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Einrichtung zur Verdampfung und Erhitzung von Wasser und anderen Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verdampfung oder Erhitzung von
Wasser und anderen Flüssigkeiten, bei welcher zur Wärmeübertragung an die durch
eine Trennwandung abgesonderte zu verdampfende oder zu erhitzende Flüssigkeit eine
nur bei hohen Temperaturen sich verflüchtigende Flüssigkeit oder geschmolzene Masse
dient.
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Die Erfindung besteht darin, daß in die als Wärmeträger verwandte
Flüssigkeit oder geschmolzene Masse ein an sich bekannter Tauchflamrnbrenner eingeführt
ist. Dadurch wird eine starke Wärmeübertragung an die zu verdampfende oder zu erhitzende
Flüssigkeit erhalten, ohne daß die letztere oder ihre Dämpfe mit den Verbrennungserzeugnissen
der Tauchflamme in Berührung kommen.
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Erfindungsgemäß ist der Tauchflammbrenner in einem Umlaufrohr angebracht,
das mit Durchtrittskanälen für die Wärmeträgerflüssigkeit ausgestattet ist. Dabei
verursachen die aufsteigenden Verbrennungsgase des Brenners, welche die in dem Umlaufrohr
vorhandene Flüssigkeitssäule leichter machen, eine wirksame Umlaufbewegung der als
Wärmeträger dienenden heißen Flüssigkeit oder geschmolzenen Masse.
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Damit die aufsteigenden Flüssigkeitsteilchen dieser Wärmeträgerflüssigkeit
zurückgeworfen werden und infolgedessen die Verbrennungserzeugnisse allein aus der
Einrichtung abströmen, weist der mit einem kappenartigen Teil versehene Deckel der
inneren Kammer unter seiner Begrenzungsfläche eine Prellplatte auf.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen: Abb. z einen senkrechten Schnitt der Einrichtung nach der
Linie X-X der Abb. 2, Abb.2 einen halben waagerechten Schnitt durch die Einrichtung,
und zwar entspricht der obere Quadrant einem Schnitt nach der Linie 11-II der Abb.
r und der untere Quadrant einem Schnitt nach der abgesetzten Linie IV-IV der ebb.
3, Abb. 3 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil der Vorrichtung nach der
Linie 111-11I in Aibb. 2, Abb. d. eine Ansicht der Einrichtung in verkleinertem
Maßstabe, Abb. 5 einen senkrechten Schnitt des oberen Teiles einer abgeänderten
Bauart der Einrichtung und Abb.6 eine Ansicht der in Abb.5 dargestellten Bauart
der Einrichtung in kleinerem Maßstabe.
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ach den Abb. r bis q. setzt sich das Gehäuse des Dampferzeugers oder
Erhitzers aus
drei übereinander angeordneten Teilen a,
b, c
zusammen. Der untere Teil a ist an seinem oberen Ende in einen nach außen
überragenden Teil d etwas erweitert, der flanschartig zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
ausgestaltet ist. Die Schrauben verbinden den Teil a mit dem Teil
b. Der Boden des Gehäuseteiles a besitzt eine Öffnung e, die
als Einlaß für das zu verdampfende oder zu erhitzende Wasser oder andere zu erwärmende
Flüssigkeiten bestimmt ist. Der Boden ist bei f flanschartig ausgebildet, um den
A.nschluß an ein Zufuhrrohr oder Verbindungsrohr zu ermöglichen. An dem Teil b hängt
eine Kammer zur Aufnahme der als Wärmeträger dienenden Flüssigkeit oder geschmolzenen
Masse. Diese Kammer enthält einen zylindrischen oberen Teil g und einen unteren
Teil, der aus einer Reihe von Teilkammern h besteht, die ein senkrechtes und in
der Mitte des Apparates angeordnetes Rohr j umgeben. Das obere Ende des Rohres j
erstreckt sich in den Gehäuseteil g hinein, und zwar über die Begrenzungswände der
Teilkammern h. Die unteren Enden der Kammern h münden in den Bodenteil des Rohres
j über Durchtrittsöffnungen h. Das untere Ende des Rohres j ist durch einen Boden
abgeschlossen, in den ein Stopfen l eingeschraubt ist. Der Stopfen l ermöglicht
im Bedarfsfalle die Abführung der Wärmeträgerflüssigkeit. Der obere Teil des zylindrischen
Gehäuseabschnittes g ist mit einem gewölbten Teile m und einer ringförmig ausgebildeten
Kappe n versehen. Die Kappe zz läuft in ein mittleres senkrechtes Rohrstück o aus,
das an seinem unteren Ende eine muldenförmige Prallplatte p aufweist. Der Gehäuseabschnitt
g kann mit dem Gehäuseteil b aus einem Stück hergestellt sein und ist dann durch
Rippen q mit dem Teil b in Zusammenhang gebracht. Es ist jedoch auch möglich, ohne
daß dadurch der Erfindungsgedanke getroffen wird, eine Herstellung aus mehreren
Teilen vorzunehmen, wobei nur auf sichere Verbindung der einzelnen Teile zu achten
ist. Der ringförmige Raum zwischen den Teilen b und g ist durch; den Gehäuseendteil
c überdeckt, der mit dem Gehäuseteil b verschraubt oder in einer anderen Weise in
festen Zusammenhang gebracht ist. Das Rohr o dient als Führung und Haltestück für
den Tauchbrenner r, der mit Packungsringen s zwecks Verhinderung von Wärme- und
Gasentweichung versehen ist. Die Packungsringe sind so ausgebildet, daß eine Aufundabbewegung
des Brenners Y möglich ist. Die Packungsringe s sind in Nuten des Brennerkörpers
r eingebracht. Aus den Abb. r und 2 ist ersichtlich, daß die Teilkammern h voneinander
durch Zwischenräume getrennt sind, in die das dem Gehäuseteil a zugeführte zu verdampfende
oder zu erhitzende Wasser zweck wirksamen Wärmeaustausches Zutritt hat.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die
Kammer g, h, j
wird mit der Wärmeträgerflüssigkeit aus Blei oder einer anderen
schmelzbarenMassegefüllt. Sowie die Wärmeträgermasse durch die von dem Brenner herrührende
Wärme geschmolzen ist, nimmt die obere Fläche des Schmelzbades die durch Linie Y-Y
in Abb. t angedeutete Lage ein. Wenn die Brennerdüse und ihre Flamme so weit in
-das Innere des Umlaufrohres j hineinragen, wie es in den Abbildungen dargestellt
ist, so entsteht eine Art Mammutpumpenwirkung, indem die in dem Rohr j aufsteigenden
Verbrennungsgase des Brenners die in dem Umlaufrohr befindliche Säule der Wärmeträgerflüssigkeit
leichter machen und ein Überfluten des oberen Randes t vom Rohr
j verursacht. Die geschmolzene Masse wandert dann durch die Teilkammern h
herab und fließt abgekühlt durch die Durchtrittskanäle h in das Rohr j
zurück,
wo es wieder unter den Einfluß der Brennerflamme gerät. Bei Verwendung der Einrichtung
als Dampferzeuger wird das Wasser durch den Einlaß e eingeführt; es steigt dann
innerhalb des Gehäuseteiles a empor und berührt die Wandungen der Heizkammer h.
Der so erzeugte Dampf entweicht in den gebogenen Deckelteil c und wird durch ein
mit dem Bogenrohr u in Zusammenhang stehendes Dampfrohr abgeführt. Das Bogenrohr
u ist, wie aus der Abb. r zu ersehen ist, mit dem Deckelteil c in Zusammenhang.
Der aufwärts gerichtete Wasser- und Dampfstrom innerhalb des Gehäuseteiles a ist
entgegengesetzt dem abwärts gerichteten Strom der Wärmeträgermasse innerhalb der
Teilkammern h gerichtet.
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Eine Vorrichtung zur Abführung der Verbrennungsprodukte besteht aus
einem gebogenen Rohr u' (vgl. Abb. 2 und 3), das sich durch die zylindrische Wandung
des Gehäuseteiles b und aufwärts in die Kappe n der Kammer g erstreckt. Die
Verbrennungsgase wandern nach oben und trennen sich von dem ebenfalls nach oben
gehenden Strom der Wärmeträgerflüssigkeit. Sie gelangen -in den kappenartigen Deckeln,
wobei das Auftreffen auf die muldenförmige Prallplatte p die Umlenkung und Abscheidung
der unter Umständen mitgerissenen Teile der Wärmeträgerflüssigkeit zur Folge hat.
Die Gase entweichen aus dem kappenartigen Deckel u durch das Rohr u', von dem sie
zu einem Vorwärmer oder irgendeiner geeigneten Vorrichtung überführt werden. Der
in der Einrichtung erzeugte Dampf kann für Kraftzwecke, Heizzwecke oder andere Verwendungsz
-,vecke
gebraucht werden. Zur Entfernung der Unreinigkeiten der geschmolzenen Wärmeträgermasse,
besonders bei Verwendung von Blei, dient ein im allgemeinen durch einen Deckel v
geschlossenes Handloch, das in der Höhenlage des oberen Endes vom Rohr j angeordnet
ist.
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Aus der Abb. 4 ist zu ersehen, daß die Einrichtung von Stützsäulen
w getragen wird. Ein gebogenes Rohr x schließt sich an den Boden des Gehäuseteiles
a an und ist als Verbindungsrohr mit einer Wasserzufuhreinrichtung gedacht. Auf
dem Deckelteil c ist eine Säule y aufgestellt, die das Getriebe 3, 4, 5 zum Heben
und Senken des Brenners r trägt.
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In dem durch die Abb. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Einrichtung
fehlt im Gegensatze zu dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. i der Deckelabschlußteil
c. Bei dieser Ausführungsart wird das offene Ende des Gehäuseteiles b durch die
Kappe m' verschlossen, die mit Rohr o' verbunden ist. Der kappenartige Ansatz m'
ist mit dem Gehäuseteil b, Befestigungsmittel 6 und einer Muff enverbindung bei
m2 verbunden. Nach diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl der Dampfauslaß t' und
der Auslaß für die Verbrennungsprodukte u aus einem Stück mit dem Gehäuseabschnitt
b hergestellt. Die Überführung der Verbrennungsgase in den Auslaß a4 wird durch
einen nach oben gekrümmten Teil 7 gesichert, der gleichzeitig einen zusätzlichen
Schutz gegen das Entweichen von geschmolzener Wärmeträgermasse mit den Verbrennungsgasen
bildet. Genau wie bei der Vorrichtung nach den Abb. i bis 4 ist eine Prallplatte
p mit dem Rohr o' für das Umlenken und Zurückwerfen von geschmolzenen Bleiteilchen
vorgesehen, die durch die aufwallenden Gase mitgerissen werden. Das innere Rohr
j (Abb. 5) besitzt nach innen vorspringende, radiale Rippen, von denen eine durch
8 angedeutet ist. Diese Rippen dienen als Führungsmittel für das Rohr o', das den
Brenner aufnimmt.
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Aus der Abb. 6 ist zu ersehen, daß die in der Abb.5 dargestellte Vorrichtung
durch Säulen w, wi getragen wird. Die Säule w' ist nach oben verlängert und trägt
einen Kranarm ze)2. Eine Winde 9 ist zum Heben und Senken des Brenners
r, der Kappe m' und des Rohres o' vorhanden. Die gesamten Teile werden
durch ein Seil io gehalten.
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Als weitere Beispiele für den Verwendungszweck der Vorrichtung seien
noch im folgenden einige genannt.
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Zur Sublimierung von Schwefel wird die Wärme der entweichenden Verbrennungsgase
zur Vorwärmung und Verflüssigung des Schwefels benutzt. Dieser so vorgewärmte Schwefel
wird dem Einlaß e zugeführt und dann zwecks Sublimierung in dem Erhitzer a erwärmt.
Der sublimierte Schwefel strömt durch den Auslaß u aus. Bei Verwendung der Einrichtung
zur Ölspaltung werden die Öle bei e zugeführt. Die gespaltenen Erzeugnisse strömen
durch u ab.
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Um die zu verdampfende oder zu erhitzende Flüssigkeit in dem Erhitzer
zu einem lang ausgedehnten Lauf zu zwingen, sind Röhren, Ablenkungsrippen oder hin
und her gehende Führungen vorgesehen. Bei weiterer Ausbildung dieses Gedankens ist
durch den umlaufenden Strom der Wärmeträgerflüssigkeit eine schraubenartig gewundene
Rohrführung einzubringen, durch die oder zu der die zu behandelnde oder zu verdampfende
Flüssigkeit hindurch geführt bzw. zugeführt wird.