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EIEISSDAMPFK2HLER Die Erfindung/Neuerung betrifft einen Heißdampfkühler,
bei dem der Heißdampf mit einem Kühlmittel in unmittelbare Berührung gebracht wird.
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Diese Arten von Heißdampfkühlern werden in den meisten Fällen als
Abdampfkühler ohne Druck-Reduzierung mit Wasser als Kühlmittel verwendet. Infolge
der kurzen Durchlaufzeit des Heißdampfes durch den Kühler - ca. 1/10 sec. - verdampfen
die Wassertropfen, die durch Düsen in den Heißdampfstrom eingespritzt werden, nur
sehr unvollständig.
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Letztere ziehen infolgedessen als sogenannte Strähnen im Dampfstrom
weiter und geben Anlaß zu ungenauer Temperaturfeststellung und Störungen in den
nachgeschalteten Apparaten.
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Dieser Zustand läßt sich nur vermeiden, wenn eine weitestgehende Vernebelung
des Einspritzmittels bereits im Kühler erreicht wird. Hierbei ist zu beachten, daß
das eingespritzte Kühlmittel nach Möglichkeit nicht rnit der Kiihlerwanl in Berührung
kommt, da die Kühlmitteltropfen an der Kühlerwand haften, nur langsarn verdampfen
und sich infolge der großen AdhRsion des Kühlmittels Wasser an den Metallflächen
des Kühlers zu einem Wasserfilm vereinigt.
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Dieser Film ist für die Kühlung wirkungslos und läuft als Überschußwasser
wieder aus dem Kühler heraus.
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Das anschaulichste Beispiel für diesen Vorgang zeigen die Regentropfen
an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges. Auch hier bleiben die einzelnen
Regentropfen an der Scheibe haften trotz des hohen Fahrtwindes. Erst wenn sich die
Tropfen zu einem dicken Wasserfilm vereinigt-haben, läuft dieser Wasserfilm an der
Scheibe herunter und wird durch den Fahrtwind abgeschleudert.
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Diese Nachteile an den bisherigen Heißdampfkühlern sollen dadurch
beseitigt werden, daß erfindungs- bzw. neuerungsgemäß der eintretende Heißdampf
in den Kühler durch zwei kegelförmig ausgebildete Zylinder in einen sogenannten
hohlen Dampfstrom aufgespalten wird. Durch die Querschnittverminderung der kegelförmigen
Zylinder wird außerdem die Dampfgeschwindigkeit am Zylinderaustritt auf das mehrfache
erhöht.
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Hierbei bilden sich an der Austrittseite der beiden Zylinder durch
die hohe Dampfgeschwindigkeit zwei Vacuumräume. Wird nun in diese Vacuumräume das
Kühlmittel eingespritzt, so erfolgt durch die momentane Druckverminderung des Kühlmittels
bis in die Vacuum-Atmosphäre eine explosionsartige Teilverdampfung dieser Tropfen,
wobei die Wassertropfen bis auf Nebelgröße aufgerissen werden. Da nun die Nebeltropfen
innerhalb der höchsten Geschwindigkeit in den Dampfstrom im Kreuzstrom eingeführt
werden, werden sie weiter aufgerissen und zerkleinert und ihre Erwärmung und Verdampfung
erfolgt fast sofort. Da die Hauptmenge des Kühlmittels in den Bereich des sogenannten
hohlen Dampfstromes eingespritzt wird, kommt es zu keiner Wasserfilm-Bildung entlang
der Kühlerwände, und der Anteil an Uberschußwasser bleibt hierdurch gering. Durch
den weiteren Einbau von Drallblechen in die Zylinder wird noch zusätzlich für eine
leichte
Turbulenz zur Durchmischung von Kühlmittel und Heißdampf gesorgt. Bei dieser Arbeitsweise
des Kühlers ist der austretende Dampf temperatur gleichmäßig, trocken und strähnenfr
ei von Kühlmittel Zur Erreichung dieses Zieles wird eine Vorrichtung benutzt, die
aus zwei einzelnen Rohrteilen besteht, wobei die eigentliche Kühler-Apparatur im
ersten Rohrteil angeordnet ist.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird anhand der beigefügten Zeichnung,
die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, beschrieben. Die Figur stellt schematisch
im Schnittlild den Heißdampfkühler dar.
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Der Heißdampfkühler besteht aus zwei einzelnen Rohrteilen - A - und
- B -, wobei der Teil - B - den festen Bestandteil der allgemein verlegten Dampfleitung
bildet. Der Rohrteil - B - ist mit dem Rohrteil - A - lösbar über Befestigungsorgane
-2-, z. B. Schrauben, verbunden. Außerdem besitzt der Rohrteil - A - zusätzlich
an sich bekannte Spannschrauben -3-zum erleichterten Ein- und Ausbau dieses Teiles
vom Teil - B -. Der Rohrteil - A - bildet im vorliegenden Fall den eigentlichen
Kühler für den durchströmenden Dampfstrom - C -, der aus der Rohrleitung - D - in
den Kühlteil einströmt. Innerhalb dieses Rohrteiles - A - sind die Kühlaggregate
eingebaut wie die beiden im Durchmesser unterschiedlichen konischen Zylinder - 4
- und - 5 -. Hier bei ist der größere konische Zylinder - 4 -mit dem Mantel - 1
- der Rohrleitung - A - ortsfest verbunden, z. B.
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durch eine Schweißung; während der kleinere konische Zylinder - 5
-innerhalb des größeren konischen Zylinders - 4 - angeordnet ist. Die Befestigung
desselben erfolgt durch die eingebauten schrägen Drallbleche - 11-auf der Konusfläche
4 b des großen Zylinders - 4 -. Beide'konische Zylinder - 4 -, - 5 - bilden bei
dieser Anordnung zwischen ihren größten Durchmessern - 4 a - und 5a - eine Ringöffnung
- 6 - als Durchlaß für den Dampfstrom - C -.
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Wenn jetzt durch die Dampfleitung - D - ein voller Dampfstrom - C
-in den vom Rohrteil - A - gebildeten Kühlteil einströmt, so wird zwangsläufig dieser
Dampfstrom C den Weg durch die beiden konischen Zylinder - 4 -, - 5 - nehmen müssen,
wobei noch eine leichte Turbulenz des Dampfstromes durch die im Zylinder eingebauten
Drallbleche - 11 - erzeugt wird.
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Gleichzeitig wird aber der Dampfstrom - C - beim Passieren durch die
Ringöffnung - 6 - zwischen den Zylindern - 4 -, - 5 - an ihren größten äußeren Durchmessern
- 4a -, - 5a - in einen Ringstrahl mit innerem Hohlraum verformt, wobei sich zwei
Vacuumräume - 7 - und - 8 - bilden.
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Ein Vacuumraum - 7 - bildet sich zwischen dem Austritt des großen
konischen Zylinders - 6 - und dem Kühlermantel - 1 -, während sich der zweite Vacuumraum
-. 8 - innerhalb des Austrittsraumes nach dem kleinen konischen Zylinder - 5 - im
Zentrum - Z - des Rohrteiles - A - bildet.
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In diese Vacuumräume - 7 -, - 8 - sind die Düsenträger - 14 - bzw.
- 17 -mit den Düsen - 13 - angeordnet, wobei es zweckmäßig ist, die Düsen radial
anzuordnen, aber so, daß die DüsenM6veit entfernt vom Dampfstrom - C - zurückgesetzt
sind, um den erforderlichen Zerstäubungsfächer zu erhalten. Durch diese Düsen -
13 - wird nunmehr die Kühlflüssigkeit, Wasser - 12 -, in die Vacuumräume - 7 -,
8 - bzw. in den Dampfstrom-Ringstrahl mit innerem Hohlraum eingespritzt. Hierdurch
wird der Dampfstrom herunter gekühlt bis derselbe am Heißdampfkühler-Ende-E- als
trockener Austrittsdampf - C1 - ohne Temperatur-Stähnen austritt. Bei diesem Abkühlungsvorgang
des Dampfes entsteht nur ein sehr geringer Anfall an Überschußwasser, selbst bei
einer Kühlung bis auf Sattdampf herunter. Das ttberschußwasser - F- tritt nahe am
Heißdampfkühler-Ende über einen Tropfenfang - 17 -aus dem Rohrteil - B - aus. Dieser
Tropfenfang - 17 - für die Kühlflüssigkeit kann noch verbessert und unterstützt
werden durch den zusätzlichen Einbau einer Wassersperre - 18 -.
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Die Kühlflüssigkeit - Wasser - 12 - fließt den Düsen - 13 - über die
Düsenträger - 14 - bzw. - 17 - zu, die ihren Wasserzufluß über einen von außen durch
den Mantel - 1 - vom -Rohrteil - A - angeordneten Rohrstutzen- 15 - bzw. - 16 -
erhalten.
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Die Anzahl der Düsen - 13 - wird so gewählt, daß der ganze Umfang
des Dampf-Ringstrahles mit innerem Hohlraum, sowohl von innen wie auch von außen,
ohne Leerfläche bleibt.
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Außerdem befindet sich nahe dem Heißdampfkühler - Ende - E - nochmals
ein Dralleinsatz - 19 - mit Leitblechen - 20 - als Dampfmischer und Tropfenfang
vom Kühlmittel. Dieser Dralleinsatz - 19 - sitzt auf Gleitschienen - 21 -, die entlang
des Rohrteiles - B - führen. Diese Gleitschienen erleichtern den Ein- und Ausbau
des Dralleinsatzes - 19 - bzw.
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eines weiteren eingebautenDralleinsatzes - « j-, indem durch ein Ein-oder
Ausschieben auf den Gleitschienen - 21- - aus dem Rohrteil - B -der eine oder andere
der Dralleinsätze aus diesem Rohrteil entfernt werden kann. Die Befestigung dieser
Dralleinsätze - 19 - bzw - 23 -erfolgt am Mantel - 9a - vom Rohrteil - B - durch
ein Befestigungsmittel z. B. Schrauben - 22-.