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Einrichtung zum Erwärmen des Dampfwassers von Dampfmaschinen in einer
Wärmeaustauschvorrichtung. Zum Speisen von Dampfkesseln wird bekanntlich mit Vorteil
das Dampfwasser benutzt, das aus dem Abdampf von Dampfmaschinen oder Dampfturbinen
herrührt. Man gewinnt dadurch nicht nur die Kalorien, die noch in diesem Dampfwasser
enthalten sind, sondern man genießt auch noch die Vorteile, die eine Speisung mit
destilliertem Wasser bietet, wenn das Dampfwasser' aus einem Oberflächenkondensator
stammt. Man kann übrigens auch noch auf andere Weise mit den Kalorien rechnen, die
in diesem Dampfwasser enthalten sind, z. B. bei einer Warmwasserheizung o. dgl.
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Das vorliegende Verfahren kann bei Einrichtungen benutzt werden, bei
denen die Vorteile vergrößert werden, die man aus dieser Verwendung des Dampfwassers
erzielt, indem man es vor seiner Wiederverwendung durch die Kalorien erwärmt; die
aus den Mitteln gewonnen sind, die zum Kühlen gewisser Vorrichtungen oder Maschinen
in derselben oder einer benachbarten Anlage gedient haben.
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Es kommt tatsächlich sehr häufig vor, daß in Anlagen mit Dampfmaschinen
auch Maschinen oder Vorrichtungen vorhanden sind, welche ein kreisendes Kühlmittel
erfordern. Dies ist z. B. bei elektrischen Maschinen mit zwangläufiger Kühlung der
Fall, ferner bei Explosions- oder Verbrennungsmotoren, deren Zy-
linder sowie
zuweilen auch Kolben durch Kühl Wasser gekühlt werden, sowie bei Schmieranlagen,
bei denen das 01 an einer Stelle gekühlt werden muß. Diese Kühlmittel enthalten
nun nach ihrem Kreislauf durch die zu kühlenden Maschinen oder Vorrichtungen verfügbare
Kalorien und es ist oft unbedingt notwendig, diese Kalorien zu entfernen. Aus Sparsamkeitsgründen
sowie wegen einer bequemen Einrichtung und Wirkung kann man in der Tat gezwungen
sein (z. B. in dem Fall, wenn es sich um ein kostspieliges Mittel, wie Öl, handelt,
oder um Wasser, das nur in beschränkten Mengen zur Verfügung steht), das Kühlmittel
einen geschlossenen Kreislauf vollführen zu lassen. ' Die Erwärmung des Dampfwassers
kann in einerWärmeaustauschvorrichtung beliebiger Art, an einer beliebigen Stelle
des Kreislaufes zwischen dem Kondensator und der Benutzungsstelle erfolgen, z. B.
in dem Warmwasserbehälter einer Heizungsanlage. Das Mittel, dessen Wärme ausgenutzt
werden soll, wird anderseits auf geeignete Weise in Umlauf gesetzt, so daß es durch
die Wärmeaustauschvorrichtung hindurchströmt und einen methodischen Wechsel sichert.
Das Dampfwasser wird auf diese Weise von zur Verfügung stehenden Kalorien erwärmt
und in demselben Vorgang wird das Kühlmittel wieder gebrauchsfähig gemacht.
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Damit die zu kühlenden Vorrichtungen oder
Maschinen
gebrauchsfähig bleiben, ist es erforderlich, daß das Kühlmittel bei einer Temperatur
zugeführt wird, die unter einer bestimmten Grenze liegt. Es ist daher unbedingt
notwendig, daß die Zahl der dem Kühlmittel auf dem Wege durch die Wärmeaustauschvorrichtung
entzogenen Kalorien zum Vorteil des Dampfwassers immer genügend ist, um die Tem=
peratur des Mittels unter diese Grenze herabzusetzen. Da ,nun die Menge des Dampfwassers,
die auf dem Wege durch die Wärmeaustauschvorrichtung wieder erwärmt werden soll,
mit der Belastung der Dampfmotoren sich ändert, die dieses Wasser liefern, so kann
es bei Motoren mit stark schwankender Belastung vorkommen, däß zeitweilig das Kühlmittel
auf seinem Wege durch die Wärmeaustauschvorrichtung' nicht genügend abgekühlt wird.
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Das vorliegende Verfahren besteht nun im wesentlichen darin, beim
Austritt aus der Wärmeaustauschvorrichtung eine regelbare Menge des Dampfwassers
zu nehmen und in den Kondensator zurückzuschicken, wo sie sich abkühlt, um in die
Wärmeaustauschvorrichtung zurückzukehren. Die durch diese Vorrichtung fließende
Menge des Dampfwassers besteht alsdann aus der Summe des Wassers, das durch die
Kondensation des Abdampfes der Dampfmotoren gebildet ist und der Wassermenge, die
am Ausgange der Wärmeaustauschvorrichtung in den Kondensator zurückgeschickt ist.
Letztere Menge ist leicht regelbar, z. B. mittels eines Schiebers, der in die zum
Kondensator führende Rückleitung eingeschaltet ist. Man kann auf diese Weise die
Gesamtmenge des in den Kondensator fließenden Dampfwassers nach Belieben so regeln,
daß das Kühlmittel dort immer auf den gewünschten Betrag herabgekühlt wird. Die
Regelung kann von Hand erfolgen oder selbsttätig mittels irgendeines elektrischen,
mechanischen, hydraulischen oder sonstigen Übertragungsmittels zwischen einem Regelungsorgan
und einer Vorrichtung, deren Stellung eine Funktion der Belastung des Dampfmotors
ist, oder unmittelbar, eine Funktion der Dampfmenge, die in der Zeiteinheit zugeführt
oder kondensiert wird (Dampfzuführungsschieber, Wattmesser, wenn es sich um eine
elektrische Anlage handelt, bewegliche Muffe eines Fliehlraftreglers usw.). Als
Ausgangspunkt einer selbsttätigen Regelung kann man die Temperatur des Kühlmittels
bei seinem Austritt aus der Wärmeaustauschvorrichtung wählen, indem das Regelungsorgan.
der Rückleitung dann durch irgendein geeignetes Übertragungsmittel in Abhängigkeit
von einem Thermostaten gebracht wird, Fig. x der Zeichnung zeigt schematisch ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Aus einem Kondensator r1 für einen beliebigen, nicht dargestellten
Dampfmotor wird das Dampfwasser mittels einer Pumpe B abgezogen und nach einem beliebigen
Punkt C geschafft, w o es wieder benutzt werden soll. Auf seinem Wege ist eine Wärmeaustauschvorrichtung
D angebracht, die hier aus einem Röhrenbündel besteht, in welchem das Dampfwasser
kreist. Dieses Röhrenbündel wird z. B. von warmer Luft umspült, die zur Abkühlung
einer elektrischen Maschine mit erzwungener Ventilation gedient hat. Die Verwendung
der Erfindung ist besonders in dem Fall angezeigt, wo es sich um eine Dynamomaschine
handelt, die von dem das Dampfwasser liefernden Dampfmotor angetrieben wird. Die
Pfeile E und F zeigen den Eintritt der von der Dynamomaschine kommenden heißen Luft
bzw. den, Austritt der zur Dynamomaschine zurückkehrenden abgekühlten Luft an. Bei
dieser Einrichtung erfolgt ein planmäßiger Austausch der Wärme, da die heiße Luft
durch die Scheidewand G gezwungen wird, zuerst die Röhren zu umspülen, w6 das Wasser
schon erwärmt ist.
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Beim Austritt aus der W ärmeaustauschvorrichtung D führt eine
Leitung H einen Teil des Dampfwassers zu dem Kondensator zurück. Ein Schieber
I. gestattet, diese abgezweigte Menge zu regeln, und zwar erfolgt diese Regelung
selbsttätig, indem der Schieber durch eine geeignete Übertragungsvorrichtung mit
der verschiebbaren Muffe J des Fliehkraftreglers der Dampfmaschine verbunden ist.
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In Fig. 2 ist schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der selbsttätigen
Regelung der durch die Wärmeaustauschvorrichtung fließenden Menge des Dampfwassers
dargestellt. Der Regelungsschieber I wird hier von einem Schwimmer K gesteuert,
dessen Stellung sich mit dem Stand des Dampfwassers am Boden des Kondensators ändert.
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Man kann auch, wie in Fig. 3 dargestellt, in der Leitung C, durch
die das Dampfwasser an die Gebrauchsstelle befördert wird, einen Schieber N anordnen,
dessen Öffnung sich selbsttätig in der Weise regelt, daß sie gleichzeitig mit der
Menge des durch die Leitung fließenden Wassers zunimmt. Die Bewegungen dieses
Schiebers werden dann dazu benutzt, um mittels einer beliebigen Übertragungsvorrichtung
die Öffnung des Schiebers I zu regeln, der in der Leitung H angeordnet ist, durch
die ein Teil des Dampfwassers in den Kondensator zurückgeleitet wird.
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Man benutzt schon in verschiedenen Anlagen Schieber, die aber nicht
die Menge des durch ihre Leitung fließenden Mittels regeln, deren Bewegung viehhehr
selbsttätig nach dieser Menge geregelt wird, wobei die verschiedenen Stellungen
für verschiedene Regelungen benutzt werden. Bei Gasbadeöfen wird z: B: die Menge
des Heizgases oft selbsttätig in der Weise geregelt, daß sie mit- Zunahme des Ausflusses
des Wassers vergrößert
wird, indem in die Leitung des Wassers ein
Ventil mit selbsttätig veränderlichem Hub eingeschaltet wird.
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Bei der Verbindung des Ventils N mit dem Schieber 1 ist dem Gesetz
Rechnung zu tragen, daß der Hub des Ventils N sich als Funktion der durch das Rohr
C fließenden Wassermenge ändert, derart, daß der Schieber I ganz oder nahezu ganz
geschlossen bleibt, solange die Menge des durch das Rohr C fließenden Wassers genügt,
um das durch die Wärmeaustauschvorrichtung fließende Mittel zu kühlen. Sobald aber
diese Wassermenge nicht mehr erreicht wird, muß die Öffnung des Schiebers I in dem
Maße zunehmen, wie sich die Menge des durch C fließenden Wassers vermindert.
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In Fig. q. ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines in die Leitung
C einzuschaltenden Ventils dargestellt. De - von einer Feder P belastete Ventilkörper
0 wirkt auf einen Hebel Q ein, dessen äußerer Arm R mit der Schubstange S verbunden
ist, die entweder unmittelbar oder durch Vermittelung eines Servomotors auf den
SchieberI.einwirkt. Die dreieckigen oder annähernd dreieckigen Löcher T, die in
der Büchse des Ventils angebracht sind, tragen der Wirkung der Feder P in der `Weise
Rechnung, daß die veränderliche Wassermenge, die sich durch diese Öffnungen ergießt,
dem Ventil gerade den gewünschten veränderlichen Hub gibt. Natürlich kann auch irgendeine
andere Art eines derartigen Ventils benutzt werden, indem die Verbindung zwischen
dem Ventil N und dem Schieber 1 in jedem Fall entsprechend gewählt wird.
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In allen Fällen kann die Regelung in der Weise bewirkt werden, daß
die Rückleitung H vollständig geschlossen bleibt, solange die Menge des Dampfwassers
nicht unter die zulässige Mindestmenge sinkt. Man kann vielmehr eine beständige
Regelung dieser Rücklaufleitung bewirken, um eine beständig gleichbleibende Wassermenge
durch die Austauschvorrichtung zu schicken oder die Temperatur des Kühlmittels am
Ausgang der Austauschvorrichtung zwischen die bestimmten Grenzweiten zu halten.
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Die W ärmeaustauschvorrichtung kann von verschiedener Bauart sein.
Es kann zweckmäßig sein, eine Sicherheitsvorrichtung vorzusehen, die vermeidet,
daß das Kondenswasser in den Kreislauf des Kühlmittels gelangt, wenn die Wandungen
der Wärmeaustauschvorrichtung, die sie scheiden, beschädigt werden. Es kann z. B.
ein mit einem einstellbaren Gegengewicht M versehenes selbsttätiges Klappenventil
L vorgesehen werden, welches die Entleerung der Austauschvorrichtung sichert, sobald
sich eine gewisse Menge Wasser am Boden der Vorrichtung angesammelt hat. Wenn es
nicht unbedingt nötig ist, jedes Entweichen des Kühlmittels zu verhindern, kann
man das Klappenventil auch fortlassen und das Entleerungsrohr beständig offen lassen.
Für denselben Zweck kann natürlich auch jede andere bekannte selbsttätige Entleerungsvorrichtung
benutzt werden.
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Die Vorrichtungen, um das Dampfwasser in den Leitungen C und H kreisen
zu lassen, das Organ zum Regeln der Wassermenge in H, die Übertragungsvorrichtung,
welche die selbsttätige Bewegung dieses Organs sichert, können nach Belieben entsprechend
den Anwendungen gewählt werden, die dargestellten Anordnungen sind nur Ausführungsbeispiele,
die nach Belieben geändert werden können, so kann z. B. in derselben Austauschvorrichtung
das Wasser aus mehreren Kondensatoren oder das Kühlmittel mehrerer Kreisläufe vereinigt
werden.