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Einrichtung zum Verhindern des Einfrierens eines wasserseitig entleerten
Wärmeaustauschers von luftgekühlten Kondensationsanlagen Es sind bereits sogenannte
Luftkondensationseinrichtungen bekannt, die aus einem Mischkondensator, einer an
diesen angeschlossenen Umwälzpumpe, sowie aus einem Oberflächenwärmeaustauscher
und einer druckvermindernden Einrichtung, in der Regel aus einer Wasserturbine bestehen.
Die Umwälzpumpe saugt das Wasser aus dem Mischkondensator an und befördert es in
den Oberfiächenwärmeaustauscher. Hier wird das erwärmte Kühlwasser durch atmosphärische
Luft abgekühlt, und das auf diese Weise abgekühlte Wasser über die druckvermindernde
Einrichtung erneut dem Mischkondensator zugeführt, wo es mit dem in den Mischkondensator
eintretenden Dampf, in der Regel Abdampf einer Dampfturbine, gemischt und wieder
erwärmt wird.
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Luftkondensationseinrichtungen dieser Art werden in Verbindung mit
Dampfturbinen von Dämpfkraftanlagen angewandt und derart bemessen, daß sie geeignet
sind, das Kühlwasser bei warmer Sommertemperatur und Volläst auf eine dem Betrieb
der Dampfturbine entsprechende Temperatur abzukühlen. Eine auf diese Weise ermittelte
Wärmeaustauscherfläche ist bei Wintertemperaturen bzw. Teillasten naturgemäß zu
groß. Deshalb wird die Kühlleistung von Luftkondensationseinrichtungen auf verschiedene
Arten geregelt. Meistens wird dabei ein Regel-Verfahren verwendet, bei welchem gewisse
Teile der Wärmeaustauschereinrichtung aus dem Wasserumlauf ausgeschaltet werden.
Die in den ausgeschalteten Wärmeaustauschereinrichtungen vorhandene Wassermenge
wird in einen geeigneten Behälter entleert, damit die in den Wärmeaustauschern verweilende
Wassermenge nicht einfriert.
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Die im Wasserraum dieser entleerten Wärmeaustauschereinrichtungen
vorhandene Luft steht aber über die Entleerungsrohrleitungen mit den übrigen Mengen
von Wasser in Verbindung, die in der Giftkondensationseinrichtung umlaufen oder
verweilen. Die Temperatur dieser Wassermengen ist wesentlich höher als die Temperatur
der im Wasserraum d°r entleerten Wärmeaustauschereinrichtung vorhandene Luft. Dies
hat zur Folge, daß die in der entleerten Wärmeaustauschereinrichtung vorhandene
Luft über die Entleerungsrohre durch die erwähnten Wassermengen immer in mit Wasserdampf
gesättigtem Zustand gehalten wird. Wie erwähnt ist die Entleerung der Wärmeaustauschereinrichtungen
in der Regel bei kaltem Wetter im Winter fällig, wenn die Lufttemperatur unter den
Gefrierpunkt sinkt. In diesem Fall befinden sich natürlich auch die entleerten Wärmeaustauschereinrichtungen
selbst und somit auch ihre wasserseitigen Rohrwände ebenfalls bei einer Temperatur
unterhalb des Gefrierpunktes. Dann friert die in den entleerten Wärmeaustauschereinrichtungen
vorhandene und wie erwähnt mit Wasserdampf gesättigte Luft an der Rohrwand mit einer
Temperatur von unter dem Gefrierpunkt aus und bildet dort eine Eisschicht. Der aus
der Luft auf diese Weise ausgefrorene, d. h. entwichene Wasserdampf läßt somit einen
Raum hinter sich, in den über die erwähnten Entleerungsrohre erneute Mengen von
Wasserdampf nachströmen, wodurch die Luft wieder mit Wasserdampf gesättigt und auf
diese Weise eine weitere Ausfrierung bzw. Eisschichtbildung ermöglicht wird.
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Der beschriebene Vorgang führt bei Temperaturen, die dauernd unter
dem Gefrierpunkt liegen, dazu, daß die Wasserleitungsrohre der Wärmeaustauschereinrichtung
der ständig zunehmenden Dicke der Eisschicht vollkommen einfrieren.
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Im Betrieb von Luftkondensationseinrichtungen kommt es nun oft vor,
daß eine entleerte Wärmeaustauschereinrichtung bei einer Außentemperatur von unterhalb
des Gefrierpunktes wieder in Betrieb gesetzt werden soll. Dann muß die Inbetriebsetzung
der Wärmeaustauschereinrichtung, d. h. der Wasserumlauf in derselben sehr schnell
erfolgen. Wenn nämlich
der Wasserumlauf nicht in sämtlichen Rohren
unverzüglich einsetzt, frieren jene Rohre der Wärmeaustauschereinrichtung, in denen
aus irgendeinem Grunde keine Wasserströmung stattfinden kann, ein.
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Diese Eisschicht bzw. Eisstoppelbildung kann wieder nach sich ziehen,
daß in irgendeinem Rohr der Wärmeaustauschereinrichtung keine Wasserströmung während
der zum Einfrieren erforderlichen '-kkurzen Zeitdauer einsetzen kann.
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Um die Betriebssicherheit von Luftkondensationseinrichtungen zu fördern,
ist demnach eine Einrichtung vonnöten, die verhindert, daß in den entleerten Entlüftungseinrichtungen
in der beschriebenen Weise Eisstoppel entstehen. Zu diesem Zweck dient die erfindungsgemäße
Einrichtung.
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Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zum Verhindern
des Einfrierens eines wasserseitig entleerten Wärmeaustauschers von luftgekühlten
Kondensationsanlagen, der über Ablaßrohrleitungen mit in diesen angeordneten Absperrventilen
an einen Behälter zum Speichern des abgelassenen Wassers angeschlossen ist. Die
Erfindung selbst besteht darin, daß in der Ablaßrohrleitung zwischen Wärmeaustauscher
und Absperrventil eine Luftabsperrklappe vorgesehen ist, deren Flügel nach unten
gewölbt und an der tiefsten Stelle mit einer Klappe versehen sind, deren freier
Querschnitt höchstens ein Zehntel des freien Querschnittes der Hauptklappe beträgt,
und daß beide Klappen eine Strömung lediglich vom Wärmeaustauscher in Richtung auf
den Behälter zu ermöglichen, wogegen bei einer Strömung in der entgegengesetzten
Richtung der Strömungsquerschnitt luftdicht geschlossen wird. Zweckmäßig wird die
Ablaßrohrleitung an eine Sammelrohrleitung angeschlossen, die zum Anschließen von
mehreren Wärmeaustauschern einer luftgekühlten Kondensationsanlage geeignet ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
erläutert, deren F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung
schematisch darstellt; F i g. 2 zeigt einen teilweisen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
der erwähnten speziellen Luftabsperrklappe; F i g. 3 ist ein Längsschnitt der Luftabsperrklappe
gemäß F i g. 2; F i g. 4 zeigt eine Einzelheit der F i g. 3 in größerem Maßstab.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist eine Wärmenaustauschereinrichtung
1 mittels Wasserkammern 2 an je einen Wassereinlaß- bzw. Wasserausiaßstutzen
3 bzw. 4 angeschlossen. An diese sind Absperrvorrichtungen 5 zw. 6
angeschlossen, mit zieren Hilfe die Zuströmung bzw. Entweichung von Kühlwasser aufgehoben
und die Wärmeaustauschereinrichtung Kühlerelement 1 aus dem Wasserumlauf
ausgeschaltet werden kann. An die Stutzen 3 bzw. 4 sind auch Ablaßrohre 7 derart
angeschlossen, daß sie von den am tiefsten liegenden Stellen der Leitungsabschnitte
zwischen den Stutzen 3 bzw. 4 und den Absperrvorrichtungen 5 bzw. 6 ausgehen, und
sich an einen Behälter 8 für Kühlwasser anschließen. In den Ablaßrohren 7
sind Absperrventile 9 vorgesehen, durch deren Öffnen das in der Wärmeaustauschereinrichtung
1 vorhandene Wasser in den Schalter 8
abgeführt werden kann. In den
Ablaßrohrleitungen 7 sind ferner erfindungsgemäße spezielle Luftabsperrklappen 10
bzw. 11 vorgesehen, die dazu dienen, die entleerte Wärmeaustauschereinrichtung 1
vom im Behälter 8 gespeicherten Wasser trennen zu können.
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Das Ausführungsbeispiel der speziellen Luttabsperrklappe gemäß F i
g. 2 bis 4. besteht eigentlich aus zwei Absperrvorrichtungen, deren eine einer Ventilteller
11 von verhältnismäßig großem Durchmesser darstellt und durch ein mechanisches
Gegengewicht 12 in Schließlage gehalten wird. Zum Öffnen dieses Ventiltellers 11
ist etwa ein Druck von 1 m Wassersäule erforderlich. An seiner am tiefsten liegenden
Stelle ist ein Gummiventil 13 angeordnet, das bei einem Druck von einigen Zentimetern
Wassersäule geöffnet wird und das Abfließen der oberhalb ihr befindlichen Wassersäule
ermöglicht. Durch Betätigung dieser beiden übereinander angeordneten Verschlußorgane
kann erreicht werden, daß einerseits beim Entleeren das Wasser aus der Wärmeaustauschereinrichtung
1 und den an diese angeschlossenen Rohrleitungen 7 praktisch restlos abfließen kann,
wobei anderseits der Luftraum der entleerten Wärmeaustauschereinrichtungen luftdicht
vom zum Speichern des abgelassenen Kühlwassers dienenden Behälter 8
getrennt
ist.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet wir folgt:
Im Betrieb der Wärmeaustauschereinrichtung 1 sind die Absperrventile 5 und 6 geöffnet,
wobei die Strömung des abzukühlenden Kühlwassers über die Wärmeaustausehereinrichtung
1 erfolgt. Die Absperrventile 9 sind dabei geschlossen.
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Bei Aussehaltung der Wärmeaustauschereinrichtung 1 werden die Absperrventile
5 und 6 geschlossen und die Absperrventile 9 geöffnet, worauf das in der Wärmeaustauschereinrichtung
1 und in den an diese angeschlossenen Rohrleitungen 14, 15 vorhandene Wasser abfließt.
Somit kann das Wasser aus der Wärmeaustauschereinrichtung 1 über die offenen erfindungsgemäßen
speziellen Luftabsperrklappen 10, 11
und die geöffneten Absperrventile 9 in
den Behälter 8 fließen. Mit Abnahme der Wassermenge in der Wärmeaustauschereinrichtung
1 nimmt auch die Kraft ab, durch die die Luftabsperrklappen 10 of'en gehalten
werden, so daß sie bei einem Druck von etwa 1 m Wassersäule geschlossen werden.
Dann werden die in der Mitte der Luftabsperrklappen 10 vorgesehenen Gummiventile
13 betätigt, die für das praktisch restlose Abfließen des noch in der Wärmeaustauschereinrichtung
1 zurückgebliebenen Wassers sorgen. Hiernach werden die Luftabsperrklappen 10 vollständig
geschlossen, wodurch verhindert wird, daß Wasserdampf in die entleerten Wärmcaustauschereinrichtungen
gelangt.