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Arbeitsverfahren für Wärmespeicher mit zwei flüssigen Speicherstoffen von ver schiedenem Siedepunkt und Einrichtung zu seiner Ausübung.
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siedenden Speicherstoffes im Verhältnis zu der des leichter siedenden möglichst gross machen. Für das Nachladen kann eine beliebige Wärmequelle benutzt werden. Beispielsweise kann man Feuergase verwenden. Jedoch muss man bei ölartigen Speicherstoffen auf eine milde Beheizung hinwirken, damit ein Festbrennen oder Zersetzen einzelner Bestandteile des Speicherstoffes auf den Heizflächen möglichst vermieden wird.
Vorteilhaft ist es, auch zum Nachladen überhitzten Dampf zu verwenden, diesem jedoch dabei nur einen Teil seiner Überhitzungswärme zu entziehen, so dass er noch im überhitzten Zustande
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Zwecke benutzte Dampfmengen von hoher Temperatur zur Verfügung stehen, ist die Naehladezeit bei grossen Speichern verhältnismässig lang.
Man kann indessen das Nachladen beschleunigen, wenn man von dem den Ölwärmespeieher verlassenden, den Überhitzungsrest noch enthaltenden Dampf nur einen Teil zur YerbrauchssteIJe leitet, während der andere Teil in der Dampfkesselanlage erneut auf volle Überhitzungstemperatur gebraeht und hierauf, wie vordem, durch den Ölwärmespeicher hindurchgeleitet wird. Erreicht wird dies dadurch, dass der von dem Dampfkessel kommende Dampf, bevor er in dem Überhitzer der Dampfkesselanlage eintritt, durch ein Strahlgebläse aus dem Heizflächensystem des Ölwärmespeichers ein mehrfaches seines Gewichtes ansaugt und es zu neuem Kreislauf in den Überhitzer der Dampfkesselanlage drückt. Die Heizflächen dieses Überhitzers und diejenigen des Ölwärmespeichers müssen natürlich entsprechend gross gewählt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, ein mehrfaches der Überhitzungswärme des zu andern Zwecken verwendeten Dampfes beim Nachladen an den Ölwärmespeicher zu übertragen, wodureh die Ladezeit abgekürzt wird.
Wird z. B. angenommen, dass der Wasserwärmespeieher einen Druck von 40 Atm. erhält, entsprechend einer Flüssigkeitstemperatur von 2500, und der Ölspeicher seinem Gewichte nach zumal so gross ist wie jener, und benutzt man dann zumAufheizen überhitzten Dampf von 350-400 , den man,
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die Temperatur des Heizdampfes, d. h. 350-400 , während die untersten Schichten die Temperatur des Wasserspeichers, d. h. 250 , heben.
Wenn man dann den im Wasserspeicher entstandenen Entladedampf von unten nach oben durch den Ölspeicher hindurchgehen lässt, so erhält man auch bei höchstem Dampfdruck mit Sicherheit überhitzten Speicherdampf. Man muss nur dafür sorgen, dass die oberen heissen Schichten des Öl wärme- speichers sich mit den unteren kälteren Schichten nicht mischen. Zu diesem Zweck unterteilt man den Ölwärmespeicher durch eine Anzahl annähernd wagerechter Wände in einzelne Schichten, die jede für
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Ein so aufgeheizter Wärmespeicher enthält, auf 1 fila Wasser bezogen, 219. 000-241. 000 WE.
Wird indessen der Olwärmespeicher, wie es oben angegeben ist, durch Nachladen weiter aufgeheizt, so dass er mit seinem ganzen Inhalt die Temperatur des Ladedampfes annimmt, so vergrössert sich der Wärmeinhalt auf 1 tn3 Wasser bezogen weiter auf 350. 000-400. 000 WE. Nunmehr kann man dazu übergehen, einen Teil des Inhaltes des Olwärmespeichers während der Entladung zur Beheizung des Wasserwärmespeichers zu benutzen, u. zw. wird man dazu die unteren Schichten des Ölspeichers verwenden.
Hiedurch wird erreicht, dass der Wassermärmespeieher den Dampf anfangs bei gleichbleibendem Druck abgibt und dass das spätere Sinken des Druckes erheblich langsamer von statten geht als bei bekannten
Speichern. Für den Betrieb einer Dampfmaschine ist das zweifellos von grosser Wichtigkeit.
Ausser den bisher erwähnten Vorteilen bietet der neue Zwoistoffwärmespeicher die Möglichkeit, dass der Dampfdruck über den Druck des Heizkessels gesteigert werden kann. Um dies zu erreichen, wird schon beim Nachladen des Ölwärmespeichers der Inhalt desselben zur weiteren Beheizung des Wasser- wärmespeicher benutzt. Wird diesem dabei kein Dampf entnommen, so muss der Dampfdruck über den Heizkesseldruck steigen.
Da der neue Wärmespeicher infolge seiner höheren Ladetemperatur grössere Wärmeverluste besitzt als die bekannten, so ist für seine Wirtschaftlichkeit eine geringe ausstrahlende Oberfläche und eine vorzügliche Isolation von grösster Bedeutung.
Diese Schwierigkeiten werden dadurch überwunden, dass die unter hohem Druck stehenden Wasserbehälter, welche in bekannter Weise zylindrische Gestalt erhalten, von dem oder den Behältern mit dem schwer siedenden Stoff von niedrigem Druck umschlossen werden. Sämtliche Speicherbehälter werden sodann zur guten Isolation in einem luftleeren Behälter untergebracht, der zur Verminderung der Strahlungsverluste auf seiner Innenseite mit blanken Strahlungsflächen bekleidet werden kann.
Durch vorliegende Erfindung wird ein ausserordentlich leistungsfähiger und in der Form anpassungsfähiger Wärmespeicher angegeben, der auch dort zu verwenden ist, wo die Anwendung eines solchen bisher als aussichtslos galt, denn der oder die Behälter für den schwer siedenden Stoff von niedrigem Druck können jedem beliebigen Querschnitt ohne Schwierigkeiten angepasst werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung arbeitenden Wärmespeicher
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Fig. 1 zeigt links eine Stirnansicht mit abgenommener Isolationswand, rechts einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel des neuen Wärmespeicher. In Fig. 2 ist ein Längsschnitt, in Fig. 3 ein Schnitt nach Linie 1-1 der Fig. 2 dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Einzelheit in grösserem Massstabe.
Der unter hohem Druck stehende Wasserbehälter ist hier wie gewöhnlich mit kreisförmigem Querschnitt mit kleinstzulässiger Wandstärke ausgebildet, wogegen der den hochsiedenden Stoff aufnehmende Behälter mit niedrigem Druck den übrigbleibenden Querschnitt ausfüllt.
A ist der Wasserwärmespeicher, B der Ölwärmespeieher, der mit einem luftleeren Spielraum a als Isolation den Wasserbehälter umgibt, um die nach aussen strahlende Oberfläche möglichst klein zu halten. C ist der unter Luftleere stehende Behälter, der zur Wärmeisolation die Speicherbehälter einschliesst. D sind Rohrschlangen zum Aufheizen der Ölmasse beim Laden und zur Entnahme und Uber- hitzung des Dampfes beim Entladen, E solche zum Beheizen des Wassers durch das Öl, F sind mit Löchern b versehene Rohre zum Zuführen von Dampf zum Wasserkessel, G ist das Dampfentnahmerohr, welches mit Entnahmeschlitzen c versehen ist.
H sind Bleche, welche die schwer siedende Ölmasse in einzelne Schichten unterteilen ; zur Verbindung der einzelnen Schichten sind die Bleche mit Aussparungen a-versehen.
Das Laden der Speicher geht in folgender Weise vor sich : Der vom Feuerkessel kommende Dampf tritt durch Leitung J, Ventil d nach der Kammer K und verteilt sich von hier nach den oberen Rohrschlagen D, sammelt sich wieder in Kammer L, strömt dann nach Kammer M und den nächsten Rohrschlagen über und so fort, und gibt zunächst an die oberen Schichten des Öles seine Überhitzungswärme, nachher die Verdampfungswärme ab. Aus den Kammern N geht der feuchte Dampf mit dem Niederschlag durch Ventile e und Krümmer t nach den Rohren F und erwärmt den Wasserinhalt.
Sind die unteren Schichten des Öles und des Wassers auf die dem Heizkesseldruck entsprechende Temperatur aufgeheizt, beispielsweise auf 250 bei 40 Atm. Dampfdruck im Wasserbehälter, während im Ölbehälter nur geringer Druck von 2-3 Atm. herrscht, dann wird mit dem Nachladen begonnen. Im vorliegenden Beispiel wird jetzt für andere Zwecke dienender hochüberhitzter Dampf durch Leitung J, Ventil d, Kammer K, Rohrschlangen D, Sammelkammer N, durch Ventil g, welches früher geschlossen war, jetzt aber geöffnet ist, nach den Leitungen 0 und P geleitet und von dort fortgeführt. Hiedurch wird bei genügend langer Ladezeit die ganze Ölmasse sich annähernd auf die Temperatur des hochüberhitzten Dampfes erwärmen.
Der'Wärmespeicher hat dann seinen grössten Wärmeinhalt erreicht.
An Stelle von Öl, Paraffin od. dgl. könnte man auch feste Speicherstoffe, wie Eisen, Gestein od. dgl. verwenden, ohne dass das'Wesen der Erfindung geändert wird.
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Die Entladung wird auf folgende Weise vorgenommen : Der sich aus der heissen Wassermasse entwickelnde Wasserdampf wird durch Leitungen cl mit Schlitzen c aus dem Wasserbehälter entnommen und
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schlangen E zur Beheizung des Wasserkessels in Umlauf setzt. Von den Rohrschlangen E fliesst das ab- gekühlte Öl durch Leitungen F nach den Ölbehältern zurück. Das Saugrohr S der Ölumlaufpumpe schliesst man erst etwa in % der Höhe des Ölbehälters an, um die Wärme der oberen Ölschichten als Über- hitzungswärme zu behalten. Die Heizung durch die Ölmasse bewirkt, dass ein grosser Teil der Speicher- wärme bei gleichbleibendem Dampfdruck entnommen werden kann.
In Fig. 4 ist eine beispielsweise Ausführungsform der Strahlungsflächen des luftleeren Behälters in grösserem Massstabs dargestellt. In entsprechendem Abstand von der inneren Fläche des luftleeren Behälter sind blanke Bleche V befestigt, zwischen denen noch eine Lage Isolierstoff W, z. B. Asbest, befestigt ist, um die durch Strahlung auftretenden Wärmeverluste noch weiter zu unterbinden.
Ist der Druck des gefeuerten Kessels niedriger als der zulässige Dampfdruck im Wasserbehälter, so kann mit Hilfe des heissen Öles, welches man vor der Entnahme von Dampf aus dem Speicher mittels der Pumpe Rdurch die Rohrschlangen E des Wasserbehälter j in Umlauf setzt, dort den Druck erheblich über den Heizkesseldruck steigern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Arbeitsverfahren für Wärmespeicher mit zwei flüssigen Speicherstoffen von verschiedenem Siedepunkt, bei welchen überhitzter Dampf als ladender Wärmeträger zuerst dem schwerer siedenden und dann dem leichter siedenden Speicherstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem schwerer siedenden Speicherstoff durch Nachladen noch weitere Wärme zugeführt wird.