DE2553160A1 - Behaelter zum erwaermen von fluessigkeiten, insbesondere heizkessel fuer wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter zum Erwärmen von Flüssigkeiten, insbesondere Heizkessel für Wasser.

Der Pegelstand der Flüssigkeit in einem Kessel, aus dem in unregelmäßigen Intervallen Flüssigkeit entnommen wird, muß überwacht werden und das geschieht bis jetzt unter Verwendung von elektrisch leitenden Sonden oder Pege!standsmeßvorrichtungen, die in den Flüssigkeitsraum des Kessels bis zu verschiedenen Pegeln hineinreichen, und die ein Ventil öffnen
und schließen, wenn der Pegel der Flüssigkeit fällt oder
steigt, an dem die entsprechenden Meßvorrichtungen angeordnet sind.

Die Lebensdauer einer solchen Meßvorrichtung ist jedoch begrenzt, da sich auf ihr Kesselstein oder andere Stoffe, die in der Flüssigkeit enthalten sind, niederschlagen, so daß die

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Kontakte der Sonden oder der Meßvorrichtung bedeckt sind und ihre leitfähigkeit verringert ist. Nach einer kurzen Zeitspanne werden sie dann ganz unbrauchbar. Es ist daher erforderlich, diese Meßvorrichtungen oder Sonden regelmäßig zu reinigen, insbesondere dann, wenn der Heizkessel zum Erwärmen von Wasser bestimmt ist.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem bei einem Heizkessel dadurch gelöst, daß die Pegelstandsmeßvorrichtung oder -vorrichtungen in einem geschlossenen Gefäß angeordnet sind, das von dem Heizkessel entfernt liegt, aber mit diesem über zwei Rohrleitungen verbunden ist, von denen die eine Rohrleitung in den Heizkessel unter dem gewünschten Pegelstand einmündet und in das untere Teil des Gefäßes, das die Pegelstandsmeßvorrichtungen enthält, unterhalb der am tiefsten hervorragenden Meßvorrichtung, während das andere Rohr in den Heizkessel oberhalb des Plüssigkeitspegels einmündet und in das obere Teil des Gefäßes, das die Meßvorrichtung enthält und das vertikal ausgerichtet ist, wenigstens über den Bereich, der zwischen dem oberen und dem unteren Pegelstand des Heizkessels liegt.

Da der Pegel der Flüssigkeit in dem Meßvorricbtungsgefäß gleich dem in dem Heizkessel ist, arbeiten die Meßvorrichtungen so, als wären sie direkt in den Heizkessel eingesetzt. Das Gefäß, welches die Meßvorrichtungen enthält, wird so klein wie möglich gehalten, da es nur zur Aufnahme der

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Meßvorrichtung oder Meßvorrichtungen benötigt wird.

Um zu verhindern, daß die Flüssigkeit aus dem Heizkessel durch das Gefäß mit den Pegelstandsmeßvorrichtungen, die nachfolgend nur Meßvorrichtungen genannt werden sollen, zirkuliert, verläuft das untere Yerbindungsrohr in einem Winkel von beispielsweise 30° vom unteren Ende des Heizkessels weg zum Boden des Gefäßes mit den Meßvorrichtungen. Dadurch entsteht ein kalter Strang in dem Verbindungsrohr, der verhindert, daß Wärme aus dem Heizkessel zum Gefäß übertragen wird, in dem die Meßvorrichtungen sind, was der Fall wäre, wenn das Verbindungsrohr horizontal verlaufen würde. Zusätzlich oder alternativ kann die Einlaßöffnung zum unteren Verbindungsrohr einen größeren Querschnitt haben, als die Auslaßöffnung, wobei der Rohrdurchmesser über eine Länge von etwa einem Drittel seiner Länge nach und nach abnimmt. Auf diese Weise ist ein viel größeres Flüssigkeitsvolumen in dem Einlauf zu dem unteren Yerbindungsrohr als in dem Gefäß, in dem die Meßvorrichtungen enthalten sind, das sich über den Pegel in der Einlaßöffnung erstreckt bis hin zu dem Yerbindungsrohr mit dem Heizkessel. Während der Änderungen in dem Wasserpegel in dem Heizkessel bewegt sich die Wassersäule in dem Gefäß der Meßvorrichtungen lediglich auf und ab, aber vermischt sich nicht mit der heißen Flüssigkeit im Inneren des Heizkessels.

Wenn das Gefäß für die Meßvorrichtungen einmal mit Flüssigkeit aus dem Heizkessel gefüllt ist, dann bleibt die

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flüssigkeitssäule in dem Gefäß konstant und unvermiscbt mit der !Flüssigkeit in dem Heizkessel und aufgrund der abgelegenen Position des Gefäßes auch kalt. Deshalb kann sich auf den Meßvorrichtungen kein Kesselstein oder dergleichen absetzen oder bilden, höchstens eine geringe Menge aus der Flüssigkeit in dem Meßgefäß selbst. Die Verbindung des oberen Endes des Gefäßes mit dem oberen Ende des Kessels ist eine Art Entlüftung. Wenn der Kessel ein Wasserkessel ist, dann ist der obere Raum des Kessels mit Dampf gefüllt, jedoch selbst wenn ein Teil des Dampfes in dem Verbindungsrohr zum Meßgefäß kondensiert und in das Meßgefäß gelangt, handelt es sich bei dem Kondensat um destilliertes Wasser, wodurch das in dem Gefäß befindliche Wasser weicher wird.

Es wurde gefunden, daß auf diese Weise angeordnete Meßvorricbtungen eine sehr lange Lebensdauer haben, eine Lebensdauer, die viel länger ist als bei der bisherigen Ausgestaltung und daß dabei eine konstante Wartung nicht notwendig ist.

Ausführungsbeispiele für einen Heizkessel gemäß der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiden Figuren 1 und 2, die in scheinetisoher Darstellung Ausführungsformen zeigen, näher erläutert.

In Pig. 1 ist ein Heizkessel 2 dargestellt, der .elektrisch über Heizelemente 4 beheizt wird. Siedendes Wasser wird intermittierend aus dem unter Druck stehenden Heizkessel über

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eine Rohrleitung 6 und Hahn 8 entnommen.

T/venn das Wasser von dem Pegelstand, der bei 10 angeordnet ist, z.B. auf den bei 12 abfällt, dann muß der Kessel mit kaltem Wasser erneut aufgefüllt werden, was über die Rohrleitung 14 und den Hahn 16 geschieht. Das Öffnen und Schließen des Hahnes 16 wird von einer elektrischen Pegelstandsmeßvorrichtung 18 gesteuert, die in einem Meßgefäß angeordnet ist, welches allgemein mit 20 bezeichnet ist und das sich neben dem Heizkessel in aufrechter Lage befindet, von diesem aber getrennt ist. Dieses Meßgefäß 20 enthält auch eine zweite Pegelstandsmeßvorrichtung 22, die den Einlaßhahn 16 wieder schließt, wenn der Pegelstand in dem Kessel wieder die bei 10 angegebene Höhe erreicht hat. Eine dritte Meßvorrichtung 24 in dem Meßgefäß 20 dient als Sicherheitsvorrichtung, die die Heizelemente 4 abschaltet, falls der Wasserstand in dem Heizkessel soweit abfällt, daß er unter die oberen Enden der Heizelemente fällt, was bei 26 angedeutet ist.

Das Meßgefäß 20 ist verschlossen und besitzt lediglich zwei Anschlüsse, die zum Heizkessel 2 führen, nämlich eine Rohrleitung 28, die den Boden des Heizkessels mit dem Boden des Meßgefäßes verbindet, und eine Rohrleitung 30 kleineren Durchmessers, die das obere Ende des Heizkessels 2 oberhalb des Wasserstandes mit dem oberen Ende des Meßgefäßes 20 verbindet.

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Wenn der Heizkessel das erste Mal mit kaltem Wasser gefüllt wfcd, so strömt dieses in das Rohr 28 hinein und füllt das Meßgefäß "bis zu einer Höhe auf, die der Höhe des Wassers im Heizkessel entspricht. Schließlich steigt und fällt der Wasserstand in dem Meßgefäß entsprechend dem Steigen und lallen des Wasserstandes in dem Heizkessel. Das Wasser in dem Meßgefäß jedoch vermischt sich nicht mit dem des Heizkessels, und da das Meßgefäß abgelegen von dem Heizkessel angeordnet ist, erwärmt sich das Wasser dann auch nicht, so daß auch keine Niederschläge entstehen oder sonstige Verunreinigungen, die die Meßvorrichtungen beeinträchtigen können. Ein Entleerungsventil 33 ist am unteren Ende des Verbindungsrohres 28 angeordnet.

TJm ein Vermischen des Wassers im Heizkessel mit dem Wasser in dem Meßgefäß zu vermeiden, neigt sich das Verbindungsrohr 28 vom Kesselboden aus zum Meßgefäß hin unter einem solchen Winkel nach unten, daß die Entfernung A zwischen dem Boden des Heizkessels und dem Boden des Einlasses in das Meßgefäß etwa zweimal dem Durchmesser des Hauptteiles des Verbindungsrohres 28 entspricht. Auf diese Weise liegt bis zur strichpunktierten Linie B ein kalter Bereich, der einen Wärmeübergang von dem Heizkesselwasser auf das Wasser im Meßgefäß verhindert, was sonst nämlich der EaIl wäre, wenn die Rohrleitung 28 horizontal verliefe. Damit kein Wasser

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aus dem Meßgefäß zurück in den Heizkessel zirkulieren kann, ist das Einlaßteil· 31 zur Rohrleitung 28 von größerem Querschnitt und verjüngt sich nach unten auf die Größe des normalen Querschnittes der Rohrleitung 28 hin. Das Volumen des Teiles des Einlasses zur Rohrleitung, nämlich 31, mit dem größeren Durchmesser "bezogen auf die Rohrleitung 28, sollte den Faktor von etwa 2 : 1 übersteigen, nämlich das Volumen des "Wassers in dem Meßgefäß oberhalb des Bodens des Kessels.

Das obere Ende 32 des Heizkessels oberhalb des Wasserpegels ist mit unter Druck stehendem Dampf gefüllt, der mit dem oberen Ende des Meßgefäßes 20 in Verbindung ist, so daß der Wasserspiegel in dem Meßgefäß steigen und fallen kann, entsprechend der Bewegung des Wassers in dem Heizkessel. Palis etwas Dampf in dem Rohr oder im oberen Ende des Meßgefäßes kondensiert, dann wird dieses Wasser, bei dem es sich ja um destilliertes Wasser handelt, die Meßvorrichtungen in dem Meßgefäß nicht verschmutzen.

Wenn also das Meßgefäß einmal gefüllt ist und der erste geringe Niederschlag, beispielsweise von Kesselstein, auf den Meßvorrichtungen stattgefunden hat, dann ist das Wasser in dem Meßgefäß von dem des Heizkessels abgetrennt, und es kann kaum noch oder überhaupt kein niederschlag mehr stattfinden.

Ein Sedimentationsbehälter (nicht gezeigt) ist normalerweise mit der Einlaßleitung 28 am Kessel verbunden, so daß Kesselstein, Niederschläge und dergleichen sich darin ansammeln und leicht entfernt werden können.

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In Fig. 2 der Zeichnung ist eine ähnliche Heizvorrichtung für eine Flüssigkeit gezeigt wie in Fig. 1, wobei der Kessel 42 über ein Meßgefäß 43 durch eine Rohrleitung 44 kleineren Durchmessers verbunden ist und durch eine Rohrleitung 45. Anstelle der Einlaßleitung 31 größeren Durchmessers nach Fig. 1 ist eine Einlaßverbindung 46 größeren Durchmessers vorgesehen, als die Verbindungsrohrleitung 45 besitzt und ein Sedimentationsbehälter 47, der zwischen diese beiden Leitungen 46 und 45 gebaut ist. Der Sedimentationsbehälter 47 ist mit einer Entleerungsschraube 48 versehen, über die Sediment entfernt werden kann, das darin eingeschlossen ist. Falls gewünscht, kann der gesamte Sedimentbehälter 47 durch Abschrauben bei 49 und 50 entfernt werden. Der Rauminhalt des Behälters 47 muß so groß sein, wie der Rauminhalt des Meßgefäßes zwischen dem oberen Pegelstand 51 und dem unteren Pegelstand 52, und vorzugsweise sollte der Rauminhalt des Sedimentbehälters 47 etwa eineinhalbmal größer sein als der Rauminhalt des Meßgefäßes zwischen den Pegelständen 51 und Dadurch wird sichergestellt, daß die Bewegung des Wassers in dem Meßgefäß in dem Sedimentbehälter verbleibt, was wiederum sicherstellt, daß das Wasser in dem Meßgefäß wirksam von dem Wasser in dem Heizkessel isoliert ist, so daß Kesselstein und anderes Sediment in dem Sedimentbehälter verbleibt und nicht in das Meßgefäß gelangen kann. Das Wasser in dem Meßgefäß wird im allgemeinen durch diese Anordnung auf einem konstanten spezifischen Gewicht gehalten. Das Verbindungsrohr

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neigt sieb bei der Torrichtung nach Pig. 2 so nach unten, daß die Neigung etwa 1/2" pro Fuß oder 12,5 mm pro 305 mm beträgt.

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   (1. !Behälter zum Erwärmen von Flüssigkeiten, insbesondere Heizkessel für Wasser mit wenigstens einer elektrischen Pegelstandsmeßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Meßvorrichtung (18, 22, 24) in einem geschlossenen Meßgefäß (20, 43) entfernt von dem Heizkessel (2, 42) angeordnet ist, das jedoch über zwei Rohrleitungen (28,30 und 44,45) verbunden ist, wobei eine Rohrleitung (28,45) in den Heizkessel unter dem gewünschten Flüssigkeitspegel (26,52) einmündet und die andere Rohrleitung (30,44) in den Heizkessel oberhalb des gewünschten Pegelstandes (1O,51) im oberen Teil des Heizkessels einmündet, wobei das Meßgefäß (20,43) vertikal angeordnet ist, wenigstens in dem Bereich, der zwischen dem oberen und dem unteren Flüssigkeitspegel in dem Heizkessel liegt.
2. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die untere Rohrleitung (28,45) mit dem Heizkessel über ein .Einlaßteil (31, 46, 47) verbunden ist, dessen Rauminhalt wenigstens so groß ist, wie der Rauminhalt des Meßgefäßes (20,43)

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   zwischen, den oberen und unteren Pegelständen.
3. 3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt des Einlaßteiles (31, 46, 47) im wesentlichen eineinhalbmal größer ist als der Rauminhalt des Meßgefäßes (20, 43) zwischen den oberen und den unteren Pegelständen.
4. 4. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßteil (31) ein sich konisch -verjüngendes Rohr ist, dessen Anschlußende am Heizkessel einen größeren Querschnitt besitzt als das anzuschließende Rohr (28).
5. 5. Heizkessel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßteil ein Sedimentbehälter (47) ist, der zwischen dem Heizkessel (42) und das VerbindungsEohr (45) geschaltet ist.
6. 6. Heizkessel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Sedimentbehälter (47) mit einer verschließbaren Entleerungsöffnung (48) an seinem unteren Ende versehen ist, über die Sediment entfernt werden kann.
7. 7. Heizkessel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohrleitung (28,45) sich in Richtung von dem Heizkessel (2,42) weg zum unteren Ende des Meßgefäßes (20,43) unter einem Winkel neigt, der zur Horizontalen gemessen zwischen 5° und 30° liegt.
8. 8. Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß iäie Yerbindungsrohrleitung (28,45) sich pro 305 mm ihrer länge um etwa 12,5 mm nach unten neigt.

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