Nach dem Prinzip der Wärmepumpe arbeitende Dampferzeugungsanlage Gegenstand der Erfindung ist eine nach dem Prinzip der Wärmepumpe arbeitende Dampferzeu- gungsanlage, das heisst eine Dampferzeugungsanlage, bei welcher ein Teil der zur Verdampfung von Flüs sigkeit erforderlichen Wärme einem Medium ent zogen wird, dessen Temperatur geringer ist als die Temperatur des zu erzeugenden Dampfes. Dieses Medium kann beispielsweise die Aussenluft, das Wasser eines natürlichen Gewässers oder ein Me dium sein, dem die Abwärme einer andern Energie umsetzenden Anlage zugeführt wurde.
In der Wärmepumpe wird bekanntlich ein dampf- oder gasförmiger Wärmeträger so weit verdichtet, dass seine Temperatur mindestens den Wert erreicht, bei welchem die in ihm enthaltene Wärme genutzt wer den soll, im vorliegenden Fall also die Temperatur des zu erzeugenden Verbrauchsdampfes. Als Wärme träger kann das Medium selbst, welchem die Wärme entzogen wird, dienen; ist dieses erst in flüssigem Zustande verfügbar, so kann es auf einen unterhalb des Eintrittsdruckes liegenden Druck entspannt werden, wodurch eine Teilmenge desselben unter Aufnahme von Wärme aus der restlichen Menge ver dampft; der so gewonnene Dampf, dessen Wärme inhalt grösser ist als derjenige des unverdampften Mediums, kann dann als Wärmeträger benützt wer den.
Nach dem Verdichten kann dem Wärmeträger die zur Erzeugung des Verbrauchsdampfes nötige Wärmemenge in einem Wärmeaustauscher oder Kon densator entzogen werden und der in diesem abge kühlte, gegebenenfalls kondensierte Wärmeträger an den Ausgangspunkt seines Kreislaufes zurück geführt werden, oder der Wärmeträgerdampf kann selbst als Verbrauchsdampf benützt werden.
Bei bekannten Wärmepumpen ist zum Verdich ten des Wärmeträgers, der in der Regel in einem so wohl vom wärmeliefernden als auch vom wärme- empfangenden Medium getrennten Kreislauf zirku liert, ein mechanisch angetriebener, volumetrischer Verdichter vorhanden. Zur Übertragung der Wärme vom wärmeliefernden Medium auf den Wärmeträger und von diesem auf das wärmeempfangende Medium sind ausserdem in der Regel umfangreiche Wärme- austauscher bzw.
Kondensatoren notwendig. Eine solche Wärmepumpenanlage erfordert daher verhält- nismässig viel Raum und ist kostspielig.
Die Erfindung bezweckt, eine nach dem Prinzip der Wärmepumpe arbeitende Dampferzeugungs- anlage zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch min destens einen einerseits an eine Treibdampfquelle, z. B. einen Heizkessel, anderseits an einen Unter druckverdampfer anschliessbaren Dampfstrahlappa- rat.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Mit 1 ist ein Unterdruckverdampfer bezeichnet, dem Grund-, See- oder Flusswasser oder vorgängig z. B. durch Abwärme einer Wärmekraftanlage er wärmtes Wasser durch eine Leitung 2 über ein Ab sperrventil 3 zugeführt wird. Dieses Wasser wird im Verdampfer 1 durch ein Sprührohr 4 fein verteilt, so dass es eine grosse Verdampfungsoberfläche bietet.
Unverdampftes Wasser sammelt sich unten im Ver dampfer 1 und kann durch eine Leitung 5, in der ein Absperrventil 6 angeordnet ist, mittels einer nicht dargestellten Pumpe wegbefördert werden. Oben ist der Verdampfer 1 über drei Leitungen 7, 8 und 9, in denen je ein Absperrventil 10, 11, 12 angeordnet ist, an den Saugkanal je einer Dampfstrahlpumpe 13, 14, 15 angeschlossen.
Die Strahldüse jeder dieser Dampfstrahlpumpen 13 bzw. 14 bzw. 15 ist über eine Leitung 16 bzw. 17 bzw. 18, in der sich ein Absperrventil 19 bzw. .20 bzw. 21 befindet, und eine gemeinsame Verteilleitung 22 an eine nicht darge stellte Treibdampfquelle, z. B. einen Elektrokessel, angeschlossen.
Die Diffusoren 23, 24, 25 der drei Dampfstrahlpumpen sind durch je eine Austrittslei tung 26 bzw. 27 bzw. 28 mit einer gemeinsamen Austrittssammelleitung 29 verbunden, die zu einem nicht dargestellten Dampfverbraucher, z. B. einer Dampfheizungsanlage, einer Niederdruck-Dampf- turbine, einer Apparatur für Dampfbehandlung von Textilien oder dergleichen führt.
Zwischen dem Dif- fusor 23 der ersten Dampfstrahlpumpe 13 und der Austrittsleitung 26 zweigt eine von einem Dreiweg hahn 30 beherrschte Verbindungsleitung 31 ab, die hinter dem Absperrventil 11 in die nach der zweiten Dampfstrahlpumpe 14 führende Leitung 8 mündet. In gleicher Weise zweigt zwischen dem Diffusor 24 dieser zweiten Dampfstrahlpumpe 14 eine von einem Dreiweghahn 32 beherrschte Verbindungsleitung 33 ab, die hinter dem Absperrventil 12 in die nach der dritten Dampfstrahlpumpe 15 führende Leitung 9 mündet.
Bei der dargestellten Stellung der Dreiweghähne 30 und 32 sind die drei Dampfstrahlpumpen 13, 14, 15 parallel zueinander zwischen den Unterdruck verdampfer 1 und die Austritts-Sammelleitung 29 geschaltet. Durch Drehung der beiden Dreiweghähne 30 und 32 um 90 im Uhrzeigersinn und Schliessen der Absperrventile 11 und 12 können die drei Dampfstrahlpumpen jedoch auch über die Verbin dungsleitungen 31 und 33 in Serie geschaltet werden.
Beim Betrieb der Anlage können beispielsweise die Absperrventile 3, 10, 11, 12, 19, 20 und 21 alle offen und die Dreiweghähne 30 und 32 in der dar gestellten Stellung sein. Es strömt dann Treibdampf vom Heizkessel durch die Verteilleitung 22, die drei Leitungen 16, 17 und 18 und die drei Dampfstrahl pumpen 13, 14 und 15. In diesen wird hierbei ein Unterdruck erzeugt, der sich durch die Leitungen 7, 8 und 9 auch im Unterdruckverdampfer 1 einstellt. Dieser Unterdruck bewirkt das Verdampfen eines Teils des aus dem Sprührohr 4 austretenden Wassers, wobei die erforderliche Verdampfungswärme dem nicht verdampften Wasser entzogen wird.
Dieses hat somit beim Austritt durch die Leitung 5 eine wesent lich niedrigere Temperatur als beim Eintritt in den Verdampfer.
Der im Unterdruckverdampfer 1 erzeugte Dampf wird durch die Leitungen 7, 8 und 9 nach den Dampfstrahlpumpen 13, 14 und 15 abgesaugt, in jeder von diesen vom Treibdampfstrahl mitgerissen und in deren Diffusoren 23, 24, 25 zusammen mit dem Treibdampf verdichtet. Das Gemisch aus Treib- dampf und vom Unterdruckverdampfer 1 stammen dem Dampf strömt dann durch die Leitungen 26, 27, 28 und die Austrittssammelleitung 29 nach dem Dampfverbraucher.
Dieses Gemisch hat einen grö sseren Wärmeinhalt als der Treibdampf; die Differenz rührt vom Wärmeinhalt des durch die Leitung 2 in den Unterdruckverdampfer 1 eingetretenen Wassers her. Zur Mengenregelung des in der Anlage erzeug ten, durch die Sammelleitung 29 austretenden Dampfes bei gleichbleibendem Zustand des durch die Verteilleitung 22 zugeführten Treibdampfes kön nen die einzelnen Dampfstrahlpumpen 13, 14 und 15 durch Schliessen der zugehörigen Absperrventile 10 und 19 bzw. 11 und 20 bzw. 12 und 21 ausge schaltet werden.
Eine besonders feine Mengenrege lung lässt sich erreichen, wenn die einzelnen Dampf strahlpumpen, wie dargestellt, verschiedene Quer schnitte aufweisen, und zwar derart, dass jede der drei Pumpen 13 bzw. 14 bzw. 15 und jedes der drei Paare von Pumpen 13 und 14 bzw. 13 und 15 bzw. 14 und 15, verschieden grosse Dampfmengen durchströmen lässt.
Die Regelung des Dampfzustandes in der Aus- trittssammelleitung kann einerseits dadurch ge schehen, dass durch Öffnen der Absperrventile 19, 20, 21 allfällig durch Schliessen der zugehörigen Ventile 10, 11, 12 vom Unterdruckverdampfer 1 abgesperrter Dampfstrahlpumpen Treibdampf ohne Beimischung von aus dem Verdampfer 1 stammen dem Dampf durch die betreffende Dampfstrahl pumpe in das Austrittssammelrohr 29 strömen ge lassen wird.
Ausserdem ist es möglich, durch Um stellen der Dreiweghähne 30 und 32 und Schliessen der Absperrventile 11 und 12 die drei Dampfstrahl- pumpen 13, 14 und 15 wie oben erwähnt in Serie zu schalten. Der im Unterdruckverdampfer 1 er zeugte Dampf wird dann erstmals in der Dampf strahlpumpe 13 verdichtet und mit Treibdampf ge mischt; dieses Gemisch gelangt durch die Verbin dungsleitung 31 in die Dampfstrahlpumpe 14 und wird dort unter Zutritt weiteren Treibdampfes ein zweites Mal verdichtet; das neue Gemisch tritt dann über die Verbindungsleitung 33 in die Dampfstrahl pumpe 15 über und wird dort ein drittes Mal ver dichtet, bevor es durch die Austrittsleitung 28 in die Sammelleitung 29 gelangt.
Hierdurch lässt sich eine besonders grosse Druckdifferenz zwischen dem Un terdruckverdampfer 1 und der Austrittssammellei- tung 29 erzielen; je nach der vom Verbraucher übernommenen Dampfmenge ergibt sich dadurch eine Drucksenkung und somit eine intensivere Ver dampfung im Unterdruckverdampfer 1, und/oder eine Druckzunahme in der Sammelleitung 29.
Diese Regelungsmöglichkeiten sind deshalb wert voll, weil sich bekanntlich der Durchsatz einer ein zelnen Dampfstrahlpumpe ohne grosse Einbusse an Wirkungsgrad nur in engen Grenzen verändern lässt.
Gemäss einer Ausführungsvariante der beschrie benen Anlage könnten drei Gruppen von Dampf verbrauchern, die Dampf von verschiedenem Zu stand und in verschiedener Menge benötigen, unter Weglassung der Sammelleitung 29 direkt an je eine der Austrittsleitungen 26, 27, 28 angeschlossen sein.
Durch Drehen des Dreiweghahns 30 um 180 aus der in der Zeichnung dargestellten Stellung und Schliessen des Ventils 11 kann in diesem Falle er reicht werden, dass ein Teil des aus der Dampfstrahl- pumpe 13 ausströmenden Dampfes über die Aus trittsleitung 26 den an diese angeschlossenen Ver brauchern zuströmt, ein anderer Teil dieses Dampfes jedoch über die Verbindungsleitung 31 in die Pumpe 14 übertritt, dort mit weiterem Treibdampf ver mischt und auf einen höheren Druck verdichtet wird, bevor er durch die Austrittsleitung 27 den an diese angeschlossenen Verbrauchern und/oder auch über den entsprechend gestellten Dreiweghahn 32,
die Verbindungsleitung 33 und die ihn auf einen noch höheren Druck verdichtende Pumpe 15 den an deren Austrittsleitung 28 angeschlossenen Verbrauchern zugeführt wird.
Selbstverständlich könnten die drei Dampfstrahl pumpen unter Weglassung der Dreiweghähne 30 und 32 und der Verbindungsleitungen 31 und 32 auch dauernd parallel zueinander zwischen dem Unter druckverdampfer 1 und den Austrittsleitungen 26, 27, 28 bzw. der Austrittssammelleitung 29 angeord net sein; oder die drei Pumpen könnten unter Weg lassung der Leitungen 8, 9, 26 und 27 sowie der Ab sperrventile 11 und 12 und der Dreiweghähne 30 und 32 über die Leitungen 7, 31 und 33 hintereinan der zwischen dem Verdampfer 1 und der Austritts leitung 28 angeordnet sein. Analog könnten auch nur zwei Pumpen hintereinander und die dritte par allel zu ihnen geschaltet sein.
Die Anlage könnte auch nur eine zwei oder mehr als drei Dampfstrahlpumpen in entsprechender Schaltung aufweisen.