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Geschlossenes Heizsystem für gesättigten Hochdruckdampf. Wenn ein
Dampfentwickler mit einem Kochapparat oder einem anderen beliebigen dampfverbrauchenden
Apparat, insbesondere für die chemische Industrie, in der Weise verbunden wird,
daß das Kondenswasser, welches an den Heizflächen niedergeschlagen wird, wieder
zurück in den Dampfentwickler fließt, welchem es in Form von Dampf entnommen wurde,
so bedarf es in jedem Falle der Zwischenschaltung gewisser Hilfsapparate. Bei den
Dampfdrücken, mit welchen man bisher zu arbeiten gewohnt war, im höchsten Falle
also bis 2o Atm., war es
verhältnismäßig bequem, den niedergeschlagenen
Dampf unter Zuhilfenahme von Pumpen oder sogenannten automatisch arbeitenden Rückleitern
nach dem Dampfkessel zurückzu führen. Im vorliegenden Falle handelt es sich jedoch
um eine Einrichtung, welche bei Dampfdrücken bis zu 3oo Atm zu arbeiten hat und
wobei Temperaturen bis zu 400'C in Frage kommen. Es ist festgestellt worden, daß
in diesem Falle die sonst üblichen Mittel, also sowohl Pumpen als auch automatisch
arbeitende Rückleiter, vollständig versagen wegen der vielen beweglichen Teile und
wegen der unverm-idlichen Stopfbuchsen, deren Dichthaltung unter den vorliegenden
Verhältnissen fast unmöglich ist.
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Wie bereit> angedeutet, ist die Anordnung seit langem bekannt, daß
man zwischen dem Dampfkessel und dein dampfverbrauchenden Apparat eine Rückleitungsvorrichtung
einbaut, «-elche entweder aus einem Kondenswasserrückleiter oder aus einer Pumpe
besteht. Sowohl der automatische Rückleiter als auch die Pumpe sind mit beweglichen
Teilen, wie Kolben, Federn, Hebeln usw., ausgestattet, die teilweise im Innern und
teilweise im Äußern dieser Rückleitungsvorrichtungen liegen. Man kann eine komplizierte
Preßpumpe, die bei diesen hohen Temperaturen arbeiten soll, und ebenso einen Rückleitungsapparat
nicht ohne Bedienung arbeiten lassen. Bei der Wasserrückleitungspumpe sind Reparaturen
und Ersatz der beweglichen Teile genau so wie beim Kondenswasserrückleiter an der
Tagesordnung. Es ist z. B. ohne weiteres erklärlich, daß die Stopfbuchsen von Pumpen
oder Rückleitungsautomaten derartig hohe Drücke und Temperaturen auf die Dauei nicht
vertragen können. Man hat deshalb in der Praxis schon frühzeitig zunächst die Automaten
ausgeschaltet. Zu der unsicheren Wirkungsweise. dieser Apparate kommt noch, daß
sie eine bestimmte Menge Dampf zum Eigenbetrieb verbrauchen; bei derartig hohen
Drücken ist natürlich mit einem ziemlich bedeutenden Kraftverbrauch zu rechnen.
Da Reparaturen immer Betriebsstörungen bedeuten, so sind zur Aufrechterhaltung des
Betriebes immer mehrere Pumpen erforderlich, auch bei kleinsten Anlagen.
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Durch die neue, nachfolgend beschriebene Erfindung werden alle diese
Nachteile und Unsicherheiten ausgeschaltet. Sämtliche' beweglichen Teile, welche
sich bei Anwendung von Automaten oder Pumpen natürlich nicht vermeiden lassen, fallen
fort. Ferner scheidet jeder Kraftverbrauch aus. Die Benutzung von Dampf zum Eigenbetrieb
eines Rückleitungsapparates fällt fort. Kostspielige Rohrleitungsnetze und die damit
verbundenen Armaturen finden bei dem neuen System keine Anwendung. l: er Apparat
kann z. B. nach Art der Frederkingapparate aus Gußeisen mit in die Wandungen eingegossenen
Rohrschlangen ausgebildet sein. Die Schlange kann aber auch, wie in der Zeichnung
dargestellt, in den Apparat eingebaut werden. Bei Betriebsdrücken bis zu 2o Atm.
würde man einfach in der Weise arbeiten, daß man das Dampfrohr an den oberen Schlangeneingang
anschließt und die Dampfzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Ventils regelt.
In der Schlange würde der Dampf in Kondenswasser umgewandelt werden, welches nun
durch eine unterhalb des Apparates aufgestellte Pumpe aus der Schlange abgepumpt
und dem Dampfkessel wieder zugeführt wird. Das Wasser würde also einen stetigen
Kreislauf zwischen dem Dampfkessel und dem Apparat machen. Fas Zurückpumpen des
Kondenswassers bereitet bei einem Betriebsdruck bis etwa 2o Atm. durchaus keine
Schwierigkeiten, obgleich es natürlich einen gewissen Kraftaufwand erfordert und
eine Bedienung für die Pumpe erforderlich macht. Einem Betriebsdruck von 2o Atm.
entspricht jedoch nur eine Dampftemperatur von etwa Zoo ° C, die aber in sehr vielen
Fällen in der chemischen Industrie nicht ausreicht. Beispielsweise erfordert eine
ganze Reihe von Kontaktprozessen Temperaturen, die sich zwischen 30o bis 35o ° C
bewegen. Auch Sublimier- und Schmelzapparate verlangen in vielen Fällen so hohe
Temperaturen. Will man diese aber erzielen, so ist es nötig, die Spannung des Dampfes
auf Zoo bis 3oo Atm. zu erhöhen. Die Ausführung der Dampfkessel sowohl als auch
der dampfverbrauchenden Apparate bereitet bei dem heutigen Stande der Technik keine
Schwierigkeiten. Diese bestehen vielmehr darin, daß es bisher nicht möglich war,
das in den Schlangen des Apparates niedergeschlagene Kondenswasser auf einfache
und betriebssichere "'eise dem Dampfkessel wieder zuzuführen. Dieses geschieht nach
der Erfindung dadurch, daß in die Kondenswasserrücklaufleitung Wasser von einer
anderen Stelle des Heizsystems eingeführt wird, wodurch ein Rückschlagen des Kondenswassers
sicher vermieden wird. Den ungehinderten zwangläufigen Rücklauf des Kondenswassers
aus dem Apparat D durch Rohr d besorgt der Kommunikator C. Dieser ist nach dem Gesetz
der kommunizierenden Röhren konstruiert und besteht aus dem zylindrischen geschlossenen
Kessel i, welcher halbkugelige oder gerade Böden besitzen kann und mit einem Kondenswassereingang
k und dem Kondenswasserausgang l versehen ist. In dem geschlossenen Hohlzylinder
i befindet sich ein zylindrischer Mantel m, der kurz über dem Anschluß
k
mit dem Mantel des Kessels i fest verbunden und abgedichtet ist, so daß
ein ringförmiger Ouerschnitt ia entsteht. Zwischen dem unteren Boden des Kessels
i und dem Mantel m ist ebenfalls ein freier Querschnitt vorhanden.
Durch
den oberen Boden des Kessels i wird ein Eintauchrohr f geführt,
welches kurz vor dem Boden des Kessels i endet und unten offen ist. Von dem Dämpftrockner
B führt ein Rohr lt nach dem Kommunikator C, zum Zwecke, mit dem aus dem Dampf sich
kondensierenden Wasser den Kommunikator C stetig zu füllen und den Wasserstand im
Kommunikator C stets auf gleicher Höhe zu halten, damit ein Abschluß gegen ein etwaiges
Rücktreten des Dampfes aus dem Dampfkessel durch Rohr ß und d nach dem Heizkörper
des Apparates D
vermieden wird.
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Das Verfahren zur Beheizung von Apparaturen mit hochgespanntem Dampf
unter Verwendung der Apparate B und C wird, wie folgt, ausgeführt.
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Wenn der Dampfkessel, der Kommunikator C und die Verbindungsrohre
g, h und d mit Wasser angefüllt sind, so beginnt durch Wärmezufuhr in dem Dampfkessel
A die Dampfbildung. Der gebildete Dampf steigt durch Rohr a in den Dampftrockner
B. Hier wird das Wasser aus dem Dampf abgeschieden, und der getrocknete Dampf strömt
um das glockenartig ausgebildete Ende des Rohres h im Dampftrockner
B
herum durch ein Verbindungsrohr in den Heizkörper des Apparates D, um hier
seine Arbeit zu verrichten. Das im Dampftrockner B gewonnene, aus dem Dampf abgeschiedene
Wasser fließt durch das Rohr h in den Kommunikator C, den es mit Kondenswasser nach
und nach anfüllt. Das im Heizkörper des Apparates D gebildete Kondenswasser fließt
durch Rohr d und Anschluß k ebenfalls in den Kommunikator. Hierbei sind natürlich
gewisse Niveauunterschiede zu berücksichtigen, da das ganze Heizsystem unter dem
gleichen Dampfdruck steht. Das bei k in den ringförmigen Zwischenraum
n
eintretende Kondenswasser fließt um den unteren Rand des Zylinders m in
der Pfeilrichtung nach dem Ausgangsstutzen L und durch das Rohr g in den Dampfkessel
zurück. Es hat sich bei solchen Dampfanlagen gezeigt, daß durch irgendwelche Gründe
Dampf aus dem Dampfentwickler A durch die untere Rohrverbindung zwischen
A und D in den Heizkörper des Apparates D eintreten kann. Es wurde
beobachtet, daß die rückläufige Bewegung des Dampfes durch die genannte Rohrverbindung
hauptsächlich dadurch begünstigt wird, daß die Verdampfung in dem Dampfentwickler
A bei Temperaturen stattfindet, welche der kritischen Siedetemperatur des Wassers
sehr nahe kommen. Die Nachteile des Eintritts von Dampf durch das untere, also unrichtige
Ende des Heizkörpers des Apparates D in diesen liegen auf der Hand. Da in diesem
Falle der Dampfeintritt in den Heizkörper gleichzeitig von oben und von unten erfolgt,
so kann das Kondenswasser den Apparat nicht im ungestörten Kreislaufe verlassen.
Dies könnte vielmehr erst dann geschehen, wenn eine Stauung des Kondenswassers im
Heizkörper bis zu einer bestimmten Höhe erfolgt ist, und wenn eine Spannungsdifferenz
zwischen Dampfeingang und Dampfausgang eintritt. Auch dieser Übelstand wird außer
den bereits genannten durch die Wirkung des Kommunikators C vollständig beseitigt,
weil etwa durch Rohr g zurücktretender Dampf auf einen Wasserverschluß trifft, der
dem einströmenden Dampfe das Gleichgewicht hält. Wenn der durch Rohr g in den Kommunikator
C einströmende Dampf durch das Rohr d in den Heizkörper des Gefäßes D gelangen will,
müßte er zunächst den Wasserspiegel im Kommunikator C bis zur Unterkante des Zylinders
m herunterdrücken und könnte dann erst durch den Zwischenraum n und den Stutzen
k nach Rohr d gelangen. Da jedoch beim Herunterdrücken des Wasserspiegels
das Wassergewicht in dem zylindrischen Hohlraum m kleiner wird und der ringförmige
Zwischenraum zwischen i und in dieses Wasser und das aus dem Apparat B kommende
Wasser aufnimmt, so bildet diese Wassersäule einen sicheren Abscbluß gegen das Übertreten
des Dampfes in das Rohr d, und aus dieser Druckdifferenz ergibt sich die Wassersäule
als Gegengewicht gegen den Dampfdruck. Das Volumen und die Bauhöhe des Zwischenraumes
n richten sich nach den jeweiligen Betriebsverhältnissen. Das Gewicht der Wassersäule
in dem ringförmigen Querschnitt n muß in allen Fällen größer sein als der Dampfdruck,
welcher im Innern des zylindrischen Hohlraumes m auftreten kann.