-
Dampfstrahlanwärmer Die Erfindung betrifft einen Dampfstrahlanwärmer
zum Einbau in im wesentlichen vertikale oder leicht geneigte Leitungen, mit zwei
rohrförmigen, zumindest teilweise ineinander angeordneten Kammern, die durch Oeffnungen
im Mantel der inneren Kammer miteinander verbunden sind rund von denen die eine
mit zwei Anschlüssen für die zu erwärmende Flüssigkeit und die andere mit einem
Anschluss für den Heizdampf versehen ist.
-
Bei den bisher bekanntgewordenen Dampfstrahlanwärmern dieser Art
mündet der Dampfanschluss seitlich und im wesentlichen horizontal in die Dampfkammer
ein.
-
Einer der wesentlichsten Nachteile der bisher bekannten Dampfstrahlanwärmer
besteht darin, dass ihre thermische Leistung nur innerhalb eines relativ engen Bereichs
von etwa 1:7 bis maximal 1:10, bezogen auf die maximale Leistung, regelbar ist.
Dies ist vor allem auf die relativ hoch liegende untere Grenze fUr die Dampfmenge,
bei welcher diese Anwärmer noch ohne unerträgliche Lärmentwicklung arbeiten, zurtlckzufUhren.
In vielen Fällen ist jedoch ein Regelbereich von wenigstens etwa 1: 50 erforderlich.
Ein so weiter Regelbereich konnte aber bisher auch bei gleichzeitiger Verwendung
mehrerer Dampfstrahlanwärmer - nicht erreicht werden, es sei denn unter Inkaufnahme
eines relativ hohen Lärmpegels.
-
Hauptaufgabe der Erfindung ist es, einen auch im unteren Leistungsbereich
leisen Dampfs trahlanrsrmer mit erweitertem Regelbereich zu schaffen. Erfindungsgemäss
wird dies dadurch erreicht, dass der Dampfanschluss von oben und im wesentlichen
vertikal in die Dampfkammer einmündet.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 und 2 zwei prinzipielle Ausführungsbeispiele
in
schematischer Darstellung, Fig. 3 ein auf dem Prinzip der Fig. 1 beruhendes konkretes
Ausführungsbeispiel im Längsschnitt und Fig. 4 ein zylinderförmiges Detail aus Fig.
3 in der Abwicklung.
-
Der erfindungsgemässe Dampfstrahlanwärmer ist für den Einbau in vertikale
oder zur Vertikalen geringfügig geneigte Leitungen bestimmt. Die im folgenden verwendeten
Angaben "oben" "unten" etc. beziehen sich auf die Einbaulage.
-
Der in Fig. 1 dargestellte Dampfstrahlanwärmer umfasst eine rohrförmige
Kammer 1 mit zwei Flanschen 2 und 3 zum Anschluss an die Leitung mit der zu erwärmenden
Flüssigkeit. Die Kammer 1 ist koaxial in einer zweiten Kammer 4 angeordnet, welche
an ihrem unteren Ende bis auf den Durchlass fUr die innere Kammer 1 geschlossen
ist. In das obere Ende der äusseren Kammer 4 mündet ein Anschluß 5 für den Heizdampf.
Der innerhalb der Dampfkammer 4 liegende Wandsbsdntt der Kammer 1 ist mit düsenartigen
Oeffnungen 6 verstehen, durch welche die beiden Kammern in kommunizierender Verbindung
stehen.
-
Bei geschlossenem Regelventil (nicht dargestellt)für die Dampfzufuhr
gelangt die wu erwärmende FlUssigkeit wegen des fehlenden Gegendrucks durch die
Oeffnungen 6 in die Dampfkammer 4 und fUllt diese sowie den Dampfanschluss 5 bis
zum Regelventil auf. Durch. Oeffnen des
Regelventils drUckt der
zustrUmende Dampf unterstützt von der Schwerkraft die Flussigkeit wieder aus dem
Dampfanschluss und der Dampfkammer hinaus. Bei grosser thermischer Leistung des
Dampfstrahlanwärmers, das heisst, bei Zufuhr grösserer Dampfmengen pro Zeiteinheit,
ist der Druck genügend gross, um alle Flussigkeit aus der Dampfkammer zu drUcken,
sodass sämtliche Oeffnungen in der Wand der inneren Kammer frei sind und der Dampf
durch sie in den Flussigkeitsstrom gelangen kaan und dort kondensiert. In diesem
Teil des 2gelbereiches von etwa 1:7 arbeitet der erfindungsgemässe Anwärmer im wesentlichen
gleich wie die bekannten Dampfstrahlanwärmer.
-
Wird nun die Dampfzufuhr reduziert, so sinkt der Druck in der Dampfkammer
und die Flussigkeit in der inneren Kammer beginnt in die Dampfkammer zu fliessen
und diese von unten nach oben aufzufüllen. Durch das Ansteigen des Fltissigkeitspiegels
in der Dampfkammer werden die von unten nach oben fortschreitend fur den Dampf Oeffnungen
nach und nach verschlossen. Dadurch beginnt der Dampfdruck wieder zu steigen und
es stellt sich je nach der Menge des zugefuhrten Dampfes ein Gleichgewichtszustand
ein, um welchen das Flussigkeitsniveau hin- und herpendelt.
-
Durch die vertikale Anordnung der Dampfkammer und \praktisch im gesamten
Lastbereich die Dampfzufuhr von oben ergibt sich in der Dampfkammer7eine saubere
Trennung von Flüssigkeit und Dampf, sodass die Ausbildung eines unkontrollierbaren,
Iärmerzeugenden
FlUssigkeit-Dampf-Gemisches vermieden wird. Dadurch
arbeitet der Dampfstrahlanwärmer auch dann noch einwandErei, wenn die zugefUhrte
Dampfmenge so gering ist, dass nur mehr eine einzige Dampfdurchtrittsöffnung frei
ist. Auf diese Weise kann das Verhältnis von maximaler zu minimaler Dampfmenge und
damit der Regelbereich der Heizleistung auf weit über 200:1 gesteigert werden.
-
Der in Fig. 2 dargestellte Dampfstrahlanwärmer unterscheidet sich
von dem nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass die Dampfkammer 4 innerhalb
der FlUssigkeitskammer 1 angeordnet ist. Einander entsprechende Teile sind mit den
gleichen Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1. Die Funktionsweise ist analog der
des Anwärers nach Fig. 1.
-
In Fig. 3 ist eine praktische AusfUhrungsform des Anwärmers nach
Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt. Im zylindrischen Gehäuse 7 des Anwärmers ist
koaxial eine sogenannte KondensationsdUse 8 angeordnet, die nach oben in einen mit
einem Flansch 9 versehenen Anschlussstutzen 10 Ubergeht.
-
Der untere Mundungsrand der DUse 8 sitzt auf der Bodenplatte 11 des
Gehäuses 7 dicht auf. An der Unterseite der Bodenplatte ist koaxial zum Anschlussstutzen
10 und zur Kondensationsdüse 8 ein konischer Ánschlussstatzen 12 befestigt, der
an seinem freien Ende ebenfalls mit einem Flansch 13 versehen ist.
-
Der obere Rand des Gehäuses 7 weist einen Flansch 14 auf, der mit
dem Flansch 15 eines im wesentlichen s-förmig gekrUmmten Dampfanschlussstutzens
16 verschraubt ist. Am freien Ende des Stutzens 16 ist ein weiterer mit dem Flansch
9 in einer Ebene liegender Flansch 17 zum Anschluss einer Dampfzufuhrleitung vorgesehen.
Der Durchmesser des Anschlus=stutzens 16 ist in seinem in die Dampfkammer mündenden
Bereich gleich gross wie der der Kammer, sodass diese im wesentlichen kontinuierlich
in den Dampfanschluss übergeht.
-
Die Kondensationsdüse besitzt etwa auf der Höhe des Flansches 14
eine Querschnittsverengung nach Art einer Venturi-DUse. Diese Verengung hat eine
Druckverminderung in der strömenden FlUssigkeit zur Folge, was die Kondensation
des durch düsenartige Oeffnungen 18 im unterhalb der Verengung liegenden Abschnitt
der Düsenwand eintretenden Dampfes begünstigt. Die Oeffnungen 18 in der DUsenwand
sind gegen innen schräg nach unten gerichtet und in Schraubenlinien angeordnet,
was insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, welche die Abwicklung des Mantels der Kondensationsdüse
darstellt.
-
Die einzelnen Oeffnungen sind dabei in Umfangsrichtung gegenseitig
derart versetzt, dass keine Mantellinie durch Inehr als drei Oeffnungen verläuft.
Dadurch wird die Ausbildung von zusammenhängenden Danlpfblasen in der Kondensationsd
Use
und damit die Entwicklung von Schlägen vermieden.
-
Obwohl in Fig. 4 alle Oeffnungen 18 denselben Durchmesser aufweisen,
ist dies keineswegs notwendig. Es können beispielsweise die obersten Oeffnungen
kleiner bemessen sein als die unteren, wobei der Uebergang mehr oder weniger kontinuierlich
oder stufenweise erfolgen kann. Durch geeignete Bemessung der Oeffnungsdurchmesser,
ihrer Anzahl und ihrer gegenseitigen Abstände lässt sich die Regelcharakteristik
des Dampfstrahlanwärmers in weiten Grenzen variieren und somit den jeweiligen Erfordernissen
anpassen.
-
Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche Varianten
möglich sind und die Erfindung keineswegs auf die dargestellten AusfUhrungsbeispiele
beschränkt ist. Wesentlich ist nur, dass die Dampfkammer ungefahr vertikal verläuft
und der Dampf von oben her, das heisst, am höchsten Punkt der Kammer in diese eingeführt
wird, sodass der Dampf im wesentlichen nur von oben auf die in der Kammer befindliche
Flussgkeit drUcken kann und diese dadurch im wesentlichen vertikal nach unten aus
der Kammer verdrängt.