DE13525C - Neuerungen in der Leitung und Verwendung von Wärme zu Heiz- und Betriebszwecken und den hierzu in Anwendung kommenden Apparaten, - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

PATENTSCHRIFT

KLASSE 36: Heizungsanlagen.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1880 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in den Einrichtungen, um. grofse Gebäudecomplexe. in Städten und Ortschaften zu heizen.

Fig. ι zeigt einen Aufrifs, theilweise im Schnitt, des Heizkessels mit Vorwärmer, der Heifswasserleitung und eines Gebäudes mit Heizapparaten, j in Verbindung mit eme_m_ Apparat, durch.jpel·^ J ch,en. das.. ..der ,Hauptleitung entnommene heifse^ I Wasser, in....Dampf ,verwandelt,.wird; ferner von Condensationswasserableitern, durch welche das Condensationswasser der Hauptleitung wieder zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt einen Grundplan des Heizkessels und der Circulationspumpen, zusammen mit einem Plan der Röhren, wie das hei.fse Wasser durch verschiedene Strafsen geleitet wird, sowie die Röhren, welche das Condensationswasser zurückleiten, und die Pumpe, welche dasselbe in den Vorwärmer und dann in den Heizkessel drückt, aus dem es ursprünglich genommen war. . '

Fig. 3 zeigt drei Modificationen des Apparates, um das heifse Wasser aus der Hauptleitung zu nehmen und zur Gebäudeheizung unter Abmessung des verbrauchten Quantums zu verwenden.

Fig. 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind Einzelansichten des Druckregulirveritils, Temperatur- und Ausgleichventils zum Controliren des Abfiufswassers aus den Ausstrahlungsöfen, der Mittel zum Drainiren der Circulationsröhren und eines zum Dampfmessen.

In Fig. ι ist nur eine Art der Heifswasserabgabe in Gebäuden zu Heizzwecken dargestellt. D stellt das mit Heifswasserleitung C durch die Zweigröhren D¹ und Z>² verbundene Reservoir dar; diese Zweigröhren verbinden das Reservoir D mit dem Hauptleitungsrohr C an einem Punkte oder sehr nahe bei einander, wie durch die Röhren D¹ und D³ angegeben ist, oder in grofser Entfernung, indem das eine Zweigrohr an das Hinleitungsrohr C und das andere an das Zurückleitungsrohr anschliefst, wie durch Röhren D¹ und Z>² gezeigt ist. X stellt ein anderes, innerhalb des Reservoirs D angebrachtes Reservoir dar; zwischen beiden ist ein Zwischenraum.

F¹ ist ein Druckregulirventil in dem Rohr, welches die Reservoire D und X verbindet.

E ist das das innere Reservoir X mit den Ausstrahlungsöfen F in den verschiedenen Räumen des Gebäudes verbindende Rohr. F² ist das Condensationswasserrohr, von den Böden der Oefen F nach dem Auslafsventil F² und von da nach der Hauptleitung C gehend. F³ stellt einen in das Ableitungsrohr F² eingeschalteten Mefsapparat dar. C¹ ist ein Ventil, das zur Regulirung des Druckes und der Geschwindigkeit der Circulation in dem Rohr C gebraucht werden kann.

Wenn das Wasser im Districtheizkessel A _s auf 166° C. erhitzt worden ist, was also 7 kg pro Quadratcentimeter Druck geben wird, und auf \ diesem Punkt, also ca. 50 bis 60⁰C. über dem ■. Dampfentwickelungspunkt erhalten wird; wenn ferner die Verbindung mit beiden Enden der

Hauptleitung hergestellt ist, so wird der Druck in der letzteren derselbe wie in dem Heizkessel und in dessen Vorwärmer sein.

Wenn nun die Hähne in den Röhren D¹ und D"' geöffnet werden, so tritt das heifse Wasser unter Druck in das äufsere Reservoir D und umgiebt das innere Reservoir X, und wenn nun das Druckregulirventil F¹ so construirt ist, dafs die gewünschte Druckdifferenz hergestellt wird, so wird das Wasser zwischen den beiden Reservoiren D und X in X durch dieses Ventil und Verbindungsrohr F' hineinströmen. Sobald jedoch eine kleine Quantität in das Reservoir X eingetreten ist, so wird es sich durch die mittelst ■■, Ventils F¹ hergestellte Druckdifferenz infolge ' seiner Hitzegrade in Dampf verwandeln, wird ^r das Reservoir X mit Dampf unter Druck füllen, das Differentialdruckventil F¹ schliefsen und das Zuströmen von heifsem Wasser abschliefsen. Der Dampf aus X tritt durch Rohr E in die mit ihm verbundenen Ausstrahlungsöfen; durch Abkühlung wird der Dampf in denselben condensirt. Das Condensationswasser wird durch Rohr F³ und das Ventil F,² nach dem Mefsapparat F³, und von da in die Hauptleitimg C zurückfiiefsen.

Sobald durch Condensation der Dampfdruck im Reservoir X in den Verbindungsröhren und den Ausstrahlungsöfen genügend reducirt ist, wird wiederum durch das Differentialventil F¹ weiteres heifses Wasser in das Reservoir X eintreten, und wird auf diese Weise der Zuflufs ein constanter. Dasjenige Wasser in X, welches nicht durch seine specifische Wärme in Dampf sich verwandelt, wird durch das umgebende Wasser im Reservoir D verdampft. Durch die Röhrenverbindung D¹ und D ² wird die Ausgleichcirculation zwischen Reservoir D und der Hauptleitung C hergestellt, so dafs in diesem Reservoir immer gleiche Hitze vorhanden ist. Wenn das Ventil in den Circulationsröhren C theilweise geschlossen und Pumpe B mit genügender Geschwindigkeit betrieben wird, um das Wasser aus dem Ende der Leitung C schneller zu entfernen, als es durch den verringerten Querschnitt des Rohres bei C¹ fiiefsen kann, so wird das Resultat sein, dafs der Druck in dem Ausflufsende der Hauptleitung C verringert und dadurch die Circulationsgeschwindigkeit durch die Röhren D¹ und D'¹ sowohl, als von den Condensationswasserröhren beschleunigt wird; oder wenn die Circulationspumpe an dem Ausflufsende der Hauptleitung C angebracht wird, so würde die Wirkung davon die sein, dafs der Druck in diesem Ende dem im Einströmungsende gegenüber erhöht würde, was dieselbe Wirkung hervorrufen wird: nämlich die erhöhte Circulation in den damit verbundenen Zweigröhren.

In Fig. 2 haben wir einen Plan gezeigt, um das heifse Wasser um mehrere Gebäudecomplexe circuliren zu lassen, mit Einrichtungen, um die Strömung in jeder Abtheilung reguliren zu können. Ferner ein System von Rückfiufsröhren in Verbindung mit der Heifswasser-Hauptleitung durch die Verbindungsröhren, die von den Ausstrahlungsöfen ausgehen, und durch die VerbmdungenJT¹ an den Strafsenkreuzungen.

Wir haben ferner in dieser Figur eine Doppelcylinderpumpe gezeigt, in der der eine Cylinder die Circulation des heifsen Wassers, und der andere das Zurückziehen des rückströmenden Wassers aus den Röhren und das Drücken desselben in den Hauptkessel oder Vorwärmer bewirkt.

Es ist klar, dafs sehr wenig Verlust von Wasser stattfindet, mit Ausnahme desjenigen, das für etwaigen Hausgebrauch entnommen wird, da alles Condensationswasser zur Wiedererhitzung zurückgeleitet wird; um das etwa abgeleitete Wasser zu ersetzen, speist die Pumpe If¹ von irgend einem Zuflüsse aus.

In Fig. 3 haben wir einige weitere Anordnungen der Röhren und Verbindungen dargestellt, um die Ausstrahlungsöfen von der Heifswasserleitung zu versorgen und um das Wasser nach Abgabe seiner Hitze für Gebäudeheizung oder für den Betrieb stehender Dampfmaschinen etc. zurückzuleiten; ferner eine Einrichtung, um das Wasser aus dem die Röhren enthaltenden Kasten zu ziehen und die Mittel, um Wärmeausstrahlung aus den Röhren zu verhindern. In dieser Figur wird das Wasser aus , der Hauptleitung in das erste Gebäude durch j das Rohr O¹ in das Reductionsventil O³ und ' der durch die Druckreduction entwickelte Dampf ; durch Röhren in die Ausstrahlungsöfen ge- ' leitet. Das durch dieses Ventil eintretende Wasser, welches nicht zur Verdampfung gelangt, j wird durch die Heifswasserschlange Ο\ und von j da durch den Condensationswasserableiter Oⁱ j in das Rückströmungsrohr JV geleitet, welches f eine Fortsetzung der Hauptcirculationsleitung, | wie in Fig. ι gezeigt, sein kann, oder welches ■ ein separates, mit der Häuptleitung nur durch '; Zweigleitungen verbundenes Rohr sein kann, ^; wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Zweigleitungen stehen auch mit den Ausstrahlungsöfen in Verbindung, und das rückströmende Wasser kann aus denselben durch Saugpumpe entfernt und durch den Vorwärmer hindurch in den Hauptkessel geführt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. · Der Mefsapparat O³ wird das Quantum des j durch Rohr O¹ gedrückten Wassers registriren, _: und da der Condensationswasserableiter O¹ so eingerichtet ist, dafs er das Condensationswasser nur dann ableitet, wenn die Temperatur des letzteren bis auf einen gewissen Grad reducirt worden ist, so ist der Betrag der consumirten Wärme leicht zu berechnen.

In dem zweiten Gebäude der Fig. 3 ist der Apparat derselbe, nur wird die Luft für die zu j

heizenden Räume aus demjenigen Räume entnommen, in welchem die Wasserschlange ausgestellt ist, wo, sie sich erhitzt hat und abgeleitet wird.

In dem dritten Gebäude dieser Figur ist eine Anordnung der Röhren und der Ausstrahlungsöfen gezeigt, um das heifse Wasser unter vollem Druck zu verwenden. Dieser Plan hat einige Vortheile gegenüber der Verwendung von Dampf zu Heizzwecken, da mit Hülfe von Hähnen oder Ventilen die Regulirung so bewirkt werden kann, dafs die Temperatur der Ausstrahlungsöfen auf dem gewünschten Grade erhalten werden kann, während bei Benutzung des Dampfes derselbe entweder mit seiner vollen Hitze zur Wirkung kommt, oder ganz abgestellt werden mufs.

Wir haben ferner in dieser Fig. 3 eine Dampfmaschine gezeigt, welche direct durch das heifse Wasser betrieben wird und die, indem sie in das Rückleitungsrohr ausläfst, ebenso wirksam und öconomisch arbeitet, als wenn sie durch Dampf betrieben würde, da sämmtliches Condensationswasser zum Heizkessel zurückgeleitet wird. Es besteht keine Schwierigkeit, um Wasser von hoher Temperatur eine geeignet construirte Maschine treiben zu lassen und das abgehende Wasser in der bezeichneten Weise zurückzuleiten, vorausgesetzt, dafs die Umsteuerung mit grofser Expansion und bei niedrigem Druck arbeitet. Der Mefsapparat wird den consumirten Wasserbetrag wie in anderen Fällen genau angeben.

In einigen der gegebenen Darstellungen haben wir den Mefsapparat in solcher Stellung gezeigt, dafs durch ihn das Quantum des abm'efsenden Condensationswassers angegeben wird; diese Art des Messens erachten wir jedoch zum einigermafsen genauen Bestimmen des consumirten Quantums Hitze für. nicht so praktisch, da alles zufällige Lecken, ohne Berücksichtigung des etwa absichtlich weggelassenen, ein grofses Manco ergeben könnte, weil 1 cbm condensirten Wassers fast ι 000 cbm Dampf repräsentirt. Es ist daher mannigfache Gelegenheit zum Betrüge durch die vielen Hähne, Ventile und Dichtungen in und aufser dem Hause gegeben; der richtigste Weg ist daher, wenn Dampf zum Heizen eines Gebäudes verwendet wird, das Wasser zu messen, ehe es in eine der Röhren und die damit verbundenen Ausstrahlungsöfen eintritt.

Fig. 4 stellt ein Druckre_gulirventil dar; in dem Cylinder R* sitzt der bewegliche Kolben R, der ungefähr in seiner Mitte mit einem ringförmigen Einschnitt versehen ist, welcher durch Oefmungen mit dem Reservoir R²' communicirt, an welchem der Cylinder R^ befestigt ist. Die Stange des Kolbens geht durch den Deckel des Cylinders Rⁱ nach aufwärts und trägt ein Gewicht R¹. Beim Arbeiten des Ventils ist das Druckrohr R³ geöffnet und tritt das heifse Wasser von der Häuptleitung durch ein Zweigrohr und einen Mefsapparat ein, wie dies in dem ersten und zweiten Gebäude auf Fig. 3 gezeigt wurde. Das Wasser tritt in die..Verdampfungskammer^if.² ein, wobei sofort der Druck nachläfst und Dampf gebildet wird, dessen Gegendruck auf den Kolben R wirken wird; sobald dieser Druck gröfser als derjenige des Gewichtes R¹ ist, wird der Kolben gehoben und dadurch die Eintrittsöffnung des Rohres R³ geschlossen; es hört also weiterer Wasserzutritt auf.

Da jedoch die Condensation in den Ausstrahlungsöfen, die mit Kammer R* in Verbindung stehen, unausgesetzt vor sich geht, so wird der Druck sich bald so verringern, dafs das Gewicht R' wieder sinkt und die Eintrittsöffnung R³ wieder geöffnet wird und neuer Wasserzuflufs stattfindet; es wird mithin ein fast gleicher Druck in der Dampfentwickelungskammer R² und dem mit derselben verbundenen Ofen bestehen, unabhängig von dem Druck in der Hauptleitung.

In Fig. 9 ist ein Apparat gezeigt, der zur Umwandelung des heifsen Wassers in Dampf zum Betriebe von Dampfmaschinen verwendet werden soll. Derselbe soll da in Anwendung kommen, wo nur Dampf als Kraft verwendet wird. V ist das Umwandelungsreservoir, in das das heifse Wasser direct von dem Hauptrohr V¹ durch den Mefsapparat V² und das Reductionsventil V^s eintritt; dieses Reservoir ist mit Scheidewänden V¹ versehen, die senkrecht oder sonstwie dergestalt angebracht sind, dafs sie das Wasser zwingen, eine ziemlich weite Strecke zu fiiefsen, ehe es schliefslich in den Ableiter U und in das Rückflufsrohr [/' gelangt; die Scheidewände sind von ungleicher Höhe und lassen oben zum Entweichen des Dampfes einen freien Raum; der Zweck ist, das Wasser für eine genügende Zeitdauer zurückzuhalten, damit es allen Dampf abgiebt, ehe es durch die Ausflufsröhre in das Rückflufsrohr gelangt. Auf diese Weise wird mit einiger Sicherheit die verbrauchte Wärme oder das Dampfquantum bestimmt; denn wenn ein gegebenes Quantum Wasser' bei einer bestimmten Temperatur in den Apparat eingelassen wird und erst nach sehr bedeutender Reduction der Temperatur abfliefst, so kann der gesammte entwickelte und verbrauchte Dampf dem Quantum nach bestimmt werden. In diesem Apparat müfste die . Heifswassereintrittsöffnung unter der regulirenden Wirkung des Dampfmaschinenregulators stehen und könnte auf diese Weise die Kraft regulirt werden.

Der in Fig.__7 gezeigte Condensationswasserableiter würde der für diesen Apparat geeignetste sein, da er das gesammte Wasser ebenso schnell ableitet, als es durch die Umwandlungskammer fliefst, jedoch keinen Dampf entweichen läfst, während eine andere Art Ableiter kaum so ge-

nügend für die Fälle adjustirt werden kann, in denen Wasser über den Dampfentwickelungspunkt abgelassen werden mufs, wie für Kraftbetriebszwecke erforderlich ist.

In Fig. 5 ist eine Form eines Temperatur-Condensationswasserableiters dargestellt. Der Ableiter besteht aus einem langen Rohre S¹ aus Kupfer oder anderem weichen Metall; das Rohr ist so angebracht, dafs es das Condensationswasser von den Ausstrahlungsöfen ableitet. Die beiden Stangen S² sind langer wie das Rohr und sind mit diesem an einer gemeinschaftlichen Basis befestigt. Die Stangen tragen an dem entgegengesetzten Ende das festsitzende Ventil T, das auf dem am Ende des Rohres S¹ angebrachten Ventilsitz Platz finden kann. Alles Wasser, was durch den Ventilsitz fliefst, wird durch das Rohr T¹ abgeleitet. Beim Betriebe des Apparates wird durchströmendes heifses Wasser das Rohr S¹ so ausdehnen, dafs das Ventil bei T geschlossen ist; kommt kühleres Wasser, so zieht sich Rohr S¹ zusammen, Ventil T öffnet sich und läfst das Wasser durch T¹ ab; bei heifserem Wasser tritt wieder der Schlufs des Ventils ein.

In Fig. 6 haben wir eine Anordnung gezeigt, um die Röhren WW unter dem Erdboden gegen Wärmeausstrahlung zu schützen, indem wir sie in einem Holzkasten W¹ lagern und in demselben mit einem die Wärme schlechtleitenden Material umgeben; der Raum W* unter diesem Kasten dient dazu, irgend welches Wasser, das sich um die Röhren ansammeln könnte, aufzufangen und in das Drainrohr W³ abzuleiten.

In Fig. 7 haben wir den Condensationswasserableiter für die Ausstrahlungsöfen dargestellt. Er ist durch das Zweigrohr B mit der Rückflufsleitung in der Strafse in Verbindung gebracht. In diesem Ableiter sitzt die bewegliche Scheidewand B² zwischen zwei concaven Gehäusen B³, die zusammengeschraubt sind und dadurch die Scheidewand halten. An letzterer ist die Spindel B¹ mit dem Ventil B* angebracht, das die Oeffnung in dem Cylinder i?⁶ öffnet oder schliefst. Der Cylinder B ⁶ sitzt an der unteren Seite des Gehäuses B³ fest.

Das nach der Strafse führende Rohr B schliefst sich, wie gezeigt, unter dem Ventil an. Der Cylinder B ⁶ ist ferner durch das Rohr B ⁸ mit dem unteren Ende des Ofenrohres B^s so verbunden, dafs das Rohr B ⁸ oberhalb des Ventils in Cylinder B ⁶ einmündet. Vom Rohr B ⁹ zweigt ein Rohr B¹⁰ ab und mündet über der Scheidewand aus, während ein Rohr B¹¹ sich von der unteren Seite der Scheidewand an das obere Ende des Rohres B³ erstreckt. Zum Betriebe dieses Ableiters sollte derselbe in solcher Stellung angebracht werden, dafs das Condensationswasser in ihn hineinströmt; wenn sich die Röhren B¹⁰ und B¹¹, die über und unter der Scheidewand ausmünden, mit Wasser gefüllt haben, so werden sie die Bewegung derselben reguliren und' dadurch das Auslafsventil öffnen oder schliefsen; es ist augenscheinlich, dafs, wenn das Wasser aus den Oefen oder aus dem Verbindungsrohr B⁹ abgelassen werden soll und die Wassersäule in B¹¹ vermöge der Verbindung mit der unteren Seite des Gehäuses B^z zurückgehalten wird, der Druck der Säule auf die vergröfserte Fläche der Scheidewand ein Aufwärtsbewegen zur Folge haben würde, wodurch der Abfiufs hergestellt wird.

Das Entgegengesetzte tritt ein, wenn durch Gleichgewicht in den Röhren B'⁰ und B¹¹ die Scheidewand durch das angebrachte Gewicht fällt.

In Fig. 8 ist ein Druckregulirventil gezeigt.

In Fig. io haben wir eine Modification der in Fig. ι gezeigten Anordnung dargestellt, um Dampf durch Hitzezuführung aus einer Kammer zu entwickeln, die eingerichtet ist, um Wasser von höheren Wärmegraden in eine angrenzende Kammer überzuführen, wo die Dampfentwickelung stattfindet. Die Modification besteht in der Anbringung von Röhren oder Kammern, die sich fortlaufend von dem Heizkessel A erstrecken; die Heifswasserhauptleitung B wird innerhalb des Dampfrohres C angebracht, und kann das Dampfrohr Wasser zur Verdampfung von der Heifswasserleitung oder sonst woher empfangen. Es kann diese Anordnung auch angewendet werden, um das condensirte Wasser, das sich in dem Dampfrohr bildet, wieder zu verdampfen, sobald dies Rohr zum Fortleiten von Dampf aus dem Kessel verwendet wird; auf diese Weise würde die Temperatur und der Druck auf weite Entfernung hin aufrecht erhalten und würde alle Unbequemlichkeit, die die Ansammlung des Condensationswassers mit sich bringt, vermieden werden. Wenn dieses System zur Anwendung gelangt, so kann nach Belieben Dampf aus den Dampfröhren oder Heifswasser aus den Circulationsröhren ent^ nommen werden.

Sobald die Condensation schneller Wasser erzeugen würde, als wie durch Hitzezuleitung aus den Heifswassercirculationsröhren verdampft werden kann, schlagen wir vor, dasselbe aus dem Dampfrohr durch Zweigrohre D an allen tiefliegenden Punkten abzuleiten und es in das Rückflufsrohr E, das bis zum Kessel reicht, zu leiten, und wird auf diese Weise alles Condensationswasser in dem Dampfrohr zum Heizkessel zurückgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE:

   i. An Districtdampfheizungen die Anordnung, dafs in den von der Hauptheifswasserleitung nach je einem Hause führenden Zweigröhren zwei oder mehrere Gefäfse eingeschaltet werden, welche mit einander durch ein mit Druckreducirventil versehenes Rohr

   communiciren, so dafs in einem der Gefäfse das heifse Wasser bei dem geringeren Drucke verdampfen kann.

   Die Benutzung des auf diese Weise entwickelten Dampfes in Dampfheizöfen, Registern etc. zum Heizen der einzelnen Wohnräume und zu allen anderen Zwecken, für welche Dampf benutzt werden kann.
   Die Einschaltung eines Mefsapparates entweder in die Röhren zwischen der Hauptheifswasserleitung und dem Druckreductionsventil, um das Wasser' vor der Verdampfung zu messen oder in die Röhren, welche das Condensationswasser aus den Oefen etc.' in die Hauptleitung zurückführen, um aus der Menge des Condensationswassers den stattgehabten Verbrauch an heifsem Wasser festzustellen.

   Das Dampfentwickelungsreservoir V in Combination mit dem Ableiter U, der wie beschrieben construirt ist und arbeitet.
   Der Condensationswasserableiter, der so eingerichtet ist und arbeitet, dafs er den Abflufs des Condensationswassers von den Ausstrahlungsöfen durch den Differentialdruck einer Wassersäule auf den entgegengesetzten Seiten einer Scheidewand im Ableiter bewirkt, wie beschrieben und gezeichnet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

   BERLIN. GEDRUCKT

   I)EIt RKICHSDRUCKEREI.