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Vorrichtung zum Erwärmen von pumpbaren
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Substanzen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Erwärmen von flüssigen pumpbaren Substanzen, umfassend einen beispielsweise
als Durchlauferhitzer ausgebildeten Erhitzer zum Erwärmen der Substanz, von welchem
eine Ablaufleitung für die erwärmte Substanz ausgeht und in welchen eine Zulaufleitung
für die zu erwärmende Substanz einmündet, wobei vorzugsweise in der Zulaufleitung
eine Pumpe für den Umlauf der Substanz vorgesehen ist, und wobei ferner von der
Zulaufleitung - in Umlaufrichtung der Substanz gesehen - vor der Pumpe eine zu einem
Vorratsbehälter führende Zweigleitung abzweigt. Der Vorratsbehälter kann dabei gleichzeitig
als Ausdehnungsgefäß für die pumpbare Substanz dienen.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist unter Bildung einer
Wärmeübertragungsanlage die Ablaufleitung mit einer zu einem Wärmeverbraucher führenden
Vorlaufleitung und die Zulaufleitung mit einer vom Wärmeverbraucher kommenden Rück
lauf leitung verbunden, wobei die pumpbare flüssige Substanz aus einem Wärmeträgeröl
besteht. Bei solchen bekannten Wärmeübertragungsanlagen besteht bisher nur die Möglichkeit,
die z.B. vor der Inbetriebsetzung einer solchen Anlage im öl bzw. in den zu beheizenden
Apparaten oder Verbrauchern beispielsweise durch Druckproben im Herstellerwerk vorhandenen
Restwasseranteile in stundenlangen Auskochprozessen zu eliminieren. Für diese Auskochprozesse
ist es notwendig, das in solchen Wärmeübertragungsanlagen notwendigerweise über
dem Erhitzer angeordnete Expansionsgefäß in den Umlauf einzubeziehen, indem eine
separate Rohrleitung mit Ventil zwischen dem bis zu 3m über der Pumpe angeordneten
Expansionsgefäß und der Rücklaufleitung zum Erhitzer eingeflanscht wird.
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Nachteilig ist dabei, daß das erhitzte öl immer zuerst im Gesamtkreislauf
zunächst zum Verbraucher, durch diesen hindurch und durch die Rücklaufleitung zurück
zur Pumpe fließen muß.
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Die während des Erhitzungsvorganges entstehenden Dampfblasen gehen
damit zwangsläufig den langen Weg durch den Verbraucher und haben erst im Rücklauf
die Chance, sich kurz vor der Pumpe durch die vorerwähnte Zulaufleitung in das hoher
liegende Expansionsgefäß hindurchzuarbeiten. Meist wird aber durch die Ansauglefiung
der Pumpe die Dampfblase erneut in den Kreislauf hineingerissen.
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Im höher liegenden Expansionsgefäß sammelt sich der - wenn überhaupt
- dort hingelangende Dampf, kann aber nicht augenblicklich entweichen, weil die
Dampfableitung ihrerseits nach unten führt.
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Jedenfalls findet sich meist alles, was im Expansionsgefäß kondensiert,
als Wasser im ölkreislauf wieder, weil das Wasser in den meisten Fällen schwerer
ist als öl und von oben nach unten in die Saugleitung der Pumpe gelangt.
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Auf diese Weise reduzieren sich die Restwasserrückstände nur sehr
zögernd. Dampfblasen verursachen Dampfschläge mit allen schädlichen Wirkungen. Die
Lebensdauer von Anlagenteilen wird negativ beeinflußt, von Hand zu betätigende Dampfablaßventile
bergen insbesondere wegen drohender Verbrühung Gefahren für die Gesundheit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei deren Anwendung in Wärmeübertragungsanlagen die Entwässerung
des Wärmeträgeröls rasch und gefahrlos vor sich geht und die auch für andere Zwecke
als nur zur Entwässerung von Wärmeträgerölen verwendet werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Ablaufleitung an eine in
den Vorratsbehälter führende Verbindungsleitung angeschlossen ist und der Vorratsbehälter
eine Entgasungsöffnung aufweist.
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Die vorgeschlagene Ausbildung macht es möglich, daß in Falle der Entwässerung
bzw. Ausdampfung von ölen oder anderen ähnlichen wasserhaltigen Flüssigkeiten die
auszudampfende Flüssigkeit durch die Pumpe aus dem Vorratsbehälter angesaugt und
in den Erhitzer gedrückt wird. Im Erhitzer wird die auszudampfende Flüssigkeit bis
zu ihrem Siedepunkt erhitzt. Die siedende Mischung wird über die Verbindungsleitung
in den Vorratsbehälter geführt, wo sich die dampfförmigen Bestandteile der siedenden
Mischung bei Austritt aus der Verbindungsleitung in dem freien Raum des Vorratsbehälters
entspannen und über die z.B. als Stutzen ausgebildete Entgasungsöffnung in's Freie
abgeleitet werden.
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Diese Entspannung geht besonders einwandfrei vor sich, wenn die Verbindungsleitung
ein in den Vorratsbehälter mündendes perforiertes Leitungsende aufweist. Zweckmäßig
führt die Verbindungsleitung in den oberen Bereich des Vorratsbehälters, wobei die
Entgasungsöffnung im oberen Bereich der Wandung des Vorratsbehälters angeordnet
ist. In der Verbindungsleitung kann ein Ventil angeordnet sein, welches als Regel-
undAbsperrventil ausgebildet ist. Dieses Ventil dient demnach zum Absperren und
öffnen der strömenden Substanz sowie zur Regulierung der Menge pro Zeiteinheit.
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Von Vorteil ist, wenn der Vorratsbehälter unterhalb des Erhitzers
angeordnet ist und wenn die Verbindungsleitung einen etwa horizontal verlaufenden
Leitungsabschnitt aufweist, welcher zum Vorratsbehälter führt und in welchem das
Ventil angeordnet ist.
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Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Verbindungsleitung
und die Zulaufleitung durch eine Stichleitung miteinander verbunden sind. Auf diese
Weise kann ein Teilstrom über die Stichleitung in die zur Pumpe führende Zulaufleitung
eingeleitet werden, falls die Eigenschaften der zu entwässernden
bzw.
auszudampfenden flüssigen Substanz dies geboten oder notwendig erscheinen lassen.
In der Stichleitung kann ein Ventil angeordnet sein, das ebenso wie das Ventil in
der Verbindungsleitung zweckmäßig als Absperr- und Regulierventil ausgebildet ist.
Die Stichleitung mündet zweckmäßig - in Umlaufrichtung der pumpbaren Substanz gesehen
- vor der Pumpe und - ebenfalls in Umlaufrichtung gesehen - vor der Einmündung der
vom Vorratsbehälter kommenden Zweigleitung in die Zulaufleitung ein.
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Die Einmündungsstelle der Stichleitung in die Verbindungsleitung liegt
zweckmäßig - in Umlaufrichtung gesehen - vor dem in der Verbindungsleitung angeordneten
Ventil.
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Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß von der
Zulaufleitung zwischen der Einmündung der Stichleitung und der Pumpe eine in den
Vorratsbehälter führende Ableitung abzweigt. Diese Ausführungsform ist besonders
dann zweckmäßig, wenn in dem über diestichleitung in die Zulaufleitung eingeleiteten
Teilstrom dampfförmige Bestandteile enthalten sind, weiche dann über die in den
Vorratsbehälter führende Ableitung in den Vorratsbehälter geführt werden und dort
ausdampfen können.
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Außerdem besteht der Vorteil, daß durch die letztgenannte Teilstromableitung
die sicherheitstechnisch bedingten Mindestflüssigkeitsmengen durch den Erhitzer
geführt werden können.
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Die auszudampfende Flüssigkeitsmischung bzw. pumpbare Substanz kann
so lange im Kreislauf geführt werden, bis der Ausdampfungsprozeß beendet ist.
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Für den Fall, daß es sich bei der auszudampfenden pumpbaren Substanz
um ein Wärmeträgeröl od.dgl. handelt, welches in einem weiteren Kreislauf einen
Wärmeverbraucher beaufschlagen soll, wird vorgeschlagen, daß die Ablaufleitung -
in Umlaufrichtung gesehen - hinter der Einmündung der Verbindungsleitung über ein
Vorlaufventil
mit einer zu einem Wärmeverbraucher führenden Vorlaufleitung und die Zulaufleitung
- in Umlaufrichtung gesehen -hinter der Einmündung der Zweigleitung über ein Rücklaufventil
mit einer vom Wärmeverbraucher kommenden Rücklaufleitung verbunden sind, wobei die
Zulaufleitung hinter der Einmündung der Stichleitung mit der Rücklaufleitung verbunden
sein kann. Diese Ausführungsform macht es möglich, daß Restwasserbestände aus dem
Wärmeträgeröl und der Apparatur des Wärmeverbrauchers auf einfache Weise ausgedampft
werden können, bevor das Wärmeträgeröl in dem genannten weiteren Kreislauf den Wärmeverbraucher
beaufschlagt. Dies kann durch entsprechende Betätigung des Vorlaufventiles und des
Rücklaufventils bewerkstelligt werden. Für die Ausdampfung von im Wärmeverbraucher
bzw. in den dazu gehörenden Verbindungsrohrleitungen vorhandenen Restwasserbeständen
wird, wie oben erwähnt, ein Teilstrom über die Verbindungsleitung in den Vorratsbehälter
abgezweigt, wobei auch in diesem Fall durch öffnen des in der Stichleitung vorgesehenen
Ventils ein weiterer Teilstrom über die Stichleitung und die Ableitung eine Mindestdurchflußmenge
durch den Erhitzer gewährleistet ist.
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Auf diese Weise geht die Beseitigung von Restwasseranteilen durch
Ausdampfung erheblich rascher vor sich. Der durch die Erhitzung der pumpbaren Substanz
entstehende Heißdampf kann im Vorratsbehälter gefahrlos entspannen und ebenso gefahrlos
durch die Entgasungsöffnung abgeleitet werden. Die erfindungsgemäße Vonichtung gewährleistet
bereits in der Anfangsphase und von vornherein die Möglichkeit der erwähnten Teilstromableitung
zur Gewährleistung von Mindestdurchflußmengen durch den Erhitzer.
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Damit werden Störungen infolge durch Dampfblasen bedingten Strömungsunterbrechungen
oder -störungen weitgehend ausgeschieden.
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Das Bedienen von besonderen Entlüftungsventilen mit der Gefahr des
Heißdampfaustritts, was wiederum die Gefahr von Verbrühungen für das Bedienungspersonal
mit sich bringt, ist dadurch vermieden.
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Die bei der Erhitzung des Restwasserrückstände enthaltenden Wärmeträgeröl-Wasser-Gemisches
entstehenden Wasserdampfblasen gelangen gar nicht erst in den Kreislauf, sondern
werden praktisch unmittelbar nach dem Verlassen des Erhitzers zur Entspannung gebracht.
Etwaige kondensierende Dämpfe schlagen sich in dem separaten Vorratsbehälter nieder
und gelangen nicht mehr in den Kreislauf.
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Nach dem Ausdampfen der Restwasserbestände im Wärmeträgeröl kann durch
öffnen des Vorlaufventils und des Rücklaufventils das entwässerte öl in den Verbraucher
geleitet werden und sodann die im Verbraucher bzw. in den Verbindungsleitungen etwa
noch vorhandenen Restwasserbestände in gleicher Weise ausgedampft werden.
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Durch die vorgeschlagene Vorrichtung läßt sich der gesamte Ausdampfvorgang
auf einen Bruchteil der sonst notwendigen Zeit reduzieren.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung kann nicht nur zur Entwässerung von
Wärmeträgerölen, sondern ebenso mit Vorteil zum Separieren von Lösungsmitteldämpfen
aus pumpbaren Substanzen verwendet werden. Fernerhin ist die Benutzung des Vorratsbehälters
als Reaktionsbehälter möglich, wobei in dem oben genannten, über die Verbindungsleitung
stattfindenden internen geschlossenen Kreislauf eine Flüssigkeitsmischung so lange
auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, bis die gewünschte Reaktion eintritt.
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Außerdem ist mit der vorgeschlagenen Vorrichtung das Eindampfen von
Lösungen möglich. Generell können mit Hilfe des erwähnten geschlossenen internen
Kreislaufes und damit mit Hilfe der auf diese Weise gebildeten Verdampfereinrichtung
praktisch aus allen flüssigen pumpbaren Substanzen Stoffe von unterschiedlichen
Dampfdrücken ausgedampft werden.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
und schematisch dargestellt.
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Die Vorrichtung zum Erwärmen von pumpbaren Substanzen besteht aus
einem Erhitzer 6, von welchem eine Ablaufleitung 7 für die erwärmte Substanz ausgeht
und in welchen eine Zulaufleitung 15 für die zu erwärmende Substanz einmündet. In
der Zulaufleitung ist eine Pumpeçzur Aufrechterhaltung des Umlaufes der Substanz
vorgesehen. Außerdem zweigt von der Zulaufleitung 15 - in Umlaufrichtung der Substanz
gesehen - vor der Pumpe 4 eine zu einem Vorratsbehälter 1 führende Zweigleitung
3 ab. In die Ablaufleitung 7 mündet eine in den Vorratsbehälter 1 führende Verbindungsleitung
8, 1o ein. Der Vorratsbehälter 1 ist mitleiner stutzenartigen Entgasungsöffnung
12 versehen.
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Zur Erleichterung des Austritts der dampfförmigen Bestandteile der
die Verbindungsleitung 8, lo verlassenden siedenden Mischung weist die Verbindungsleitung
ein in den Vorratsbehälter 1 mündendes perforiertes Leitungsende 11 auf. Die Verbindungsleitung
8, 10 mündet in den oberen Bereich des Vorratsbehälters ein, wobei die Entgasungsöffnung
12 im oberen Bereich 5 der Wandung des Vorratsbehälters 1 angeordnet ist. In der
genannten Verbindungsleitung 8, 1o ist ein Ventil 9 vorgesehen. Der Vorratsbehälter
1 ist unterhalb des Erhitzers 6 angeordnet, wobei die Verbindungsleitung 8, 1o einen
etwa horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt 1o aufweist, welcher zum Vorratsbehälter
1 führt und an welchem das Ventil 9 angeordnet ist. Der horizontal verlaufende Leitungsabschnitt
1o steht über einen im wesentlichen vertikal verlaufenden Leitungsabschnitt 8 mit
der Ablaufleitung 7 in Verbindung.
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Die Verbindungsleitung 8, 1o und die Zulaufleitung 15 sind durch eine
Stichleitung 14 miteinander verbunden. Die Stichleitung 14
t sich
horizontal und vertikal nach oben erstreckende ist dabei als nach unten führende
Verlängerung des im wesentlichen vertikalen Leitungsabschnittes 8 ausgeführt. In
der Stichleitung 14 ist ein Ventil 13 angeordnet, Wie ersichtlich, mündet die Stichleitung
14 - in Richtung des durch den Pfeil A angedeuteten Umlaufes der pumpbaren Substanz
gesehen - vor der Pumpe 4 und vor der Einmündung der Zweigleitung 3 in die Zulaufleitung
15 ein.
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Von der Zulaufleitung zweigt zwischen der Pumpe 4 und der Einmündung
der Stichleitung 14 eine in den Vorratsbehälter 1 führende Ableitung 16 ab, wobei
die Einmündung der Zweigleitung 3 zwischen den Einmündungen der Stichleitung 14
und der Ableitung 16 liegt.
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Die Zulaufleitung 15 verläuft bis etwas über die Pumpe 4 hinaus im
wesentlichen horizontal. An diesen horizontalen Abschnitt schließt sich ein im wesentlichen
vertikaler Abschnitt an, der über zwei rechtwinklige; Abbiegungen mit dem Erhitzer
verbunden ist. Die Ableitung 16 weist von der Einmündung in die Zulaufleitung 15
aus zunächst einen vertikal nach oben verlaufenden Abschnitt auf, an welchen sich
ein bis zum Vorratsbehälter 1 führender, etwa horizontaler Abschnitt anschließt.
Die Zweigleitung 3 zweigt mit einem etwa vertikal nach unten verlaufenden Abschnitt
von der Zulaufleitung 15 ab. Hieran schließt sich ein etwa horizontaler Abschnitt
an, welcher mittels eines sich vertikal nach oben erstreckenden Abschnittes mit
dem Vorratsbehälter 1 verbunden ist.
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Die Ablaufleitung 7 ist - in Umlaufrichtung gesehen - hinter der Einmündung
der Verbindungsleitung 8, 1o über ein Vorlaufventil 17 mit einer zu einem Wärmeverbraucher
21 führenden Vorlaufleitung 18 und die Zulaufleitung 15 hinter der Einmündung der
Zweigleitung 3 und hinter der Einmündung der Stichleitung 14 über ein Rücklaufventil
20 mit einer vom Wärmeverbraucher 21 kommenden Rücklauf leitung 19 verbunden.
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Die dargestellte Vorrichtung bietet noch die Möglichkeit, einen Kreislauf
flüssiger Substanzen zu unterhalten, welche zunächst im Erhitzer 6 erhitzt und dann
nach öffnung des Ventiles 9 durch das perforierte Leitungsende 11 als Benetzungsflüssigkeit
versprüht werden können. Der Vorratsbehälter ist mit einem Entleer-und Einfüllstutzen
2 versehen, welcher ein Ventil 2a aufweist.
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Über den Stutzen 2 kann bei geöffnetem Ventil 2a kontinuierlich Flüssigkeit
in den Kreislauf zum Erhitzer 1 gepumpt werden.
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