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Dampfgefällespeicher mit unveränderlichem Mindest-Wasserinhalt.
Die Erfindung bezieht sieh auf Dampfgefällespeicher mit unveränderlicl1em Mindest- Wasserinhalt (Ruthsspeicher), in denen die Wärme des in einer Dampfanlage (Kessel oder Dampfnetz) auftretenden Überschussdampfes unter Drueksteigerung aufgespeichert wird, um im Bedarfsfalle in Form von Dampf oder heissem Wasser abgegeben zu werden.
Nach Erreichung des zugelassenen Höchstdruckes im Speicher ist dessen Wärmeaufnahmevermögen erschöpft und der weitere Eintritt von Dampf in den Speicher muss entweder durch besondere Mittel verhindert werden oder aber der Dampf bläst durch die Sicherheitsventile ab.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, das Wärmeaufnahmevermögen derartiger Anlagen zu verbessern und dieser Zweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Flüssigkeitsinhalt des Speichers, sobald der Speicherhöehstdruck erreicht ist, vermehrt und dadurch der Speicher befähigt wird, ohne weitere Druckzunahme weiter anfallenden Überschussdampf aufzunehmen. Wie der Speicher im einzelnen in die Anlage eingeschaltet ist, ist für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Der Speicher kann beispielsweise parallel zu den Kesseln liegen und in das Kesselnetz oder ein anderes Hochdrucknetz entladen oder er kann durch ein Überströmventil mit dem Kessel in Verbindung stehen.
Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
In Fig. 1 ist A der Kessel, B das Dampfnetz mit dem Dampfverbraueher T (z. B. eine Turbine), S der Speicher, der parallel zur Dampfleitung B liegt und in dessen Entladeleitung und gegebenenfalls auch
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Speisepumpe. Eine besondere Kaltspeisung des Kessels kann vorgesehen sein. Mittels der Abzweigleitung Lg kann dem Speicher Heisswasser für beliebige Verbrauchszweeke entnommen werden. Das Kondensat des Verbrauchers T wird mittels der Pumpe P 2 und Leitung L2 in den Dampfraum des Speichers gespeist, wobei das Wasser zweckmässig in fein verteiltem Zustand aus den Düsenöffnungen der Leitung L, austritt. Das Speisewasser kann auch ganz oder zusätzlich andern Quellen entnommen werden.
Das Ventil V der Leitung L2 regelt die Wasserzufuhr und wird vom Druck in der Leitung B oder in Abhängigkeit vom Speicher-oder Kesseldruck derart gesteuert, dass es öffnet, sobald das Wärmeaufnahmevermögen des Speichers infolge Erreichung des vorgeschriebenen Höellstdruekes im Speicher erschöpft ist.
Bei der Einhaltung des Speichers gemäss Fig. 1 ist der Druck im Speicher stets ungefähr gleich dem Kesseldruck. Nimmt man nun an, dieser Druck sei nach einer Periode erhöhter Dampfentnahme bis auf 8 Atm. henmtergegangen, während der normale Betriebsdruck der Anlage 10 Atm. betrage.
Wenn jetzt der Dampfverbrauch nachlässt, die Kessel aber gleichmässig weiter befeuert werden, so steigen Kesseldruck und Speicherdruck allmählich wieder an, u. zw. bis auf den zulässigen Betriebsdruck (10 Atm. ) bzw. bis auf den etwa : höheren Druck, auf den die Sicherheitsventile der Kessel eingestellt sind. Dieses Ansteigen geht naturgemäss nur langsam vor sieh, da gleichzeitig mit dem Kessel ja der grosse Wasserinhalt des Speichers aufgeladen wird. Bleibt nach Erreichung des Betriebsdruckes der Dampfverbrauch noch weiter hinter der Dampferzeugung zurück, so würden die Sicherheitsventile der Kessel anfangen abzublasen.
Um dies zu vermeiden und um die Dampfaufnahmefähigkeit der Anlage auch über diese Grenze hinaus sicherzustellen, wird erfindungsgemäss das von dem Druck in der Leitung B beherrschte Ventil V, kurz bevor diese obere Druckgrenze erreicht ist, geöffnet. Die Pumpe P2 fördert jetzt Wasser
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von niedrigerer Temperatur als das Speicherwasser in den Dampfraum des Speichers und das Einspritzen dieses Wassers in fein verteiltem Zustand in den Speicherdampf bewirkt zunächst im Dampfraum des Speichers eine sofortige Druckverminderung. Die Folge hievon ist, dass der Wasserinhalt des Speichers infolge der Druckentlastung augenblicklich zu kochen beginnt und Dampf abgibt, der wiederum niedergeschlagen wird.
Dabei gerät das gesamte Speicherwasser in heftige Bewegung und die durch die Einführung des Wassers bewirkte Temperatur- und Druckerniedrigung wirkt sich auf den gesamten Speicherinhalt aus, der dadurch in den Stand gesetzt wird, weiter anfallende Dampfwärme zu binden, wobei der Flüssigkeitsspiegel im Speicher steigt.
Diese Dampfaufnahme nach Erreichung des Speicherhöchstdruckes ist möglich, so lange der Flüssigkeitsspiegel im Speicher eine zulässige obere Grenze nicht übersehreitet. Es können aber auch besondere Vorkehrungen getroffen werden, durch die dem Speicher, wenn dieser Grenzfall erreicht ist, automatisch eine bestimmte Wassermenge entzogen wird, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Speicher um ein bestimmtes Mass gesenkt und der Speicher somit dauernd in den Stand gesetzt wird, kaltes Wasser aufzunehmen und Überschussdampf niederzuschlagen. Durch Schwimmer im Speicher lässt sich dieses beispielsweise in einfacher Weise erreichen.
Das dem Speicher in dieser Weise unabhängig vom Verbrauch abgezapfte Wasser kann einem Heisswasseraufbewahrungsbehälter zugeführt und diesem nach Bedarf für beliebige Verbrauchszwecke, u. a. auch als Speisewasser für Kessel, entnommen werden.
Die Speicherspeisepumpe P2'an deren Stelle ein Injektor oder eine andere gleichwertige Vorrichtung treten kann, kann dampfseitig so ausgebildet sein, dass sie anspricht und dem Speicher kaltes Wasser zuführt, sobald der Druck im Speicher bzw. in der Leitung B oder in dem Kessel seinen Höchstwert erreicht hat, so dass ein besonderes Ventil zur Regelung des Wasserzuflusses gegebenenfalls erspart werden kann.
Wird der Kessel aus dem Speicher gespeist oder dem Speicher für andere Verbrauchszwecke heisses Wasser entzogen, so ist der Speicher auch ohne die vorher erwähnten Hilfsmassnahmen stets imstande, genügende Mengen kälteres Wasser zum Niederschlagen des Überschussdampfes aufzunehmen, ausserdem kann die normale Wasserfüllung des Speichers dementsprechend gewählt werden.
Eine besondere Kesselspeisung (Kaltspeisung) kann naturgemäss vorgesehen sein, um die Speisung der Kessel der Belastung der Anlage anpassen zu können.
Die in Fig. 2 der Zeichnung dargestellte Anlage unterscheidet sich gegenüber derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass der Speicher mit dem Kessel oder Hochdrucknetz durch ein Überströmventil ÖV verbunden ist, das vom Druck oder der Temperatur im Kessel oder einem Dampfnetz gesteuert sein kann. Die unmittelbar an den Kessel angeschlossenen Verbraucher sind mit C und die aus dem Speicher gespeisten Dampfverbraucher mit D bezeichnet. Selbstverständlich kann der Speicher Dampf in den Niederdruckteil eines Verbrauchers (Turbine od. dgl. ) abgeben, dessen Hochdruckteil vom Hochdrucknetz den erforderlichen Betriebsdampf erhält. Die übrige Einrichtung und die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 1.
Die Betätigung des Ventils V bzw. der Pumpe P2 in der Kaltwasserzuführungsleitung zum Speicher erfolgt in diesem Falle zweckmässig in Abhängigkeit von dem im Speicher zugelassenen Höchstdruck, wie dies mit gestrichelten Linien in Fig. 2 angedeutet ist. Besondere Speisepumpe P2 können in Wegfall kommen, wenn der Wasserbehälter E genügend hoch aufgestellt werden kann ; auch kann die Einführung des kalten Wassers in den Speicher in an sich bekannter Weise beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, dass das Wasser aus einem geschlossenen Behälter durch Unterdrucksetzen des Behälters (Dampfdruck) in den Speicher hineingedrückt wird.
Anstatt, wie in den beiden Ausführungsbeispielen gezeigt, den Überschussdampf unmittelbar in das Speicherwasser einzuführen, kann man diesen Dampf auch in den Dampfraum des Speichers einleiten und dadurch zur Abgabe seiner Wärme an das Speicherwasser zwingen, dass dieses umgepumpt wird, indem man es beispielsweise dem unteren Teil des Speicherbehälters mittels einer Pumpe entnimmt und mittels einer Brause od. dgl. in den Dampfraum zurückführt. Dies wird so lange fortgesetzt, bis der Höchstdruck im Speicher eingetreten ist, worauf dann dem Speicher kaltes Wasser zum Niederschlagen des weiter anfallenden Überschussdampfes, wie vorher beschrieben, zugesetzt wird. In diesem Fall sind die Rückschlagventile 2, unter Umständen entbehrlich.
Bei den in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsformen wird das zum Niederschlagen des Überschussdampfes dienende kalte Wasser unmittelbar in den Speicher (Dampfraum) eingeführt.
Infolgedessen vergrössert sich die Wasserfüllung des Speichers nicht nur durch den kondensierenden Uberschussdampf selbst, sondern auch durch das Zusatzwasser. Man kann naturgemäss auch die Einrichtung so treffen, dass man das kalte Wasser mittels einer Kühlschlange durch den Wasser-oder Dampfinhalt des Speichers hindurchleitet und nach erfolgter Erwärmung z. B. einem besonderen Heisswasserspeicherbehälter zuführt, aus dem es zum Speisen des Kessels oder für andern Verbrauch entnommen werden kann.
In diesem Falle wird, wenn der Speicher auf Höchstdruck aufgeladen ist, der Flüssigkeitspiegel im Speicher nur durch diejenige Wassermenge erhöht, die sich infolge der Kondensation des Uberschussdampfes ergibt, während das zu dieser indirekten Kondensation zugeführte kalte Wasser keinen Einfluss auf die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ausübt. Bei dieser Anordnung steigt also der Flüssig-
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