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Dampfkreislaufanlage.
Es sind Dampfkreislaufanlagen bekannt, bei denen die Dampfverbraucher parallel zur Hauptleitung des Dampfes geschaltet sind und gleichzeitig auch jeder Dampfverbraucher mit einem Dampfabscheider versehen ist, die durch eine gemeinsame Leitung sowohl für das Kondensat als für den Dampf verbunden sind. Dabei wird aber der in den Dampfabscheidern gebildete Dampf jeweils über eine Drosseleinrichtung einer gemeinsamen Leitung zugeführt. die in den Dampfraum eines gemeinsamen Dampfwasserableiters mündet. Auf diese Weise lässt sich nur eine unvollkommene Ausnutzung der Wärme des Dampfes erzielen.
Insbesondere wird auch die noch in dem Wasser des letzten gemeinsamen Dampfabscheiders vorhandene Wärme nicht ausgenutzt, weil dieses Wasser unter Druck steht und somit grössere Wärmemengen enthält.
Gegenstand der Erfindung ist eine Dampfkreislaufanlage, die diese Nachteile dadurch vermeidet, dass die Dampfverbraucher in drei Gruppen eingeteilt sind, von denen die eine unmittelbar mit Heizdampf versorgt wird, während die zweite Gruppe Mischdampf erhält, der sich aus Heizdampf und dem aus den Wasserabscheidern der ersten und der zweiten Gruppe kommenden Abdampf zusammensetzt. Die dritte Gruppe erhält lediglich Dampf aus dem Wasserabscheider der Mischdampfgruppe, wobei dann der eigene Abdampf dieser Saugdampfgruppe wieder den betreffenden Dampfverbrauchern zugeführt wird.
Durch diese Anordnung wird eine erhebliche Ausnutzung der Wärme des Dampfes erzielt und bewirkt, dass in dem letzten Dampfabscheider, in dem sich das gesamte kondensierte Wasser sammelt, ein Unterdruck herrscht, der eine Nachverdampfung des Wassers zur Folge hat, so dass auch hier noch ein grosser Teil der Wärme wieder in den Kreislauf eingeführt wird.
Dabei ist noch Vorsorge getroffen, dass der Ansaugedruck der benötigten Dampfkreislaufapparate stets der gleiche bleibt. Das wird dadurch erreicht, dass man die Mengenregelung nicht durch die Regelung dieses Dampikreislaufapparates vornimmt, sondern durch Regelung einer zusätzlichen Düse, die hinter dem Diffusor des genannten Apparates in der Leitung vorgesehen ist. Diese Zusatzdüse übt ebenfalls eine Saugwirkung auf den Apparat aus, so dass dessen Leistung dadurch noch gesteigert wird.
Da in den Dampfabscheidern der Mischdampf-und der Sauggruppe die Saugleistung verhältnismässig gering ist, so arbeitet die über diesen Abscheidern angebrachte Rückschlagklappe nur unzuverlässig, und sie bildet auch vielfach einen Widerstand, der die Saugleistung beeinflusst. Aus diesem Grunde wird diese Klappe gemäss der Erfindung selbsttätig gesteuert, u. zw. durch die Druckdifferenz zwischen dem
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dabei durch eine Membran oder einen Kolben bewirkt werden, deren Gehäuse bzw. dessen Zylinder einerseits an die Druckleitung und anderseits an die Saugseite angeschlossen ist.
Die einzelnen Dampfverbraucher der verschiedenen Gruppen können auch noch in Untergruppen unterteilt sein, die unter sich parallel geschaltet sind. Dabei können diese Untergruppen etwa in der Mischdampfgruppe eine weitere Unterteilung dadurch erfahren, dass man einzelne dieser Gruppen zusammenfasst und unter sich wieder parallel schaltet. Die sonstige Anordnung wird dadurch nicht beeinflusst.
Die Anordnung der Rückschlagklappe an dem Dampfabscheider hat den Vorteil, dass die Klappe beliebig gross gebaut werden kann, im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen, wo sie in die Saugleitung eingebaut wurde und durch das sich in ihr abscheidende Wasser den Betrieb der Saugleitung störte.
Die Unterteilung der einzelnen Stufen in Untergruppen, die je besondere Dampfzuführung und Kondensableitung haben, ermöglicht es, in den verschiedenen Heizkörpern derselben Stufe verschiedene
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Drucke und Temperaturen aufrechterhalten zu können, ohne dass der höhere Druck des einen Heizkörpers den Betrieb der unter niedrigerem Druck stehenden andern Heizkörper der gleichen Stufe stört.
Gemäss einer zweiten Ausführung kann die Unterteilung der einzelnen Gruppen bzw. Stufen in Untergruppen weiter durchgeführt werden, u. zw. in der Weise, dass der Abdampf jeder Untergruppe der Heizdampfstufe den Dampfkreislaufapparaten der folgenden Stufen als Betriebsdampf oder Ansaugdampf zugeführt wird. So wird beispielsweise die Heizdampfstufe in zwei Untergruppen geteilt, die getrennte Dampfzuführung aus der Heizdampfleitung erhalten, aber auch getrennte Abführung des Kondensates. Für jede Untergruppe ist ein Dampfabscheider vorgesehen, und der abgeschiedene Dampf der Gruppe wird dem Dampfkreislaufapparat der dritten Stufe, also der Saugdampfstufe, als Betriebsdampf zugeführt, während der abgeschiedene Dampf der zweiten Untergruppe mittels des Dampfkreislaufapparates der zweiten Stufe (Mischdampfgruppe) angesaugt wird.
Die Saugdampfstufe wird gleichfalls in zwei Untergruppen geteilt, von denen die eine an den Dampfkreislaufapparat angeschlossen ist, der den Dampf aus dem Dampfabscheider der Mischdampfstufe absaugt, während der Abdampf dieser ersten Gruppe der Saugdampfstufe in den Dampfkreislaufapparat für die zweite Untergruppe dieser Stufe als Betriebsdampf geführt wird.
Dabei kann die Anordnung auch noch so abgeändert werden, dass jede Untergruppe ausser ihrem eigenen Dampfabscheider auch ihren eigenen Dampfkreislaufapparat (Injektor oder irgendein Pumpenorgan) erhält.
Durch diese Anordnung wird der Dampfumlauf und damit der Wirkungsgrad der ganzen Anlage noch mehr verbessert. Insbesondere ist diese weitgehende Unterteilung dann angebracht, wenn es sich darum handelt, eine grössere Anzahl von Heizkörpern stufenweise hintereinander mit fortschreitender Wärmeabgabe zu beheizen, wie dies etwa bei den Zylindern einer Papiermaschine der Fall ist.
Die Erfindung ist in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen in den Zeichnungen dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Anlage, bei der in jeder Gruppe nur ein einziger Dampfverbraucher vorhanden ist.
Die Fig. 2 zeigt in grösserem Massstabe den zugehörigen Dampfkreislaufapparat mit vorgesetzter zusätzlicher Düse und mit gesteuerter Rückschlagklappe für den Dampfabscheider. Fig. 3 zeigt eine Anlage mit mehrfacher Gruppenunterteilung. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform schaubildlich, wobei die Heizdampfstufe und die Saugdampfstufe in je zwei Untergruppen geteilt sind. Fig. 5 zeigt eineweitere Unterteilung, wie sie etwa für die Erwärmung der Zylinder einer Papiermaschine benutzt werden kann.
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etwa ein Heizkörper, ein Zylinder einer dampfgeheizten Papiermaschine, ein Koch-, Verdampf-oder
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Der Dampfabscheider 9 sowohl als auch der Dampfabseheider 6 erhält in bekannter Weise je ein Rückschlagventil, das in Fig. 2 bei 28 dargestellt ist. Die Stange 29 dieses Ventils ist mit einer Membran 30 verbunden, deren Gehäuse 31 ober der Membran durch die Leitung 32 mit dem Saugraum des zugehörigen Dampfkreislaufapparates 10 in Verbindung steht, während der Raum unter der Membran 30 durch die Leitung 33 mit der Druckleitung, die zu dem zugehörigen Dampfverbraucher führt, verbunden ist. Dadurch wird infolge der Druckdifferenz auf beiden Seiten der Membran das Ventil bei vorhandener Druckdifferenz geöffnet gehalten, während es sich sofort schliesst, wenn diese Differenz ganz oder unter einer bestimmten Grösse nachlässt.
Auch der Dampfabscheider 6 hat ein solches zwangläufig gesteuertes Rückschlagventil, dessen Gehäuse in Fig. 1 bei 34 dargestellt ist.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende :
Der Frisch-oder Heizdampf wird durch die Leitung 2 dem Dampfverbraucher 1 zugeführt und kommt dann in den Dampfabscheider 3, wobei das sich niederschlagende Wasser bei 4 in die gemeinsame Rückleitung 5 zu dem Wasserraum des Dampfabscheiders 6 geführt wird. Der abgeschiedene Dampf kommt durch das Rohr 13 in den Dampfraum des Dampfabscheiders 9 der zweiten Mischdampfgruppe, deren Dampfverbraucher 7 an den Dampfkreislaufapparat 10 angeschlossen ist. Dieser saugt durch die Leitung 11 den Abdampf aus dem Dampfabscheider 9 und damit gleichzeitig aus dem Dampfabscheider 3 und führt ihn unter Zusatz von Heizdampf aus der Leitung 12 auch mittels der zusätzlichen Düse 16 dem Dampfverbraucher 7 zu.
Ein Teil des Saugdampfes dieser Gruppe strömt durch die Leitung 23 in den Dampfkreislaufapparat 21 der Saugdampfgruppe und wird hier dem Dampfverbraucher 20 zugeführt, dessen Abdampf und Abwasser in den Dampfabscheider 6 gelangen ; aus dessen Dampfrohr saugt dann der Apparat 21 durch das Rohr 26 den Dampf ab und erzeugt in dem Raum 6 einen bestimmten Unterdruck, der eine Nachverdampfung des darin enthaltenen, aus sämtlichen Dampfabscheidern herrührenden Kondensats bewirkt.
Auf diese Weise findet eine fast vollständige Ausnutzung der gesamten Dampfwärme statt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind in der Heizdampfgruppe vier einzelne Dampfverbraucher 1 vorgesehen, die parallel zueinander an die Heizdampfleitung 2 angeschlossen sind und die am andern Ende ebenso parallel an eine gemeinsame Rückleitung 35 angeschlossen sind, die zu dem Dampfabscheider 3 führt, der mit der Wasserrückleitung 5 verbunden ist.
Die Misehdampfgruppe dieser Anordnung besteht aus zwei Untergruppen, deren Dampfverbraucher mit 36 bzw. 37 bezeichnet sind. Beiden Untergruppen wird der Mischdampf durch die Leitung 38 zugeführt, u. zw. aus einem Dampfkreislaufapparat 10, der dem entsprechend bezeichneten der Anlage nach Fig. 1 entspricht. Die eine Untergruppe 36 dieser Mischdampfgruppe ist ausserdem an die gemeinsame Leitung 39 angeschlossen, die zu dem Dampfabscheider 40 führt, während die andere Untergruppe 37 durch die Leitung 41 an den Dampfabscheider 42 angeschlossen ist. Der Dampfabscheider 40 steht mit seinem Dampfraum durch die Leitung 43 mit dem grösseren Dampfabscheider 42 in Verbindung.
Diesem wird der Saugdampf sowohl aus dem Dampfabscheider 3 als auch aus dem Dampfabscheider 40 zugeführt und gelangt dann durch das Rohr 11 zu dem Dampfkreislaufapparat 10. Von dem Dampfabscheider 42 zweigt nun, wie bei der Anlage nach Fig. 1, eine Leitung 23 ab, die zu dem Dampfkreislaufapparat 21 der Saugdampfgruppe führt, die durch die beiden Untergruppen von Dampfverbrauchern 46 und 47 dargestellt ist. Beide Untergruppen sind parallel durch das Rohr 48 an die Druckseite des Dampfkreislaufapparates 21 angeschlossen. Die Rückleitung erfolgt durch die Leitung 49 zu dem Dampfabscheider 50, in den auch die gemeinsame Wasserrückleitung 5 mündet.
Die Wirkungsweise dieser Anlage ist genau die gleiche wie die nach der Fig. 1.
Auch bei der Anlage nach Fig. 3 sind wieder die zusätzlichen Düsen und die gesteuerten Rückschlagklappen vorhanden.
Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Heizkörper der Heizdampfstufe in zwei Untergruppen 51 und 52 geteilt, die durch die Rohre 53 bzw. 54 an die Heizdampfleitung 55 angeschlossen sind. Für jede Untergruppe ist ein Dampfabscheider 56 bzw. 57 vorgesehen, welche durch die gemeinsame Kondensatrückleitung 58 an ein für alle Abscheider der Einrichtung gemeinsames Kondensatsammelgefäss 59 angeschlossen sind.
Der Abdampf des Dampfabscheiders 56 der ersten Untergruppe 51 wird durch die Leitung 60 dem Dampfkreislaufapparat 61 der Saugdampfstufe als Betriebsdampf zugeführt, während der Abdampf der zweiten Untergruppe 52 der Heizdampfstufe mittels des Dampfkreislaufapparates 63 angesaugt und der Mischdampfgruppe 64 zugeführt wird. Diese Misehdampfstufe 64 hat wiederum den Dampfabscheider 65, der durch das Rohr 66 mit dem Dampfkreislaufapparat 67 verbunden ist.
Die Saugdampfstufe ist in zwei Untergruppen geteilt, die mit 67 und 68 bezeichnet sind. Die Untergruppe 67 erhält ihren Dampf durch die Leitung 69 aus dem Dampfkreislaufapparat 61, und ihr Abdampf wird in den Dampfabscheider 70 geführt. Der Abdampf dieses Abscheiders gelangt durch die Leitung 71 als Betriebsdampf in den Dampfkreislaufapparat 72, an den die zweite Untergruppe 68 der
Saugdampfstufe angeschlossen ist. Diese Untergruppe 68 liefert durch das Rohr 73 ihr Abwasser in den
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gemeinsamen Kondensatsammelbehälter 59, aus dem der Schwaden noch durch die Leitung 74 in den Dampfkreislaufapparat 72 gesaugt wird.
Die Wirkungsweise ist die, dass der durch die Leitung 55 und die Zweigleitungen 53 und 54 in die beiden Untergruppen 51 und 52 eintretende Heizdampf den Heizkörper dieser Untergruppen erwärmt, wobei dann der Abdampf der beiden Gruppen in die Abscheider 56 bzw. 57 tritt und hier sein Wasser absetzt, das durch die Leitung 58 dem gemeinsamen Kondensatsammelbehälter 59 zugeführt wird. Dann wird der Abdampf dieser Abscheider 56 und 57 durch die Dampfkreislaufapparate der folgenden Stufen angesaugt, die wiederum mit Dampfabscheidern für jede Untergruppe versehen sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5, die die Anordnung an einer Papiermaschine darstellt, sind die einzelnen zu erwärmenden Zylinder der Papiermaschine der Reihe nach mit 51', 52', 53', 54'usw. bis 80'bezeichnet. Die Heizdampfstufe umfasst die Zylinder 68'-80', die Mischdampfstufe die Zylinder 58'-67'und die Saugdampfstufe die Zylinder 51'-57'. Von der Heizdampfleitung 75 führen Zweigrohre zu den zu erwärmenden Zylindern 68'-80', während drei Dampfabscheider 76,77 und 78 vorgesehen sind, durch die die Heizdampfstufe in drei Untergruppen geteilt wird. Diese drei Dampfabscheider sind an die gemeinsame Kondensatwasserableitung 79 angeschlossen, die zu dem Kondensatsammelgefäss 80 führt.
Der Abdampf der Abscheider 76 und 77 wird durch die Leitung 81 den Dampfkreislaufapparaten 82 und 83 der beiden Gruppen der Saugdampfstufe als Betriebsdampf zugeführt, während der Abdampf des Abscheiders 78 von dem Dampfkreislaufapparat 84 der Mischdampfstufe angesaugt wird.
Diese Mischdampfstufe ist auch wieder in zwei Gruppen eingeteilt, denen die Dampfabscheider 85 und 86 zugeteilt sind. Der von 85 abgeschiedene Dampf wird durch die Leitung 87 von dem Dampfkreislaufapparat 82 der Saugdampfstufe angesaugt, während der Abdampf des Abscheiders 86 durch die Leitung 88 zu dem Dampfkreislaufapparat 89 der zweiten Gruppe der Mischdampfstufe gelangt.
Die Saugdampfstufe ist auch in zwei Untergruppen eingeteilt, von denen die eine an den Abscheider 90 und die andere an den Abscheider 91 angeschlossen ist. Der Abdampf von 90 wird durch das Rohr 92 dem Dampfkreislaufapparat 83 zugeführt, während der Abdampf von 91 durch das Rohr 93 dem Dampfkreislaufapparat 94 zugeführt ist, an den der Zylinder 51'angeschlossen ist. Auch diese Dampfabscheider 86, 85, 90 und 91 sind an das gemeinsame Sammelgefäss 80 angeschlossen, aus dem durch die Leitung 95 von dem Injektor 94 der Schwaden abgesaugt wird.
Auf diese Weise lässt sich eine sehr gute Unterteilung und Wärmeabstufung erzielen, so dass eine vollkommene Ausnutzung des Dampfes bei sparsamstem Verbrauch und bei guter und gleichmässiger stufenweiser Trocknung des Papiers erreicht wird.
Anstatt zwei Untergruppen in jeder Stufe zu nehmen, können natürlich auch mehrere vorgesehen werden. Jede Untergruppe erhält dann ihren eigenen Dampfabscheider und gegebenenfalls auch ihren eigenen Dampfkreislaufapparat (Injektor oder eine andere Dampfumwälzpumpe).
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampfkreislaufanlage mit durch Heizdampf, Mischdampf und Saugdampf betriebenen Dampfverbrauchern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe der Dampfverbraucher lediglich mit Heizdampf betrieben wird, eine andere Gruppe mit Mischdampf aus Heizdampf und einem Teil des durch einen Dampfkreislaufapparat angesaugten Abdampfes der erstgenannten und der zweiten Gruppe betrieben wird, während eine dritte Gruppe vorgesehen ist, die mit dem andern Teil des Saugdampfes aus den vorhergehenden Gruppen betrieben wird, der mittels eines Dampfkreislaufapparates den Schwaden aus dem gemeinsamen Kondensatsammelbehälter und den Abdampf dieser dritten Gruppe absaugt.