- flüssigkeit in -Berührung kommenden Räume vor dem Einfüllen der Kühlflüs sigkeit durch Erhitzen an der Vakuum pumpe entgast werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufhebung des Siedeverzuges der Kühlflüssigkeit Gase, die sich leicht mit ihr mischen ohne sich darin aufzulösen, zugesetzt werden.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufhebung des Siedeverzuges der Kühlflüssigkeit po röse Stoffe zugesetzt werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufhebung des Siedeverzuges höher erhitzte Körper mit der Kühlflüssigkeit in wärmeleitende Verbindung gebracht werden, welche eine starke partielle Erwärmung der Kühlflüssigkeit bewirken. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Ent gasung der Kühlflüssigkeit ein Konden- sor des Kühlsystems über eine Kühlvor lage an eine Vakuumpumpe angeschlos sen wird, und die zu entgasende Kühl flüssigkeit zum Sieden gebracht wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Ent gasung der Kühlflüssigkeit ein Konden- sor des Kühlsystems über ein Absorb- tionsgefäss an eine Vakuumpumpe an geschlossen wird und die zu entgasende Kühlflüssigkeit zum Sieden gebracht wird.

   PATEN TAN SPRÜCH Ir Einrichtung zur Ausübung des Verfah rens nach Patentanspruch I und Unteran sprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeich net, dass in den Kühlräumen elektrische Heiz- widerstände als Initialsieder angeordnet sind, die in die Kühlflüssigkeit eintauchen. UNTERANSPRüCHE 9. Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die elektri schen Heizwiderstände mit einer gut wärmedurchlässigen Hülle umgeben sind. 10.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 1 bis 3, 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der in die Kühlflüssigkeit hereinragenden Schutzhülse der Initialsieder nach unten offene Hohlräume gebildet sind, die das Entstehen und Halten von Gasblasen un terstützen. 11.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 1 bis 3, 6, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kühlflächen ides Vakuumgefässes, an denen besonders viel Wärme frei wird, nach unten offene Hohlräume vorgesehen sind, welche das Entstehen und Halten von Gasblasen unterstützen. 12. Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 1 bis 3, 6, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume durch abwärts geneigte Flä chen gebildet sind.