AT151499B

AT151499B - Dampfspeicher.

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Publication number: AT151499B
Authority: AT
Original assignee: Wiener Locomotiv Fabriks Actie
Priority date: 1932-10-06
Filing date: 1932-10-06
Publication date: 1937-11-10

Description

Dampfspeicher.

Dampfspeicher für grössere Leistungen erfordern meist mehrere Behälter. Das gleichmässige
Aufladen dieser Behälter auf gleiche Temperatur und damit eine möglichst gute Ausnutzung des
Inhaltes ohne Gefahr des Wassermitreissens bietet hiebei besondere Schwierigkeiten.

Nach dem Erfindungsgedanken wird dies dadurch vermieden, dass die Behälter beim Laden bzw.

Speisen hintereinander geschaltet werden, wodurch erreicht wird, dass unbedingt alle Behälter die gleiche Wassertemperatur erreichen, und durch entsprechende Anordnung der Verbindungsleitungen dafür gesorgt wird, dass der maximale Wasserstand in allen Behältern erreicht aber nicht überschritten wird. Hiebei wird vorteilhaft in derselben Durchströmrichtung geladen und entladen und so Ladeund Entladeleitung vereinigt. Zwecks Platzersparnis werden mehrere Behälter übereinander angeordnet.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt. Es sind beispielsweise drei Behälter 1, 1'und 1"übereinander gestellt. Die Ladung erfolgt hier mit Hilfe des Drosselventiles 2 durch Einblasen von Heissdampf in den Wasserraum des Behälters 1 bei a. Der Höchstwasserstand im Behälter 1 wird durch die Eintrittsöffnung des Entnahmerohrs 3 derart begrenzt, dass Wasser, welches dieses Niveau überschreitet, mitgerissen wird. Bei plötzlicher Entnahme steigt der Wasserspiegel stark an und das Entnahmerohr 3 wird daher, um ein allzustarkes Überströmen von Wasser zu vermeiden, wie in Fig. 2 dargestellt ausgebildet.

Kleinere Löcher b begrenzen beim Laden den Wasserstand, gestatten aber bei plötzlichem Steigen des Wasserstandes nur geringes Mitreissen, da der Dampf durch die grosse Öffnung bei c entnommen wird.

Die Leitung 3'in Fig. 1 besitzt einen Dampfsack, der das Rücklaufen von Wasser verhindert.

Am Behälter 1" ist der Wasserstandsanzeiger 4 angebracht. Durch die Leitungen 3 und. 3' werden alle Behälter selbsttätig bis zum höchsten Wasserstand gefüllt und nur der oberste bzw. letzte (denn er kann auch ebenso gut unten liegen) erhält den für trockene Dampfabgabe nötigen Dampfraum sowie die dazu nötige Verdampfungsoberfläche. Die Entladung erfolgt durch die gleichen Leitungen 3 und 3', das Drosselventil 5 leitet den Entnahmedampf zum Überhitzer 6, in welchem der Lieferdampf durch den Speicherdampf überhitzt wird.

Damit der Behälter, in welchem der Heissdampf eingeblasen wird, beim Laden nicht leer dampft, wird der Überhitzer 6 durch die Dampfsteigleitung 7 und die Kondensatfalleitung 8 an den Behälter 1 angeschlossen und so beim Entladen dessen Wasserstand höher gehalten als der der übrigen Behälter.

Um Unterdrücke im Behälter 1 durch zu starke Kondensation am Überhitzer 6 zu vermeiden, wird der Überhitzer 6 durch die Leitung 9 an die Entnahmeleitung bei d angeschlossen und die Leitung 9 mit Rückschlagventil 10 gesichert. Ebenso wird ein Rücklauf aus dem Behälter l'durch das Rück- schlagventil H verhindert. Falls der letzte Behälter zu oberst liegt, wird mit Vorteil eine Überlaufleitung angeordnet, welche vor Erreichen des höchsten Wasserstandes Wasser in den untersten Behälter zurückführt, wobei die Leitung ein Rückschlagventil erhält, welches vorteilhaft tiefer liegt, als der Wasserspiegel des Behälters, in welchen die Leitung einmündet.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher bezüglich der Entnahme drei Gruppen von Behältern I, II und III parallel geschaltet sind, die Gruppen selbst aber nach Fig. 1 geschaltet sind. Bezüglich der Ladung sind hier sämtliche Behälter aller Gruppen hintereinander geschaltet.

Es gelten dieselben Bezeichnungen wie in Fig. 1. Die Entladung jeder Gruppe erfolgt durch die Leitung 12 mit Rückschlagventil 13 und Leitung 14. Der Ladedampf wird vom Behälter 1/'in den Behälter 1u und ebenso von /'in 1m mittels der Leitung 16 und Rückschlagventil 17 geführt.

Damit es möglich ist, den Speicher dauernd durch Dampfdurchblasen warm zu halten, wird ein Überströmventil 18 an den in der Laderichtung letzten Behälter j/'angeschlossen, welches Ventil mit Vorteil als selbsttätig wirkendes Sicherheitsventil ausgebildet wird.

Anstatt alle Behälter hintereinander zu laden, könnte der Ladedampf auch in jede der drei Gruppen getrennt eingeführt werden und die letzten Behälter können mittels Ausgleichsleitungen für Wasser und Dampf verbunden werden. Zwecks gleichmässiger Ladung werden vorteilhaft Drosselventile in die Abzweigstellen der Ladeleitung eingeschaltet.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem sechs Behälter hintereinander geladen werden, aber sämtliche Behälter in der Entladung parallel geschaltet sind. Es gelten dieselben Bezeichnungen in Fig. 3. Vorteilhaft wird nach einer grösseren Reihe von Entladungen mit schwächer überhitztem oder Nassdampf geladen, damit der gewünschte Höchstwasserstand in allen Behältern sicher erreicht wird.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform mit stehenden Behältern dargestellt. Die Entnahme erfolgt parallel, die Ladung in Serie. Das Einblasen des Ladedampfes erfolgt hier axial derart, dass eine Zirkulation in den Behältern hervorgerufen wird, welche beim Laden dieselbe Richtung besitzt, wie die beim Entladen auftretende. Vorteilhaft wird die Zirkulation durch zylindrische Einbauten 19 unterstützt, welche nicht über die ganze Höhe reichen, oder Löcher besitzen, damit auch bei Beginn des Ladens bzw. Ende der Entladung eine Zirkulation möglich ist. Vorteilhaft wird der Dampf bei a
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In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, welche besonders hohe Überhitzung des Lieferdampfes erreichen lässt. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist indirekte Speicherbeheizung angenommen.

Es könnte aber auf gleiche Weise auch Speicher 1 durch Einblasen direkt beheizt werden.

Aus der Hauptdampfleitung 20 von der Kesselanlage zur Verbrauchsstelle wird bei e Heissdampf abgezweigt, welcher zuerst die Überhitzerspeicher 21 und 22 mittels der Wärmeaustauschheizfläehen 23 und 24 beheizt und dann den Hauptspeicher 1, der auch aus mehreren Behältern bestehen kann, mittels der Heizschlange 25 beheizt, worauf der Dampf bei t wieder in die Hauptleitung 20 einmündet. Durch den Temperaturregler 26 wird die Gesamtheizwirkung durch Verstellen des Regelorganes 27 so eingestellt, dass die Überhitzung des Hauptleitungsdampfes nicht unter ein gewisses Mass fällt.

Die Speicher 21 und 22 werden im Betrieb weder gespeist, noch geben sie Dampf ab, so dass ihr Inhalt konstant bleibt. Der Entnahmedampf wird durch das Drosselventil 5 in den Überhitzer 6, dann durch die Überhitzer 28 und 29 geleitet und dort nachüberhitzt. Die Speicher 21 und 22 werden mit Vorteil auf höheren Druck geladen als der Hauptspeicher, u. zw. falls zwei, wie gezeichnet, oder
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ein Abblasen ihrer Sicherheitsventile. Die Betätigung der Umschaltorgane 30 erfolgt vom Behälterdruck oder durch die Wärmedehnung der Behälter, gemessen durch Wärmedehnungszeiger 31.

Durch Umgehungsleitungen mit Regelventil 32 kann die Heizwirkung der Überhitzungsspeieher so geregelt werden, dass möglichst gleichmässige Überhitzung des Entladedampfes erreicht wird, z. B. durch Temperaturregler. Vorteilhaft wird die Regelung selbsttätig dadurch erreicht, dass die Heizflächen 28 und 29 zu Beginn der Entladung teilweise oder ganz unter dem Wasserspiegel liegen und erst allmählich auftauchen. Vorteilhaft werden die Heizflächen geneigt angeordnet, damit die Zunahme der wirksamen Heizflächen allmählich und gleichmässig erfolgt. Die Wärmekapazität der überhitzung- speicher wird so bemessen, dass der Entladedampf auch am Ende der Entladung überhitzt wird. Mit Vorteil werden die Überhitzungsspeieher bei der Entladung stufenweise zugeschaltet.

Der Behälter 1 wird durch die Leitung 33 mit Rückschlagventil gespeist.

Mit Vorteil wird der Wasserinhalt des Speichers 1 nach Art einer Schwerkraftumlaufheizung auf Temperatur gebracht und gehalten, eventuell durch Warmwasserumwälzpumpen unterstützt. Die Wärmeaustauschheizflächen werden mit Vorteil vertikal angeordnet und die Zirkulation durch das Einspeisen des Speisewassers in die Falleitung wesentlich unterstützt. Die Behälter erhalten vorteilhaft Wärmedehnungszeiger, damit die Erwärmung von aussen kontrolliert werden kann.

Um bei Speicheranlagen mit indirekter Beheizung Unterkühlung des Hauptdampfes in der Leitung 20 zu vermeiden, wird der Speicher beim erstmaligen Füllen mit Sattdampf oder überhitztem Dampf gespeist.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Erwärmung des Speicherinhaltes dadurch erfolgt, dass in einem Behälter oder einer Behältergruppe 34 (Heizbehälter) die Wärme zugeführt wird und der in diesem Behälter erzeugte Dampf die übrigen Speicherbehälter 1 durchströmt, erwärmt und auffüllt. Der Heizbehälter wird mit einem Wasserstand 35 versehen und die Speisung durch die Leitung 33 nach diesem Wasserstand geregelt. Mit grossem Vorteil wird der Heizbehälter knapp an die Hauptdampfleitung 20 gestellt, während der Speicher an einem geeigneten, beliebig entfernten Platz aufgestellt werden kann.

Durch das Rückschlagventil wird es ermöglicht, durch die gleiche Leitung 36 beim Laden den Ladedampf und beim Entladen den Zusatzdampf für den Überhitzer 6 durch das Rückschlagventil 10 zu leiten.

Durch das Drosselventil 38 und das Rückschlagventil- ist es möglich, dem Ladedampf Wasser zuzusetzen. Leitung 36 kann mit Leitung 40 vereinigt werden, wenn das Drosselventil 5 nahe beim Heizspeicher 34 angeordnet wird. Es kann also mit nur einer Verbindungsleitung das Auslangen gefunden werden. Die Entnahme der Leitung 36 aus Behälter 34 kann so erfolgen, dass durch beabsichtigtes Uberspeisen des Behälters Wasser mit in den Hauptspeicher geführt wird, so dass dort die zu niedrigen Wasserstände aufgefüllt werden können.

Der Heizbehälter 34 wird mit Vorteil stehend ausgeführt, wie in Fig. 8 dargestellt, wobei die Speisung oben am Umfang erfolgt und das Heizelement 25 axial in der Mitte angeordnet wird. Durch Einbauten 41 wird die Zirkulation verbessert.

Die Heizfläche 25 besteht aus mehreren heissdampfdurchstromten, parallel geschalteten Fieldrohren 42 oder ähnlichen Heizflächen, welche in einem gemeinsamen Hoehdruckdeckel 43 eingesetzt sind. Die Führungsrohre 44 sitzen am Zwischenstück 45. Die Heissdampfleitungen schliessen einerseits an den mit dem Ringraum der Fieldrohre verbundenen Raum, anderseits an den mit den Einlagerohren der Fieldrohre verbundenen Raum 46 an, wobei die Strömungsrichtung beliebig gewählt werden kann.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform des Heizbehälters 34 dargestellt, bei welchem in engstem
Raum die Heizflächen 25 und 6, welch letztere mit Vorteil ebenso wie in Fig. 8 dargestellt, aus Field- rohren oder ähnlichen besteht, untergebracht sind. Die Einführung des Speisewassers und die Entnahme des Dampfes kann z. B. durch Krümmer im Anschlussflansch 43 gegebenenfalls unter Weglassung eines Fieldrohres der Teilung erfolgen. Die dampfdurchströmten Fieldrohre können auch in einen engen Behälter eingesetzt werden, wobei der ganze Behälter als Steigrohr dient und in einen Dampf- wasserbehälter mündet, aus welchem Fallrohre unten an den Heizbehälter anschliessen.

In Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Heizfläche 6 dargestellt. Der Dampf strömt bei g ein, wird von der Heizfläche 47 beheizt, wodei das Kondensat durch die entsprechende Neigung abrinnen kann, und kehrt an der Heizfläche 48, geführt durch das Führungsrohr 49, wieder zurück. Die dar-
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wobei das Heizrohr vertikal steht und durch ein zentral angeordnetes Fallrohr die Zuführung des zu verdampfenden Wassers an den Boden des Hohlrohres erfolgt.

In Fig. 11 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher mehrere gemeinsam in den Deckel eingesetzte Fieldrohre oder ähnliche aussen vom Heissdampf geheizt werden und innen Dampf erzeugen.

Aus der Sammelkammer führt einerseits das Steigrohr 50 das Dampfwassergemisch in den Dampf- wasserbehälter 51, während das Fallrohr 52 an den Anschlussflansch 46 anschliesst. Der Heissdampf tritt bei i in die Heizkammer 53 ein und wird dort, falls nötig, durch Lenkbleche 54 zur lebhaften
Strömung quer zu den Rohren geführt. Bei h tritt der Heissdampf aus. Die Fieldrohre werden unten durch einen Einsatz 55 vor der lebhaften Dampf beheizung geschützt, so dass die Umlenkung des Wassers am unteren Ende der Rohre durch die Beheizung nicht gestört wird.

Damit das Kondensat, welches an der Heizfläche 6 sich bildet, nicht den Wasserstand erhöht, erfolgt hier die Überhitzung durch den nach Art der Überhitzerbehälter 21 und 22 geschlossenen Behälter 56, der durch Heissdampf aus dem Behälter 51 beheizt wird, wobei das Kondensat selbsttätig in den Behälter 51 zurückfliesst.

Es können selbstverständlich alle die dargestellten Ausführungen beliebig kombiniert werden, so kann z. B. auch die Heizfläche 23, 24, 28 und 29 nach Art der Fig. 8 aus Fieldrohren oder ähnlichen bestehen oder nach Art der Fig. 10 aus doppelt mit Heizflächen versehenen Rohren. Weiters kann die Heizfläche 23, 24,25 durch entsprechende Schaltung des Entladedampfes bei der Entladung zur Überhitzung des Entladedampfes herangezogen werden, wodurch die Heizflächen 6, 28 und 29 entfallen können.

Vorteilhaft wird hiebei die Durchströmrichtung des Heizdampfes so gewählt, dass zunächst 25, dann 24 und 23 durchströmt werden, so dass der Entladedampf in derselben Richtung durchströmen kann.

Die Erzeugung des Ladedampfes kann auch derart erfolgen, dass der durch die Heizfläche 25 erzeugte Dampf den Speicher auf indirektem Wege ladet, so dass z. B. in Fig. 9 die Heizfläche 6 den Dampf für die Speicher erzeugen würde. Das Volumen des auf diese Weise zwischen dem Heizdampf, der aus der Leitung 20 entnommen wird und dem Dampf, der in die Speicher geht, eingeschalteten Zwischenmittels kann auf ein Minimum reduziert werden, wenn nach Art der Fig. 11 an die gezeichnete Wärmeaufnahmeheizfläche anstatt des Behälters 51 oben eine symmetrisch zur Heizkammer 53 angeordnete dampferzeugende Heizfläche angeordnet wird.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampfspeicher, bestehend aus mehreren teilweise oder ganz mit Wasser gefüllten Behältern, die beim Laden normalerweise gleichzeitig auf ungefähr denselben Druck gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Behälter beim Laden bzw. Speisen hintereinander geschaltet sind, indem die Ladung bzw. Speisung derart erfolgt, dass nur einem Behälter oder einer Behältergruppe Wärme durch Dampfeinblasen oder Beheizung zugeführt wird und von dort aus die andern Behälter, gegebenenfalls hintereinander geladen werden.

Claims

2. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverbindungsleitungen der Behälter teilweise oder ganz auch als Entladeverbindungsleitungen verwendet werden. <Desc/Clms Page number 4>

3. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnahmerohr, welches den Entladedampf zum nächsten Behälter führt und dort unter Wasser einmündet, den Höchstwasser- stand des ersteren Behälters begrenzt.

4. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampf- entnahmerohr so ausgebildet ist, dass bei geringer Durch Strömung (Laden) kleine Querschnitte den Höehstwasserspiegel festlegen, während darüber grosse Querschnitte für die Dampfentnahme frei bleiben.

5. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen zwischen dem Dampfraum des einen und dem Wasserraum des nächsten Behälters mit einem Dampf- sack versehen sind, welcher das Rücklaufen des Wassers verhindert.

6. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungsleitungen (3 oder 16) Rückschlagventile (11 oder 17) angeordnet sind.

7. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Dampfes aus allen Behältern oder aus Behältergruppen parallel erfolgt, wobei in den Entnahmeleitungen (12) Rückschlagventile (13) eingeschaltet sind.

8. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem bei der Ladung als letzten geschalteten Behälter eine Dampfentnahmevorrichtung (18) angeordnet ist, welche nach Art eines Überströmventiles selbsttätig ein Überladen des Speichers verhindert.

9. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserräume der obersten bzw. in der Ladung zuletzt liegenden Behälter der Gruppen durch eine Ausgleichsleitung für Wasser und eine für Dampf miteinander verbunden sind.

10. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegabelten Ladedampfzuführungsleitungen Drosselquerschnitte vorgesehen sind, die eine gleichmässige Verteilung des Ladedampfes bewirken.

11. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhitzer im Dampfraum eines oder mehrerer der Behälter, in welche der Ladedampf oder die Ladewärme primär zugeführt wird, untergebracht ist oder bei ausserhalb der Speicherbehälter angeordnetem Überhitzer das Kondensat in die betreffenden Behälter eingeleitet wird.

12. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Überhitzer (6) eine Leitung (9) von einem der nächsten Behälter gegebenenfalls der Hauptentladeleitung, mit Rückschlag- ventil (10) versehen, angeschlossen ist.

13. Dampf Speicher nach Anspruch l. dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter stehend angeordnet sind und der Ladedampf (bei a) axial so eingeblasen wird, dass eine Zirkulation des Inhaltes hervorgerufen wird, welche an den Behälterwandungen aufwärts gerichtet ist und so während der Ladung und Entladung gleich gerichtet ist (Fig. 5).

14. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Zirkulation durch entsprechende zylindrische Einbauten unterstützt wird.

15. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (19) so tief liegen oder derart mit Löchern versehen sind, dass die Zirkulation auch bei Beginn des Ladens möglich ist.

16. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch schräges Einblasen des Ladedampfes am Umfang auch noch eine tangentiale Zirkulation erreicht wird.

17. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Hauptspeicher (1) indirekt oder direkt ladende Dampf den Üderhitzungsspeicher (21, 22) heizt (Heizflächen 23, 24) und der Entladedampf durch die Heizflächen (28, 29) überhitzt wird.

18. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhitzungsspeicher auf höheren Druck geladen wird als der Hauptspeicher (1).

19. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladedampf zuerst am Inhalt des Hauptspeichers und dann an dem der Überhitzungsspeieher, gegebenenfalls ihrem Druck nach abgestuft, überhitzt wird.

20. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung des Überhitzungsspeichers selbsttätig entweder vom Druck aus oder von der Wärmedehnung der Behälter aus erfolgt.

21. Dampfspeicher nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichmässige Überhitzung des Entladedampfes dadurch angestrebt wird, dass der Wärmeaustauscher für den Entladedampf zu Beginn der Entladung teilweise oder ganz unter dem Wasserspiegel liegt.

22. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Hauptspeichers dadurch erfolgt, dass einem Heizbehälter (34) Dampf oder Wärme zugeführt wird und von dort aus die übrigen Speicherbehälter mit Dampf versorgt werden.

23. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung in den Heizbehälter (34) erfolgt.

24. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhitzer (6) an den Heizbehälter (34) angeschlossen ist. <Desc/Clms Page number 5>

25. Dampfspeieher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbehälter (34) in unmittelbarer Nähe der Verbrauchsleitung angeordnet ist, während der Speicher an einem geeigneten, beliebig entfernten Ort aufgestellt werden kann. EMI5.1 oder 25) aus mehreren heissdampfdurchströmten Fieldrohren oder ähnlichen bestehen, welche in einem gemeinsamen Deckel eingesetzt sind, wobei für eine Trennung der Ein-und Ausströmräume gesorgt ist.

27. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizspeicher (34) einen Überhitzungsspeicher für den Überhitzer mittels kondensierenden Dampfes ladet.

28. Dampfspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserdampfkreislauf zwischen den Ladedampf aus der Hauptleitung (20) und den Heizbehälter (34) geschaltet ist. EMI5.2