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Wärmespeicher für Dampfkraftanlagen Zur Aufspeicherung der Wärme des
überschüssigen Kesseldampfes wird bei Wärmespeichern für Dampfkraftanlagen in der
Regel Wasser in einem großen Behälter, den man Speichertrommel nennt, verwendet,
in oder durch das der Lberschußdampf geleitet wird. Vereinzelt wurden auch feste
Massen, x. B. Metallmassen, zur Aufspeicherung benutzt. Ferner wurden in Dampfspeichern
als Speicherstoff in Hohlräumen, nämlich zwischen die Wände doppelwandiger Rohre,
eingeschlossene, ihren Aggregatzustand .ändernde Körper untergebracht, und zwar
wurden hierzu schmelzende Körper, insbesondere Salze, gewählt. Die bisher bekannten-
Speicherungsarten haben Nachteile, da der wirtschaftliche und sichere Betrieb dieser
Wärmespeicher großen Raum, kostspielige Sicherungsvorrichtungen und Instandhaltungsarbeiten
erfordert. Der Erfindung liegt die Aufgabe-zugrunde, einen Wärmespeicher für Dampfkraftanlagen
zu schaffen, bei dem alle diese Nachteile vermieden sind. Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, daß der als Speicherkörper dienende Metallblock, welcher mit Rohrleitungen
für die Zuführung und für die Entnahme der Wärme in wärmeleitender Verbindung steht,
von einem in sich geschlossenen und mit einer verdampfbaren Flüssigkeit gefülltem
Kanalsystem durchsetzt ist. In der- Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen Abb. r sinnbildlich eine
Dampfkraftanlage mit dem Wärmespeicher, Abb. z den Wärmespeicher im Längsschnitt,
Abb.3 im Schnitt nach Linie III-III der Abb. z, Abb. q. im Querschnitt, Abb.5 im
Schnitt nach Linie V-V der Abb. q., :4bb.6 im Schnitt nach Linie VI-VI der Abb.
4..
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Abb.7 zeigt einen Querschnitt durch eine andere- Ausführungsform des
'\@.Tärmespeicherblockes, Abb.8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Abb. 7, Abb.9
einen Horizontalschnitt durch eine weitere Ausführungsform des W ärmespeicherblockes.
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In Abb. z ist z der Dampfkessel, z sein Dom. 3 ist die zur Kraftmaschine
q. führende Leitung. q ist die Kraftmaschine, z. B. eine mit einem elektrischen
Stromerzeuger gekuppelte Dampfturbine. In der Hauptdampfleitung 3 ist ein Dreiw
eghahn 7 eingebaut. An den Dreiweghahn ist eine Rohrleitung 8 angeschlossen, die
den überschüssigen Dampf in den später zu erläuternden Warmespe:
cher
x führt. 12 ist die Speisewasserpumpe, die durch die Leitung i3 das Speisewasser
in den Kessel pumpt. In der Leitung 13 ist der Dreiweghahn 15 eingebaut. Von dem
Dreiweghahn führt eine Leitung 16 zum «Wärmespeicherx. Bei entsprechender Stellung
des Dreiweghahnes 15 kann die Speisewasserzufuhr vom Kessel i abgeschaltet und das
Speisewasser in den Wärmespeicher geleitet werden. Das im Speicher erhitzte Wasser
verläßt den Wärmespeicher durch die Leitung 17. In die Leitung 17 sind zwei Dreiweghähne
18, i9 eingebaut. An denHahn 18 ist die in den Kessel führende Leitung 21 und an
den Hahn 19 die zur Kraftmaschine führende Leitung 22 angeschlossen. Die Leitung
17 führt zu weiteren Dampfverbrauchstellen, z. B. Heizungen, Hilfsmaschinen, Färbereien
o ; dgl.
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Der Wärmespeicherx besteht im wesentlichen aus einem wärmeleitenden
Körper 30, z. B. einem massiven Metallblock, der durch eine oder mehrere Isolierschichten
31, 32, 7.B. Korkstein, Thermolyth, praktisch nach außen hin vollständig
gegen Wärmeverluste abgeschlossen ist.. Der durch den Wärmespeicherblock verlaufende
Kanal 34 steht durch eine die Isolationsschichten durchbr-.-chende Muffe 33 mit
der Leitung 8 und durch die Muffe 3 5 mit der Leitung i o in Verbindung. Der Block
kann also durch überschüssigen Kesseldampf erwärmt werden. Im Innern des Blockes
ist ein geschlossenes. Kanalsystem 40 angeordnet (vgl.. Abb. 1, 2, 3, 4 und 6).
In das Kanalsystem 40 ist ein für allemal ein wärmeübertragender Stoff eingefüllt,
der die Aufgabe hat, die dem Block zugeführte Wärme derartig auf die ganze Masse
des Bl'oc'kes x zu verteilen, daß, der Block jederzeit an allen Stellen die gleiche
Temperatur besitzt. Als Wärmeübertragungsstoff kommen solche Flüssigkeiten, z. B.
Wasser, Ammoniak, Alkohol, in Betracht, die zwischen den Temperaturgrenzen, innerhalb
welcher die in dem Block aufgespeicherte Wärme nutzbar gemacht wird, ein Höchstmaß
an Wärmeleitfähigkeit besitzen. Es wurde gefunden, daß der günstigste Wärmeleitungszustand
zwischen dem Siedepunkt und der kritischen Temperatur der Flüssigkeit liegt, wenn
sie sich im Zustande des gesättigten Dampfes befindet. Da :es sich im vorliegenden
Falle um die Nutzbarmachung der Wärme für eine Dampfkraftanlage handelt, sind die
Temperaturgrenzen ungefähr 70 und 4oo° Es wird daher als Wärmeübertragungsmittel
vorteilhaft Wasser verwendet. Das Kanalsystem 40 wird nach dem Einfüllen einer bestimmten
Menge des Wärmeübertragungsmittels in geeigneter Weise, z. B. durch Pfropfen oder
durch Verschweißen, druck- und gasdicht abgeschlossen, so daß der eingefüllte Stoff
in dem gleichbleibenden Volumen des Kanalsystems erhitzt werden kann, ohne daß sich
seine Menge ändert.
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Das durch die Leitung 16 strömende Wasser tritt durch die Muffe 36
in den Wärmespeicher ein, durchströmt eine in Schlangenwindungen den Block 3o durchziehende
Rohrleitung 37 (VO-1. Abb. 2, 4 und 5) und verläßt durch die Muffe 38 den Speicher.
Dabei wird die im Block 30 aufgespeicherte Wärme an das Wasser abgegeben und dieses,
je_ nach der Temperatur des Blockes, entweder in Dampf verwandelt und über die Leitungen
17 und 22 zu Dampfverbrauchstellen geführt oder nur erwärmt und als heißes Wasser
durch die Leitung 21 dem Kessel i zugeführt.
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In den Abb. 2 bis 6 ist eine Ausführungsform des wärmeleitenden Blockes
dargestellt. Der Block 3o ist an seiner Unterseite in der Längsrichtung von dem
Kana134 durchbohrt, der für die Heizung des Blockes dient. Ferner ist der Block
von einem geschlossenen Kanalsystem 4o durchsetzt, in das die Wärmeübertragungssubstanz
ein für allemal eingefüllt ist. Die für die Erhitzung des Wassers dienende Rohrleitung
besteht aus drei Bohrungen 37, die in der Längsrichtung *des Blockes verlaufen und
durch Rohrkrümmer 39 zu gier Schlange verbunden sind.
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In den Abb.7 und 8 ist 3o der Metallblock des Wärmespeichers, 34 der
für die Heizung des Blockes dienende Kanal und 4o das geschlossene Kanalsystem,
das den Wärmeübertragungskörper enthält. Die für die Erhitzung des Wassers dienende
Rohrschlange 5o ist ian der Außenfläche des Blockes angebracht. Diese Rohre heben
einen eigenartigen Querschnitt mit einem Flansch 51 an der Unterseite, der an der
Außenfläche des Blockes anliegt, so daß, er in gut wärmeleitender Verbindung mit
dem Block steht. Der Flansch 5i kann beispielsweise auf den Block aufgeschweißt
sein. Die wärmeisolierende Umhüllung, die bei dieser Ausführungsform auch die Rohrleitung
5o umschließen muß, ist in der Zeichnung weggelassen. Diese Ausführungsform hat
den Vorteil, daß im Innern des Blockes mehr. Raum für die Unterbringung des Kanalsystems
40 zur Verfügung steht.
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In Abb. 9 ist 3o der Metallblock ;des Wärmespeichers. Die für die
Erhitzung des Wassers dienende Rohrleitung besteht aus drei Bohrungen 6o, die durch
die quer verlaufenden Bohrungen 61 zu einer den Block in Schlangenwindungen durchsetzenden
Rohrleitung verbunden sind. Die Bohrungen 6o, 61 sind an ihren Enden, mit Ausnahme
der Zuströmöffnung 62 und der Ausströmöffnung
63, durch Blindflanschen
65 abgeschlossen. Zur Reinigung der Bohrungen werden die Blindflanschen abgenommen.
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Die Bauart des M'ärmespeicherblockes, seine Anordnung und - Anschaltung
an die Dampfkraftanlage, die chemische Zusammensetzung des in die Blockkanäle einmal
für immer eingefüllten Wärmeübertragungskörpers können auch geändert werden.