DE4307144A1

DE4307144A1 - Einrichtung zum Befüllen von Wärmespeichertaschen

Info

Publication number: DE4307144A1
Application number: DE4307144A
Authority: DE
Inventors: Edwin Dipl Ing Gundrum
Original assignee: GUNDRUM EDWIN DIPL ING FH
Current assignee: GUNDRUM EDWIN DIPL ING FH
Priority date: 1993-03-06
Filing date: 1993-03-06
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2013-03-07
Also published as: DE4307144C2

Description

Die Erfindung sieht eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontrollierten Schmelze mit nachgeschaltetem Volumendo sierer vor. Diese Einrichtung eignet sich u. a., jedoch insbesondere zum kontinuierlichen und reproduzierbaren Befüllen von Speichertaschen mit verflüssigtem Bariumhy droxid-Octahydrat. Diese Einrichtung läßt eine reprodu zierbare Dosierung innerhalb und außerhalb des Volumenbe reiches <200350 cm³, bei einem Dosierfehler «0,5% zu. Der Erfindung liegt zugrunde, daß in einer Gesamtanordnung, bestehend aus einem heizbaren Vorratsbehälter mit vorge schaltetem Produktförderer, geeignet für feste und kri stalline Stoffe eine weitere Dosiereinrichtung zur Dosier ung von temperierten, flüssigen Produkten nachgeschaltet ist. Diese Einrichtung ist in ihrer Wirkungsweise nachfol gend, anhand eines Ausführungsbeispiels mit Skizze erör tert.

Wirkungsweise der Einrichtung zum Befüllen von Wärmespeichertaschen

Die Erfindung sieht vor, daß an einem heizbaren Vorratsbe hälter 18 ein geringer Überdruck dargestellt werden kann. Der Überdruckbereich ist so gehalten, daß es zu einer verfahrensgebundenen Selbsteinstellung im Bereich des Sättigungsdampfdruckes der Schmelze kommt, hierdurch erübrigt sich die Behälterauslegung nach der Druckbehäl terverordnung. Das Dosierventil 10.1 wird manuell in die Ausschiebeposition gefahren, mittels Evakuiereinrich tung, z. B. einer Wasserstrahlpumpe und entsprechendem Ventilanschluß 13.1 wird der Behälter evakuiert, bevor er mittels dem Stickstoffanschluß 13 mit N₂ gefüllt wird. Der erforderliche Luftabschluß nach außen, in Verbindung mit dem gewünschten Innendruck im Behälter wird über eine dem Steigrohr 17 vorgeschaltete Syphoneinrichtung mit integrierter Gaswasch- und Manometeranordnung erreicht. Gegen unbeabsichtigte Drucküberschreitung dient eine Berstscheibe 15, sowie ein DBV 14. Der Behälter inkl. nachgeschalteter Dosiereinrichtung werden mittels der installierten Heizeinrichtungen (T₁-T₇) auf die erforder liche Temperatur, die für den speziellen Fall des Barium hydroxid-Octahydrates wesentlich über dessen Schmelzpunk tes liegen muß, temperiert. Ferner, die Beheizung, speziell für den Behälter so konzipiert ist, daß unterschiedliche Behälterzonen mit separaten Heizkreisen 1, 2 u. 3 ausgerüstet sind. Die Beheizung des Schmelzbehälters mediumseitig, also innerhalb des Behälters, sowohl auch außenseitig, durch geeignete Heizeinwirkanordnung vorgenommen werden kann. Die Wärmeübertragung an den Behälterzonen der Innen kontur zur Verflüssigung des eindosierten, kristallinen Produktes mittels Rühr- oder Mischeranordnung 9 optimal umgesetzt wird und der freie Energieinhalt des bereits verflüssigten Schmelzgutes zur kontinuierlichen Schmelze bereitung inkl. Aufheizung des kristallinen Produktes genutzt werden. Die Eindosierung des kristallinen Produk tes unter Luftabschluß mittels geeignetem Schneckendosie rer 11 und zwangsgesteuerter Schleuse 12 erst nach Errei chen der Solltemperatur erfolgen kann. Bei kontinuierlich er Eindosierung des krist. Produktes eine homogene Schmel ze nach Erreichen des max. Füllstandes bereitet wird. Das Füllstandsniveau im Betrieb (also bei laufender Abnah me an der Dosiernadel 2 und kontinuierlicher Feststoffdo sierung) mittels Sonde 21 überwacht wird. Zur Vermeidung evtl. Karbonatbildung geeignete Stickstoffmengen permanent zugeführt werden. Die Innenkontur des Behälters, insbeson dere der Deckel 16, nebst seinen Einbauten so gestaltet ist, daß das sich bildende Kondensat eigenmächtig in die Schmelze zurückgeführt wird und so das ursprüngliche Gleichgewicht des H₂O-Anteiles der Schmelze erhalten bleibt. Stellen sich trotzdem unzulässige Schwankungen bei der Dichtekonzentration des verflüssigten Produktes im Behälter ein, so kann mittels geeigneter VE-Wasserdo sierung, z. B. Scheidetrichteranordnung 13.2 die Zuführung geeigneter VE-Wasseranteile vorgenommen werden. Der erfor derliche Sollwert für eine optimale Funktionsgarantie der verflüssigten Substanz läßt sich somit bei kontinuier lichem Prozeß und etwaigen Zwangspausen stabil aufrechter halten. Nach Erreichen des gewünschten Füllstandes kann sich im Behälter die optimale Temperatur bei homogener Schmelze einstellen. Dieser optim. Temperaturwert (Topt) muß in einer bestimmten min. Grenze oberhalb des Schmelz punktes von 78/80°C z. B. für Ba(OH)₂8H₂O liegen. Dieser Wert Topt. darf jedoch einen bestimmten max. Wert, der wesentlich unterhalb des Siedepunktes, z. B. von « 105°C liegt nicht überschreiten. Für die Darstellung reprodu zierbarer Dosierungen und zur Einhaltung der Dosiergenauig keit «0,5% ist die Einhaltung der Temperaturgrenzen Topt.± dt unerläßlich. Bei Einhaltung der vorbenannten Vorausset zungen läßt sich eine kontinuierliche, flüssige Produktab nahme mittels Volumendosierer 19; 19.1; 20 bei gleichzeiti ger Produktzuführung des kristallinen Produktes realisie ren. Ferner erfordert die Reproduzierbarkeit der Dosierung eine optim. Abstimmung der Ventilsteuerung unter Berück sichtigung der Endlagen des Ventilstößels 10.1 zu den entsprechenden Endlagen und Geschwindigkeiten des Dosier kolbens 8. Ferner ist die Dosiernadel 22 mit einer beweg lichen und einer ortsveränderliche positionierbaren Innen nadel und einer starr angeordneter Außennadel auszuführen.

Weiter müssen alle medienführenden Teile mit einer regel baren Heizung zur Sicherstellung von Topt. ±dt ausgeführt sein. Das zuvor beschriebene Ausführungskonzept der Erfin dungseinrichtung läßt sich rationalisiert und automati siert für Serien und Großanlagen anwenden. Hierbei erfolgt eine Trennung der Verfahrenseinrichtung. Der Vorlaufbehäl ter wird als separater Schmelzbehälter, der lediglich der Aufschmelzung des kristallinen Produktes dient ausge bildet. Dieser Schmelzbehälter steht mittels Überlaufrohr in Verbindung mit einem Vorlagenbehälter in dem das ge schmolzene Produkt auf der Temperatur Topt. ±dt gehalten wird. Dem Vorlagenbehälter nachgeschaltet ist ein weiterer Vorlaufbehälter, der dem autom. Abfüller als Versorgungs vorlage dient. Für dieses Großkonzept können wahlweise mehrere Aufschmelzbehälter einen oder mehrere Vorratsbe hälter versorgen. Von diesen Versorgungsbehältern kann ein oder mehrere Versorgungsvorlagen kontinuierlich ein oder mehrere Abfüllstationen versorgen. Unter Einhaltung der zuvor beschriebenen Bedingungen ist die geschilderte Verfahrenstechnik der beschriebenen Erfindungseinrichtung automatisiert auf Großserienanlagen anwendbar.

Claims

1. Einrichtung zur kontinuierlichen und reproduzierbaren Befüllung von Wärmespeichertaschen, insbesondere solche, die mit verflüssigtem Ba(OH)₂8H₂O zu befüllen sind. Wobei in einem heizbaren Vorratsbehälter kristallines Produkt mittels geeignetem Feststoffdosierer 11 ohne Luftkontakt über eine Schleuse 12 kontinuierlich eindosiert wird und mittels gezielter Temperatureinwirkung (T,1-T,3) eine homogene Schmelze bereitet wird. Vorausgehend der Aufheizphase min. eine einmalige Evakuierung mit anschlie ßender Gasspülung, z. B. N₂, des Vorratsbehälters erfolgen muß. Ferner, daß nach der Aufheizphase und vor Eingabe des krist. Produktes der Vorratsbehälter inkl. aller nachgeschalteter mediumführender Teile die Idealtemperatur (Topt. ±dt) aufweisen muß. Dieser Bereich liegt oberhalb des Schmelzpunktes, jedoch unterhalb des Verdampfungspunk tes.

2. Einrichtung(en) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Mediumträger als Heizkomponente Anwendung finden können, z. B. elektrisch, flüssig oder gasförmig. Auch können elktr. Heizstäbe innerhalb der Schmelze oder im Heizträgermedium, außerhalb des Heizbe hälters eingesetzt werden. Ferner, daß in der Produktauf heizphase ein spezieller Rührer oder Mischer 9 zum Erreichen einer homogenen Schmelze erforderlich ist. Die Rühr- oder Mischeinrichtung so abgestimmt sein muß, daß es zu keiner Begünstigung der Karbonatbildung kommt.

3. Einrichtung(en) nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschleierung mit Spülgas 13, z. B. N₂ für die Zeitdauer des Betriebes aufrechterhalten wird und alle mediumführenden Teile vor der Produktförderung ebenfalls, vor der Aufheizphase mit Spülgas zu beaufschlagen sind.

4. Einrichtung(en) nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrats- und Schmelzbehälter 18 aufgrund der der Verfahrensauslegung keine Druckbehälter im Sinne der Druckbehälterverordnung sind und der Behälterdeckel 16 inkl. seinen Einbauten in lösbarer Ausführung zum Behälterzylinder gestaltet ist. Ferner der Behälter inkl. Deckel nebst Deckeleinbauten so konzipiert ist, daß das sublimierende Kondensat, z. B. H₂O der Schmelze wieder zuge führt wird. Der Dampfdruck oberhalb der Schmelze sich von selbst mit der in Verbindung stehenden Syphon- und Manometeranordnung stabilisiert. Es ist verfahrensgebunden nicht erforderlich, daß der heizbare Vorratsbehälter direkt an die Dosier- oder Abfüllanlage gekoppelt sein muß. Es kann auch ein reiner Schmelzbehälter mit nachgeschalte tem Vorratsbehälter und einem weiteren Vorlagenbehälter für die Dosiereinrichtung in Anwendung gebracht werden. Auch für diese Behälteranordnungen ist keine Druckbehälter auslegung erforderlich.

5. Einrichtung(en) nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine autom. Überwachung der Dichtekonzentration das auf geschmolzene Produkt während des Betriebes und bei Stillstandszeiten innerhalb des Vorlagenbehälters, sowie unmittelbar vor der Dosierung kontrolliert. Treten dennoch Abweichungen zum Solldichteniveau auf, so wird mittels Kreislaufschaltung im Produktfluß, eine autom. Eindosierung von VE-Wasser, zur Aufrechterhaltung des Dichtesollwertes vorgenommen.

6. Einrichtung(en) nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung des aufgeschmolzenen Produktes, z. B. Ba(OH)₂8H₂O keine speziellen Dosierpumpen erfordert, selbst solche Pumpen Anwendung finden, die als einfache Kolbendosierer, horizontal oder vertikal angeordnet sein können, selbst solche, ohne Stopfbuchspackung oder Spülein richtung. Der Einsatz von Membran- u. Faltenbalgpumpen ist ebenfalls möglich. Alle vorgenannten Dosierpumpenein richtungen sind zum Befüllen der Speichertaschen mit einer speziellen, heizbaren Dosiernadel 22 auszurüsten. Diese Dosiernadel kennzeichnet einen starren Außenkörper und einen beweglichen Innenkörper. Der Innenkörper wird in Abhängigkeit der Ventilbetätigung (Saug- u. Druckhub) zwangs gesteuert.

7. Einrichtung(en) nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der beschriebene Verfahrensablauf wie die Automatisier- Form beschreibt auf Großserienanlagen anwendbar ist.