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Wärmespeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicher mit
einer Kreisleitung, in der ein Verdrängungsspeicher für erwärmte Flüssigkeit und
ein Oberflächenvorwärmer liegen dessen Durchflußmenge unabhängig von der Entnahme
aus der Ringleitung nach der Austrittstemperatur aus dem Oberflächenvorwärmer geregelt
wird. Bei denbekanntenWärmespeicheranlagen dieser Art sind für den Betrieb zwei
Pumpen erforderlich, eine Pumpe, welche die Flüssigkeit in die Kreisleitung hineindrückt,
und eine zweite Pumpe, welche die Bewegung der Flüssigkeit innerhalb der Kreisleitung,
insbesondere durch den Vorwärmer hindurch, hervorruft.
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Demgegenüber besteht die Erfindung in erster Linie darin, daß nur
eine in die Kreisleitung hineinfördernde Pumpe sowie Regelorgane vorgesehen sind,
welche nach der Austrittstemperatur aus dem Vorwärmer die Verteilung des Flüssigkeitsstromes
auf den Vorwärmer und den Flässigkeitsvorratsraum regeln. Eine der beiden bisher
erforderlichen Pumpen wird also durch die Erfindung entbehrlich.
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Die Zeichnungen stellen die Erfindung dar. Bei der Anlage nach Abb.
1 sind der völlig mit Flüssigkeit gefüllte Verdrängungsspeicherraum 1 und der Vorwärmer
2 in die Kreiskitung eingeschaltet, bei welcher die Rohrstücke 3, 4 und 5 die unteren
Teile des Speicherraumes und des Vorwärmers miteinander verbinden. während die Rohrleitungsstücke
6, 7 und 8 den oberen Teil der Ringleitung schließen. Die Pumpe 10 fördert aus einem
Vorratsbehälter II. der z. B. die ungleichmäßig anfallende Flüssigkeit aufzunehmen
vermag, die Flüssigkeit in die erwähnte Ringleitung durch ein Regelorgan I6, welches
dort angeordnet ist, wo die Rohrleitungsstücke 3 und 4 zusammenstoßen. Dieses Regelorgan
16 wird in Abhängigkeit von der Temperatur, die im Vorwärmer erreicht wird, von
einem Thermostaten 15 in der Abflußleitung 6 der erwärmten Flüssigkeit beeinflußt.
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Die Menge der Flüssigkeit, die aus der Kreisleitung in der sich der
Verdrängungsspeieher 1 und der Vorwärmer 2 befindet, entnommen wird, kann durch
das Regelorgan I, 2, welches sich in der Abflußleitung befindet, eingestellt werden.
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Der Heizdampf wird dem Vorwärmer 2 durch die Leitung 13 zugeführt.
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Außerdem ist der untere Teil des Verdrängungssp eichers unmittelbar
oder durch die Leitung 3, von der ein Rohr abgezweigt werden kann, mit dem federbelasteten
Rückschlagventil I 8 verbunden, von welchem eine Leitung zur Saugleitung der Pumpe
IO oder zum Ansaugebehälter II führt.
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Wird bei dieser Anlage durch das Entnahmeorgan I2 gerade so viel
Flüssigkeit abgeführt, wie der Vorwärmer 2 auf volle Temperatur zu erwärmen vermag,
so stellt der Thermostat 15 das Organ I6 derart ein, daß die von der Pumpe 10 geförderte
Flüssigkeit von der Leitung 3 abgesperrt wird. so daß sie nur durch die Leitungen
4 und 5 zu
dem Vorwärmer 2 und aus diesem durch die Leitungen 6
und 7 zu dem Entnahmeorgan 12 gelangen kann.
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Wird dagegen durch das Entnahmeorgan 12 eine größere Flüssigkeitsmenge
entnommen, als der Vorwärmer 2 auf volle Temperatur zu erwärmen vermag, so muß außer
der Flüssigkeit, die den Vorwärmer 2 verläßt, auch noch eine Ergänzuulgsmenge aus
dem oberen Teil des Verdrängungsspeichers I durch die Leitung 8 in die Entnahmeleitung
gelangen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Thermostat t 5 das Regelorgan 16 so
einstellt, daß die von der Pumpe 10 geförderte Flüssigkeit außer in die Leitung
4 auch zum Teil in die Leitung 3 und durch diese in den unteren Teil des Verdrängungsspeichers
I gelangen kann. Ebensoviel Flüssigkeit, wie durch die Leitung 3 unten in den Verdrängungsspeicher
I eintritt. wird aus dem oberen Teil an erwärmter Flüssigkeit durch die Leitung
S herausgedrückt.
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Kann schließlich mehr Flüssigkeit durch den Vorwärmer 2 erwärmt werden,
als gerade durch das Entnahme organ 12 aus der Anlage abgeführt wird, so beeinflußt
der Thermostat 15 das Regelorgan I6 derart, daß die Leitung 3 völlig verschlossen,
der Übertritt der geförderten Flüssigkeit in die Leitung 4 dagegen weit geöffnet
wird. Hierdurch im Zusammenhang mit der starken Drosselung des Flüssigkeitsstromes
am Entnahuneorgan 12 wird in dem Verdrängungsspeicher I ein solcher Überdruck erzeugt,
daß die Kraft der Feder, welche das Rückschlagorgan IS geschlossen hält, überwunden
wird. Dadurch strömt aus dem unteren Teile des Verdrängungsspeichers I 50 viel kalte
Flüssigkeit zur Saugleitung der Pumpe 10 oder zum Ansaugebehälter II zurück, wie
in dem Vorwärmer 2 an Flüssigkeit mehr erwärmt werden kann, als durch das Entnahmeorgan
12 abgeführt wird. Dieser Flüssigkeitsüberschuß über die Verbrauchsmenge tritt durch
die Leitung 8 in den oberen Teil des Verdrängungsspeichers ein, um in den Zeiten
des Mangels an heißer Flüssigkeit für den Verbrauch zur Verfügung zu stehen. DurCh
diesen Eintritt der heißen Flüssigkeit in den oberen Teil des Verdrängungsspeichers
und durch die gleich große Entnahme aus dem unteren Teil des Verdrängungsspeichers
senkt sich die Grenzschicht zwischen kalter und warmer Flüssigkeit im Verdrängungsspeicher.
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Statt des federbelasteten Abschluß organs 18, welches bei einem gewissen
Betriebszustande Flüssigkeit aus dem unteren Teile des Vorratsraumes zur Saugleitung
der Pumpe zurückführen soll, kann auch eine zwangsläufige Steuerung dieses Abschlußorganes
benutzt werden, welche sich besonders dann empfiehlt, wenn die Kreiselpumpe 10 keine
geeignete Kennlinie besitzt.
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Ein solches zwangsläufiges Steuerorgan mit den in Betracht kommenden
Anschlußleitungen ist in Abb. 2 dargestellt. Nach dem gegebenen Beispiel besteht
die ganze Steuerung aus zwei Isolbenschiebern, von denen der untere dem Regelorgan
I6, der obere dagegen dem Regelorgan 18 des Schemas nach Abb. I entspricht. Statt
der Kolbenschieber können auch Ventile benutzt werden, die z. B. durch Schubkurven
zwangsläufig bewegt werden. Die Pumpe 10 fördert die frisch in den Kreislauf einzuführende
Flüssigkeit in das Schiebergehäuse 17. Bei der geeigneten Lage der Schieber ergibt
sich der Betriebszustand, bei dem ein Teil der geförderten Flüssigkeit durch den
Oberflächenvorwärmer 7 strömt.
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Ein anderer Teil tritt in den Vorratsraum ein und verdrängt dadurch
eine entsprechende Menge heißer Flüssigkeit aus dem oberen Teile des Vorratsraumes.
Würde der Schieber noch tiefer stehen, so würde sich der Grenzzustand ergeben, bei
welchem durch den Oberflächenvorwärmer gar keine Flüssigkeit fließt, der Bedarf
an heißer Flüssigkeit also nur durch Verdrängung aus dem Vorratsraum geliefert wird.
Nehmen die Schieber eine etwas höhere Lage ein, als in Abb. 2 dargestellt ist, so
wird der Abfluß aus dem Gehäute 17 zum unteren Teil des Vorratsraumes 1 versperrt,
so daß die geförderte Flüssigkeit nur durch den Oberflächenvorwärmer 2 zum Regelventil
12 gelangen kann. Nehmen die Schieber eine noch etwas höhere Lage ein, so bleibt
der Abfluß zum Oberflächenvorwärmer geöffnet und derjenige zum unteren Teil des
Vorratsraumes geschlossen.
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Außerdem öffnet aber der Schieber 18 den Rückfluß aus dem unteren
Teile des Voratsraumes I zur Saugleitung der Pumpe 10, und zwar um so mehr, je höher
der Schieber steigt.
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Die Betätigung der beiden Schieber 16 und I8, die auf einer gemeinsamen
Kolbenstange, aber in getrennten Räumen des Gehäuses 17 untergebracht sind, kann
lentweder nach Maßgabe der Abfiußtemperatur des Oberf3ächenvorwärmer von Hand oder
in Abhängigkeit vom Thermostaten 15 geschehen.
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Bedingung für-die schichtenweise Lagerung mit einer scharf erkennbaren
Grenzschicht ist ein wirbelfreier Ein und Austritt der Flüssigkeit beim Vorratsraum.
Dies kann ohne SChwierigkeit erreicht werden, indem man die Flüssigkeit durch Kegel:-
oder Scheibendiffusoren von an sich bekannter Ausführungsart in den Flüssigkeitsvorraum
eine und aus Ihm austreten läßt. Die geringe Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit
die Diffusoren verläßt, ruft eine Durchwirbelung des Flüssigkeitsinhaltes. des Vorratsraumes
nicht
mehr hervor Auch kann man zur weiteren Beruhigung der Flüssigkeitsströmungen im
oberen und unteren Teile des Vorratsraumes waagerechte gelochte Bleche. wie sie
in Abb. 1 angedeutet sind, vorsehen.
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Der Vorratsraum I stellt nichts weiter als einen großen Behälter
dar, der am besten als Zylinder mit senkrechter Achse ausgeführt wird, und in welchem
sich keinerlei Einbauten befinden, die der Zerstörung oder Verstopfung ausgesetzt
sind. Eine Reserve wird daher für diesen Vorratsbehäher im allgemeinen nicht erforderlich
sein. Anders liegen die Verhältnisse beim Oberliächenvorwärmer 2, der in manchen
Betrieben häufiger gereinigt und bei dem unter Umständen auch gelegentlich Rohre
ausgewechselt werden müssen. In solchen Fällen wird es sich empfehlen, einen oder
unter Umständen auch zwei weitere Vorwärmer als Reser,re vorzusehen. Diese können,
wie Abb. 3 dies zeigt. zwischen die Leitungsstücke 5 und 6 absperrbar eingeschaltet
werden, so daß man ohne Betriebsunterbrechung den einen Oberflächenvorwärmer einschalten
und den anderen ausschalten kann. Dies ist ein Vorteil gegenüber den bisher bekannten
Speicheranlagen mit Vorwärmern, die bei irgendeiner Betriebsstörung gleich ganz
außer Betrieb genommen werden müssen. Bei einer Einrichtung nach Abb. 3 kann der
Vorratsraum 1 ohne Betriebsunterbrechung mit jedem der angeschlossenen Oberflächenvorwärmer
2 zusammenarbeiten. Außerdem hat die Einrichtung noch den weiteren Vorteil, daß
man in Zeiten, in denen es erwünscht scheint, um vorübergegend besonders große anfallende
Abdampfmengen verwerten zu können, auch beide Oberflächenvorwarmer 2 einschalten
und auf die Weise in kurzer Zeit erhebliche Mengen heißer Flüssigkeit speichen kann.
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Die heiße Flüssigkeit, welche dem oberen Teil des Vorratsraumes zugeführt
wird, um in ihm gespeichert zu werden, wird in dem Vorratsraume, den man leicht
gut gegen Wärmeabgabe isolieren kann, einen irgendwie in Betracht kommenden Temperaturabfall,
auch wenn sie erst nach Stunden oder gar erst am anderen Tage aus ihm entnommen
wird, nicht erleiden. Sollten die Verhältnisse jedoch im Sonderfalle besonders ungünstig
liegen, so besteht die Möglichkeit, den Temperaturverlust durch nochmaliges Aufwärmen
im Oberflächenvorwärmer wieder auszugleichen. wenn man die Anordnung nach Abb. 4
trifft. Diese unterscheidet sich von der Anordnung nach Abb. 1 dadurch, daß durch
Anwendung der selbsttätigen Rückschlagventeile 19 und 20 ein Aufladen des Vorratsraumes
mit heißer Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 20 hindurch in gleicher AVeise
möglich ist wie bei der Anordnung nach Abb. 1. Wird dagegen zusätzliche heiße Flüssigkeit
dem oberen Teile des Vorratsraumes l entnommen, so kann diese nicht durch das Rückschlagorgan
20 hindurch zum Regelorgan 12 gelangen, sondern nur durch das Rückschlagorgan 19
hindurch, welches diese aus dem Vorratsraume entnommene Flüssigkeit nochmals durch
den Oberflächenvorwärmer führt. und zwar je nachdem, wo man die Leitung 21 münden
läßt, entweder durch den ganzen Oberflächenvorwärmer oder, wie es ifl Abb. 4 dargestellt
ist, nur durch die obere Hälfte.
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Dadurch. daß gegenüber den bekannten Einrichtungen die Zahl der erforderlichen
Pumpen um eine vermindert, also auf die Hälfte gebracht wird, tritt eine Verminderung
des Verschleißes, eine Ersparnis an Gestehungskosten und vor allem eine Vereinfachung
der Überwachung ein. Auch die Möglichkeit von Betriebsstörungen wird vermindert,
wenn die Zahl der sich bewegenden Teile kleiner wird. Erweicht wird dieser Vorteil
bei der Erfindung lediglich dadurch. daß ein sowieso erforderliches Regelorgan etwas
anders und vollkommener ausgestaltet wurde.
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Der Gegenstand der Erfindung kann im besonderen auch in chemischen
Fabriken, z. B.
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Chlorkaliumfabriken, in denen große Mengen Löselage zu erwärmen sind,
mit Vorteil angewandt werden.