本發明涉及一種用于冷卻在預定溫度范圍內固化的流體、特別是熔體的裝置，該裝置具有用于接收或傳輸冷卻劑的冷卻室，以及用于該流體的至少一個管道，該至少一個管道的至少一段設置在冷卻室內。本發明還涉及一種用于冷卻在預定溫度范圍內固化的流體、特別是熔體的方法，該方法具有下述步驟：導向該流體使其通過冷卻器的至少一個管道，其中，該管道由冷卻劑環繞；以及檢測在管道的區域中的流體的溫度。

技術實現要素：

本發明旨在改進用于冷卻在預定溫度范圍內固化的流體的裝置和方法。

為此，本發明提供了一種具有權利要求1的特征的裝置以及一種具有權利要求15的特征的方法。在從屬權利要求中指出了有利實施例。

因此，本發明提供了一種用于冷卻在預定溫度范圍內固化的流體、特別是熔體的裝置，該裝置具有用于接收或傳輸冷卻劑的冷卻室，用于該流體的至少一個管道，該至少一個管道的至少一段設置在冷卻室內，其中，設置在管道內的至少一個加熱裝置被提供。

當冷卻在預定溫度范圍內固化的流體時，必須始終確保流體不會在冷卻器自身內固化而是僅冷卻至其能夠保持流動的溫度點。部分固化也是嚴重的，因為隨著時間變化沉積物能夠導致冷卻器中的堵塞。特別重要的是在熔體的背景下的冷卻器內的這種類型的固化，特別是當冷卻液體硫時。為了硫的成錠（pastillation），最佳的是在僅稍微高于硫的固化溫度的溫度下向液滴形成器供應仍然處于液體狀態的液體硫。然而，如果冷卻器內的溫度降低得過多，這能夠是有問題的，因為這面臨冷卻器內的固化的風險并且因此導致堵塞。本發明在此通過在延伸通過冷卻室的管道內設置加熱裝置而提供了補救措施。現在，如果在管道內的流體（特別是液體硫）的溫度降至預定溫度值以下，則激活加熱裝置。管道內的流體因此被加熱裝置加熱并且不僅可能防止管道中的流體的進一步固化，而且還甚至使管道內已有的固化物重新熔化。令人意外地，提供加熱裝置在該背景下是非常有利的，特別是如果待冷卻液體硫的話。這是因為本發明首次使得能夠在無需冒著在冷卻器內固化的風險的情況下將硫冷卻至最佳溫度以用于成錠。

在本發明的實施例中，加熱裝置被設計為加熱管線。

例如，熱水或蒸汽能夠通過加熱管線傳輸以便因此非常快速地加熱管道內的流體并且可能地重新熔化固化物。

在本發明的實施例中，加熱管線具有u形構型并且被設計為能夠插入至管道中的加熱槍。

u形加熱管線的提供使得能夠在通過加熱槍的回路中傳輸加熱介質，例如水或蒸汽。提供能夠插入至管道中的加熱槍使得能夠容易地制造根據本發明的裝置并且最重要的也能夠容易地維護和清潔。

在本發明的實施例中，加熱裝置被設計為電加熱棒。

電加熱棒也能夠用于可靠且快速地加熱管道中的流體，并且在需要時使固化物重新熔化。電加熱棒還能夠被設計成能夠插入管道中的加熱槍的形式。

在本發明的實施例中，加熱裝置設置有擋板。

在加熱裝置上提供擋板能夠一方面改進在管道和待冷卻流體之間的熱傳遞，并且另一方面也能夠改進在加熱裝置和流體之間的熱傳遞。一方面，這確保了更好的冷卻，并且另一方面如果存在管道內固化的風險，這也確保了更快速的加熱。

在本發明的實施例中，擋板設置在u形加熱管線的支路之間。

這使得能夠確保在擋板和加熱管線之間的非常好的熱傳遞，并且與此同時確保擋板在機械上非常穩定地附接至加熱管線。擋板因此與加熱管線一起被加熱，并且如果需要的話，提供對管道內的流體的快速加熱以便防止固化。

在本發明的實施例中，擋板以與管道中的流體流相反地成30°和60°之間的角度定向，特別地是45°。

擋板的這樣的設置已經被證明是特別有利的，因為其因此一方面能夠確保在管道和流體之間的良好熱傳遞，并且另一方面也確保了在加熱管線和擋板以及流體之間的良好的熱傳遞。

在本發明的實施例中，擋板熔焊至加熱管線或者與加熱管線整體地形成。

這使得能夠在加熱管線和擋板之間實現良好的熱傳遞并且與此同時實現穩定的機械連接。

在本發明的實施例中，管道具有被引導通過冷卻室的多個直區段。

已經被證明為特別有利的是在冷卻室中設置管道的多個直區段以便因此最佳地利用冷卻室。相反地，在各個直區段之間的改向區段有利地設置在冷卻室外側。這使得根據本發明的裝置易于組裝并且最重要的是所有的管道都易于接近以用于任何維護或清潔。

在本發明的實施例中，冷卻室中的多個直區段彼此上下地設置為多層，其中，至少一層由彼此相鄰設置的至少兩個直管區段構成，以及其中，相鄰層的管區段相對于彼此偏移設置。

一方面，這使得能夠實現管道的直區段的非常節省空間的結構，并且另一方面能夠選擇對于垂直于直管區段的冷卻空氣或冷卻劑的通流非常有利的結構。這是因為這樣的結構避免了直管區段被設置在其他管區段的背風區（windshadow）中。這使得能夠在所有的管區段上實現冷卻空氣或冷卻劑的非常良好且均勻的冷卻作用。

在本發明的實施例中，管道的至少一些區段在外部設置有冷卻翅片。

以此方式，其能夠改進在冷卻劑和管道之間的熱傳遞。

在本發明的實施例中，冷卻劑是空氣。

空氣作為冷卻劑通常是能夠容易獲得的，并且不必考慮冷卻劑的閉合回路。

在本發明的實施例中，加熱管線供應有熱水或蒸汽。

根據本發明，僅當存在管道內固化的風險時激活加熱管線。在該情形中，流體的快速加熱是有利的以便快速地避免固化的危險或者快速地使已有的固化物重新熔化。熱水或熱蒸汽的使用能夠確保加熱管線的這樣的快速加熱。

在本發明的實施例中，管道設置有至少一個凸緣以用于附接加熱裝置的凸緣。

這使得有利地設計為加熱槍的加熱裝置能夠特別簡單地組裝。例如，管道的凸緣被設置在直管區段的延續部中以使得能夠容易地插入加熱裝置。

本發明所基于的問題也利用用于冷卻在預定溫度范圍內固化的流體、特別是熔體的方法而解決，其中，下述步驟被提供：導向液體使其通過冷卻器的至少一個管道，其中，管道被冷卻劑環繞；以及檢測在管道的區域中的流體的溫度；以及在管道的區域中的流體降至預定溫度以下的情況中，借由設置在管道內的加熱裝置加熱管道中的流體。

因此，根據本發明，僅在待冷卻流體在管道的區域中降至預定溫度以下并且因此存在管道內固化的風險時激活加熱裝置。因此能夠將流體（例如，液體硫）冷卻至恰好在液體硫固化所處的溫度范圍之上。這是唯一可能的，因為加熱裝置能夠被用于立即抵消該溫度降低并且如果存在管道內固化的風險則重新加熱液體硫。根據本發明的方法因此使得能夠將流體（特別是熔體并且例如液體硫）冷卻至恰好在流體固化所處的預定溫度范圍之上。這使得能夠極大地改進在流體冷卻之后的后續處理。在液體硫的情形中，因此能夠極大地改進液滴形成器中的液體硫的成錠。

在本發明的實施例中，提供了在管道內產生湍流。

在管道內產生流體的湍流一方面確保了在管道和流體之間的良好的熱傳遞，并且另一方面也確保了在加熱裝置和流體之間的良好的熱傳遞。

在本發明的實施例中，提供了加熱設置在加熱裝置上的擋板。

這使得能夠在即將發生的固化的情況中甚至更快速地加熱管道內的流體，因為除了加熱裝置的表面積之外，擋板的表面積也能夠用于熱傳遞。

附圖說明

本發明的其他特征和優點能夠從權利要求以及結合附圖的本發明的優選實施例的下列說明書中導出。各種實施例的各個特征能夠以任意方式彼此組合而不脫離本發明的范圍。在附圖中：

圖1是根據本發明的第一實施例的裝置的斜俯視圖；

圖2是圖1的裝置的側視圖；

圖3是圖2中的截面a-a的平面圖；

圖4是處于部分拆卸狀態的圖1的裝置的視圖；

圖5是用于圖1的裝置的加熱槍的斜俯視圖；

圖6是用于圖1的裝置的第二加熱槍的平面圖；

圖7是圖5的加熱槍的平面圖；

圖8是圖5的加熱槍的側視圖；以及

圖9是具有根據本發明的冷卻裝置的用于使硫成錠的裝置的示意圖示。

具體實施方式

圖1的圖示示出了用于冷卻流體（特別是液體硫）的根據本發明的裝置10。然而，裝置10也能夠例如用于在預定溫度范圍內固化的其他熔體或其他流體。其他流體的示例是固體和液體的混合物，稱為漿體。

裝置10具有冷卻室12，冷卻室12由側壁、基底和蓋界定。基底和蓋每一個分別具有空氣入口開口14和16，冷卻空氣經由該入口開口穿過冷卻室12。為了清楚的原因，在圖1中沒有示出用于傳輸冷卻空氣的風扇。

待冷卻的流體（例如，液體硫）被引入至管道20的入口端18中，該入口端18后面接著沿著蜿蜒的路線并且在出口端22處結束。在該設置中，管道20具有設置在冷卻室12內的多個直區段，以及設置在冷卻室12外的多個改向區段24。在冷卻室內，管道20的直區段設置有冷卻翅片26以便確保在冷卻室12中的冷卻空氣和管道20之間的良好的熱傳遞。

在圖1的圖示中僅部分可見并且供應有熱蒸汽的加熱槍28被插入至管道20的每個直區段中。熱蒸汽經由管道30進給至加熱槍28。附圖僅示出了管道30的一部分，管道30連接至蒸汽回路（未示出）。

裝置10旨在使流體（特別是液體硫或其他熔體）冷卻至比流體或熔體固化所處的溫度范圍稍高的溫度。借由穿過冷卻室12的冷卻空氣而實現該流體的冷卻。由于冷卻至恰好在流體固化所處的溫度范圍以上，所以甚至在管道20中存在流體固化的風險，因此阻塞了管道或者以部分固化的狀態供應至后續的處理階段，例如成錠。加熱槍28被提供以便避免這個問題并且因此允許流體冷卻至恰好在流體固化所處的溫度范圍以上。在管道20的入口端18和管道的出口端22處測量流體溫度。溫度傳感器能夠插入其中的凸緣32和34在這些端部的每一個處被提供。如果在出口端22處的溫度降至預定值以下，則控制單元（未示出）識別到在管道20中存在固化的風險。在該情形中，管道30以及因此加熱管線28充有熱蒸汽以便提高管道20內的流體的溫度，并且因此避免固化的危險，并且還以便重新液化任意已有的固化物。

由于在管道20內提供加熱管線或加熱槍28，根據本發明的裝置10因此能夠操作以使得在管道20的出口端22處的流體（特別是液體硫）的溫度恰好在流體固化所處的溫度范圍以上。在液體硫的示例中，根據本發明的裝置10能夠在出口端22處將液體硫冷卻至125℃的溫度。即使硫的固化溫度或凝固溫度在117℃和119℃之間的范圍內，利用根據本發明的裝置10這也是可能的。對于液體硫而言，125℃的溫度是最佳的以便隨后使用液滴形成器使液體硫成錠。

圖2的圖示示出了當從側面看時的根據本發明的裝置10。其示出的是，管道20的改向區段24設置在冷卻室12外，如從圖3中也明顯可見。設置在圖2的左側上的u型改向區段24的每一個凸緣連接至管道20的直區段以使得它們能夠容易地移除以用于清潔或檢查的目的。因此，僅管道20的直區段設置在冷卻室12內。總之，管道20之后接著蜿蜒的路徑，其中如所述，僅管道20的直區段設置在冷卻室12內。

圖2的圖示示出了用于向加熱槍28供應熱蒸汽或熱水的管道30。

圖3的圖示示出了圖2中的截面a-a的平面圖。其示出了管道20的一部分，特別是連接至管道的入口端18的一部分。從入口端18開始，待冷卻的流體首先被改向90o并且到達管道20的第一直區段36中。這個直區段36設置在冷卻室12中并且在其外周上設置有冷卻翅片26。從直區段36開始，流體隨后到達改向區段24中，被改向180o并且從那里到達管道20的另一直區段38，直區段38也在外圍上設置有冷卻翅片26。在冷卻室12外，流體隨后被向上改向，即離開附圖的平面（也參見圖2），然而這沒有在圖3中示出。

第一加熱槍40示出在直區段26內，并且另一加熱槍42示出在直區段38內。加熱槍40、42每一個具有彼此間隔分開的多個擋板44和46。加熱槍40、42的擋板44、46的設置方式不同。具體地，加熱槍40的擋板44以與（在圖3中）直區段36中從右向左流動的流相反的角度α而定向。這個角度α有利地在30o和60o之間，并且特別地是45o。擋板44攪動了在管道20的區段36內的流體，并且特別地在區段36內產生了流體的湍流。這改進了在流體和管道20的區段36之間、以及還有在流體和加熱槍40或擋板44之間的熱傳遞。

加熱槍42的擋板46也與（在圖3中）在管道20的區段38中從左側向右流動的流相反地定向。類似角度α，角度β相對于相應的加熱槍40、42被逆時針地測量，然而在該情形中，角度β在120o和150o之間，特別地是135o。然而，這樣一來，在管道20的區段36和區段38二者中，流體以在30o和60o之間并且特別地是45o的角度入射在擋板44、46上。

圖3進一步示出的是，管道20在冷卻室12外的區域相應地設置有凸緣48和50。在圖3中，凸緣48在冷卻室12的右側并且凸緣50在冷卻室12的左側。在每種情形中，在凸緣48、50之間存在管道20的直區段36、38。加熱槍42和40的相匹配的凸緣52和54相應地能夠附接至凸緣48。這使得加熱槍40、42能夠是直的并且插入至管道20中且以簡單方式固定在其中。

凸緣50用于附接改向區段24。

拆分改向區段24以及還從管道20移除加熱槍40、42使得對管道進行維護（以及特別地清潔）特別地簡單。

圖4的圖示示出了處于部分拆解狀態的圖1的裝置10。具體地，冷卻室12的側壁、蓋和基底已經被移除，并且管道30和加熱槍28也未被示出。管道20的全部10個直區段設置在冷卻室12內，所有這些直區段都設置有冷卻翅片26。如從下向上看，兩個直區段設置在最低層中，并且在其上的下一層中，三個直區段彼此相鄰地設置。這隨后接著的是在其上的另外兩個直區段，并且最頂層再次具有水平地彼此相鄰設置的管道20的三個直區段。因此，這個設置的特征在于，管道20的直區段在彼此之上偏移地設置。這允許冷卻空氣穿過直管區段周圍或冷卻翅片26之間，因此確保了在冷卻空氣和冷卻翅片26之間的非常好的熱傳遞。所有層的直區段串聯地連接至彼此。這建立了通過冷卻室12的單個、非分支的流體路徑。

如能夠在圖4中可見，僅管道20的直區段設置在冷卻室12內；相反地，改向區段24的每一個設置在冷卻室12外。

圖5的圖示示出了圖3的加熱槍40。加熱槍40具有凸緣54，加熱槍40借由凸緣54附接至管道20的凸緣48（參見圖3）。加熱槍40具有u型加熱管線60，u型加熱管線60具有彼此間隔分開的兩個支路。如已經陳述的，與流相反定向的擋板44設置在加熱管線60的支路之間。加熱管線60在其兩個支路的每一個的自由端處設置有連接凸緣62。連接凸緣62連接至管道30（參見圖1和圖2）以便向加熱管線60供應熱水或熱蒸汽。

圖6的圖示是來自圖3的加熱槍42的平面圖。如已經陳述的，除了擋板46的設置之外，加熱槍42的設計與加熱槍40的設計相同。類似于加熱槍40的擋板44，擋板46設置在加熱管線60的支路之間并且例如熔接或釬焊至加熱管線60。差別僅在于由擋板44或46與相應的加熱管線60所圍成的角度，使得擋板44、46總是在管道20的相關聯的區段中與流體流相反地定向。

圖7的圖示從上面示出了圖5的加熱槍40。

圖8是圖5和圖7的加熱槍40的側視圖。該視圖示出的是，擋板44設置在加熱管線60的支路之間。擋板44例如釬焊或熔焊至加熱管線60，因此在加熱管線60和擋板44之間產生良好的熱傳遞。正如加熱槍42的擋板46，擋板44因此不僅用于在管道20中產生湍流，而且也同時用于將加熱管線60的熱能傳遞至在管道20中流動的流體。

圖9的圖示示意性地示出了用于使硫成錠的設備62。本發明的用于冷卻液體硫的裝置10是這個設備62的一部分。液體硫由裝置64提供，裝置64在圖9中沒有更詳細地示出。該液體硫具有近似150℃的溫度。液體硫借由泵66傳輸至根據本發明的裝置10。液體硫的150℃的溫度對于成錠裝置68的最佳操作而言太高。對于液體硫而言，最佳溫度是125℃，以便能夠確保良好的錠劑（pastilles）質量和通過成成錠裝置68的高生產量。為此原因，經由裝置10供給液體硫以便使液體硫向下冷卻至125℃的溫度。在該上下文中，裝置10上游的液體硫的溫度在裝置10上游的點70處以及在裝置10的下游的另一點72處被測量。如已經描述的，裝置10具有冷卻室12，管道20通過冷卻室12被導向。風扇74使冷卻空氣（在圖9中從底部至頂部）穿過冷卻室12。風扇74由電機76驅動并且經由空氣過濾器78吸入冷卻空氣。瓣（flap）80設置在冷卻室12上方并且用于可選地減小或阻擋通過冷卻室12的冷卻空氣流。

如已經陳述的，加熱槍設置在管道20的直區段中，并且當需要時用于加熱管道20內的液體硫。向這些加熱槍供應熱蒸汽以及從加熱槍中移除熱蒸汽在圖9中由箭頭82、84僅示意性地示出。已經參照圖1和圖2描述了用于供應熱蒸汽或熱水的加熱槍和管道30的確切構造。

在裝置10的下游，現在已經被冷卻至125℃的溫度的液體硫借由另一個泵86傳輸至液滴形成器88。在該上下文中，泵86不是絕對必需的并且能夠被省略。液滴形成器88具有旋轉的帶孔的外殼90以及靠在外殼90的內部上的噴嘴帶92。噴嘴帶92抵靠旋轉外殼90擠壓液體硫以使得旋轉的外殼90產生液體硫的液滴。這些液體硫液滴沉積至循環的鋼帶94上，鋼帶94在箭頭96的方向上圍繞兩個筒體98和100移動。加熱管道102設置在液滴形成器88內以便是液滴形成器88（以及特別是其中的液體硫）保持在近似125℃的溫度，以便因此防止液體硫已經在液滴形成器內固化。

當液滴在鋼帶94的上股部上在圖9中從左至右運輸時，沉積在鋼帶94上的液體硫液滴在鋼帶94上固化。為此，借由噴霧嘴104和106從下方冷卻鋼帶94。在返回筒體100處（在圖9中的右側），液體硫液滴已經固化成錠劑并且能夠借由排料刀108在返回筒體100的區域中從鋼帶94移除，并且隨后（如由箭頭110所示）被傳輸至另外的處理步驟，例如包裝。護罩112設置在液滴形成器88上方以及鋼帶94上方，以便確保在鋼帶94上方的恒定的溫度。

因為液體硫在125℃的溫度下被供應至液滴形成器88，所以液滴形成器88能夠在最佳溫度范圍內操作并且成錠裝置68能夠在高生產量下操作而與此同時實現非常好的錠劑質量。

為了防止裝置10的堵塞并且仍然能夠在125℃的溫度下向液滴形成器88供應液體硫，在管道20中，至少在裝置10下游的點72處對溫度進行測量。如果在點72處的液體硫的溫度降至預定值（例如，125℃）以下，控制單元（未示出）使得管道20中的加熱槍充有熱蒸汽以便盡可能快速地是管道20內的液體硫回升至在管道20內不存在固化風險的溫度。與此同時，控制單元（未示出）能夠例如還通過控制風扇74的電機76和/或通過調節瓣80而影響冷卻空氣的量。然而根據本發明所提供的管道20內的加熱管線的優點在于其能夠非常快速地控制管道20中的液體硫的溫度，并且在于其甚至能夠使管道20內已有的固化物重新熔化。

在圖9的圖示中，用于冷卻液體硫的本發明的裝置10由虛線環繞。這旨在指示裝置10形成了能夠與設備62分離的模塊。確實能夠提供上級處理計算機以便控制設備62，隨后還控制或調節裝置10。然而，在所示實施例中，裝置10設置有其自己的中央處理單元120，中央處理單元120最終控制或調節裝置10的操作并且確保流入裝置10的流體在預定的溫度下再次離開裝置10。

為此，控制單元120從溫度傳感器70、72中獲得輸入信號。控制單元120處理這些溫度信號，并且在這些溫度信號的基礎上控制向冷卻空氣風扇74提供動力的電機76。此外，控制單元120還控制在冷卻室12下游側上的瓣80。這允許控制單元120在由溫度傳感器70、72測量的溫度的基礎上控制通過冷卻室12的冷卻空氣流。在正常操作中，通過改變流過冷卻室12的冷卻空氣的量（即，通過調整電機76和瓣80）而簡單地調節傳感器72處（即，裝置10的出口處）的溫度。僅當由傳感器72測得溫度降至預定溫度以下時，才激活冷卻室12中的管道中的加熱裝置，該加熱裝置可以具有如在圖1至圖8的示例性實施例的上下文中描述的電加熱棒或加熱槍。這些被設計成形式為加熱槍的加熱管線充有熱蒸汽，如在圖9中借由箭頭82、84僅示意性地指示的。中央控制單元120也控制熱蒸汽的供應，為了清楚的原因，在圖9中沒有示出必需的閥和其他機構。

然而，由于提供了中央控制單元120，本發明提供了裝置10，裝置10能夠作為模塊安裝并且無需上級處理計算機以便在預定溫度下輸出流體。