-
Wärmespeicheranlage mit Entladung durch Entnahme von Heißwasser und
Dampfentwicklung aus demselben Gegenstand des Hauptpatents ist eine Wärmespeicheranlage,
bei der die Entladung des Speichers dadurch erfolgt, daß ihm Heißwasser entnommen
wird, das in Räumen niedrigeren Druckes zur Dampfentwicklung unter gleichzeitiger
Druckabnahme herangezogen wird. Nach dem Hauptpatent ist dieser Raum niedrigeren
Druckes, in dem die Dampfentwicklung stattfindet, mit einer Leitung verbunden, die
Niederdruckverbrauchern Dampf zuführt, und deren konstant zu haltender Druck maßgebend
ist für die Heißwasserzufuhr zu dem Dampfentwicklungsraum. :Manche Arten von Dampfverbrauchern,
insbesondere Kocher für Cellulose o. dgl., benötigen nun anfangs geringen, später
steigenden Dampfdruck, wodurch die Ausnutzung von Gefällespeichern zur Unterstützung
der Lieferung erschwert wird, da diese bekanntlich zu Anfang hohen Dampfdruck haben,
der im Laufe der Entladung fällt.
-
Erfindungsgemäß soll nun der Dampfentwicklungsraum mit Verbrauchern
in Verbindung stehen, die veränderlichen, insbesondere steigenden Dampfdruck benötigen,
und das Ventil soll in Abhängigkeit von dem in den Dampfverbrauchern benötigten
veränderlichen Dampfdruck die Heißwasserzufuhr zum Entwicklungsraum regeln. Hierdurch
wird erreicht, daß im Speicher selbst konstanter Druck bestehen bleibt und daß die
zur Entladung herangezogene Wassermenge jeweils bis zu dem Druck voll ausgenutzt
wird, der in dem nämlichen Zeitpunkt in den Verbrauchern benötigt wird. Dadurch
ist es möglich, trotz des steigenden Druckbedarfs der Kocher oder sonstigen angeschlossenen
Verbraucher das Speichergefälle wenigstens zum Teil bis zu dein geringen Anfangsdruck
der Verbraucher ausnutzen zu können.
-
Da während der Entladung der Verbrauchsdruck steigt, so ergibt sich,
daß das im Dampfentwicklungsraum anfallende Wasser zunächst geringere und allmählich
steigende Temperatur erhalten wird. Erfindungsgemäß soll daher dieses Wasser schichtweise
aufgespeichert werden und kann dann zur nochmaligen Dampfabgabe in .einem nachgeschalteten
zweiten Verdampfer herangezogen werden, wenn wieder eine neue Periode des Dampfbedarfs
von geringem Druck einsetzt. Die Aufwärmung dieses auf verschiedene Temperaturen
abgekühlten @Vassers auf die Höchsttemperatur des Hauptspeichers erfolgt vorteilhaft
stufen-%veise durch Entnahmedampf verschiedenen Druckes, wobei das Wasser jeweils
in der Stufe Wärme aufzunehmen beginnt, deren Temperatur höher ist als die des jeweils
durchströmenden
Wassers. Hierdurch erfolgt eine selbsttätige Regelung der Dampfabgabe zwecks Wasseraufwärmung.
-
In der Zeichnung sind verschiedene Schaltschemata und Diagramme zur
Klarstellung der Erfindung gezeigt, und zwar zeigt Abb.i ein Schema einer Anlage
mit einstufiger Dampfentwicklung, Abb. 2 ein Diagramm hierzu, Abb. 3 eine Anlage
mit einstufiger Dampfentwicklung, aber mehrstufiger Dampfaufwärmung, Abb.4 eine
Anlage mit mehrstufiger Dampfentwicklung.
-
Der Speicher i, der sowohl durch Dampf als auch durch Heißwasser oder
Rauchgase beheizt sein kann, ist wasserseits durch die Leitung 2 mit einem Dampfabscheidungsraum
3 verbunden. An diesen ist dampfseitig eine Leitung 4 angeschlossen, die zu den
Kochern 5 und 6 führt. Der Kocher 5 wird außerdem durch Absperrventil 8 aus der
Leitung 9 mit Frischdampf oder Dampf höherer Spannung zum Fertigkochen versorgt.
Die beiden Leitungen münden beim Kocher 5 in eine Dampfzuführung io zurn Kocher,
wobei die Zuführungen zweckmäßig mit Rückschlagventilen i i oder 12- in beiden oder
einer von beiden Leitungen versehen sind. Beim Kocher 6 sind getrennte Zuführungen
zu den Beheizungseinrichtungen gezeigt. In diesem Falle kann das Rückschlagventil
i :z in der Leitung höheren Druckes fortfallen. Das im Behälter 3 bei der Entladung
anfallende Wasser kann bei genügender Größe des Behälters in diesem selbst oder
in einem angeschlossenen Speicher 22 verbleiben. Es kann später zu beliebigen Zwecken,
z. B. zur Kesselspeisung durch Leitung 2o und als Warmwasser für Verbraucher ai,
Verwendung finden, oder es kann zur Ladung des Hauptspeichers i bei Wärmeüberschug-
durch die Pumpe 13 und Leitung 14 mit Verteiler 15 zurückgeführt werden.
-
Die Ladung des Speichers erfolgt entweder mit Dampf, der im Kessel
23 erzeugt, durch den Überhitzer 24 und die Kraftmaschine 25 und Leitung 26 dem
Speicher zugeführt wird, oder unmittelbar durch Heißwasser, das aus denn Kessel
23 durch die Überlaufleitung 27 in den Speicher gelangt. Die Speisung des Kessels
23 kann durch die Leitung 2o und Speisepumpe 28 mit Warmwasser aus dem Speicher
erfolgen oder durch Leitung 29 über das Rückschlagventil3o aus dem Speisewasserbehälter
31. Auch die Pumpe 13 zur Wasserladung des Speichers i kann über die Leitung
2o Wasser aus dem Behälter 31 erhalten.
-
Abb.2 zeigt im Diagramm die Wirkung der Einrichtung. Als Abszisse
ist die Zeit, als' Ordinaten sind die Drücke angenommen. Der Druck p im Kocher steigt
allmählich bis zum Höchstwert pK, bei welchem das Fertigkochen stattfindet. Die
Entspannung des dem Speicher entnommenen Wassers kann demgemäß bis dicht an den
Kocherdruck heran erfolgen. Die schraffierte Fläche zeigt, um wieviel der Speicher
weiter entladen werden kann, als wenn er unter unmittelbarer Dampfabgabe durch die
Leitung 32 an die Leitung 9 zum Ankochen mit herangezogen worden wäre. In diesem
Falle wäre das aasnutzbare Gefälle nur A p.
-
Um zu erreichen, daß im Entspannungsl:ehälter 3 stets ein etwas höherer
Druck als im Kocher herrscht, daß aber dennoch die Ausnutzung soweit als möglich
erfolgen kann, ist das in der Überlaufleitung 2 befindlich, Ventil 33 derart beeinflußt,
daß es eine bestimmte Druckdifferenz zwischen Kocher und Entspannungsraum 3 einstellt.
Zu diesem Zweck wird man enge, den Druck übertragende Leitungen 34 von den Kochern
bis zum Ventil heranführen oder auch die Druckänderungen in der zu den Kochern führenden
Leitung 4 selbst benutzen.
-
Die Einrichtung nach der Abb. i setzt voraus, daß die Behälter 3 und
22 unter Umständen fast so groß sind wie der Speicher i, was die Anlagekosten wiederum
heraufsetzt.
-
Vorteilhaft ist es daher, wenn man, wie in Abb.3. gezeigt, den Speicher
als Verdrängungsspeicher 1 6 ausführt, dessen oberem Teil das Heißwasser entnommen
und durch Leitung 2 zum Behälter 3 geführt wird, während im unteren Teil das Wasser
aus dem Behälter 3 durch die Pumpe 17 gleichzeitig in einer solchen. Menge zugeführt
wird, däß ein bestimmter höchstzulässiger Wasserstand im Behälter 3 nicht überschritten
wird. Die Ladung des Speichers kann wiederum auf die bekannten Arten erfolgen, durch
die Verdrängungsspeicher in, üblicher Weise geladen werden, also durch direkte Beheizung,
durch Umwälzung über Vorwärmer, bei denen auch die stufenweise Aufwärmung Verwendung
finden kann.
-
Zur Wiedererwärmung bei Rückführung in den Speicher strömt das Wasser
durch Leitung 18 und Pumpe ig zu den Vorwärmern 35, 36, 3.7, die mit stufenweise
entnommenem Anzapfdampf in bekannter Weise aus der Kraftmaschine 25 versorgt werden
(Alb. 3). Der Wasserdurchlauf wird durch den Thermostaten' 38, der auf das Regelventil
39 oder auf die Pumpe i9 wirkt, auf konstanter Temperatur gehalten.
-
Da die Kocher steigenden Druckbedarf haben, wird' das im Dampfentwickler
3 anfallende Wasser zunächst eine niedrige Temperatur entsprechend dem niedrigen
Oberdruck,
beim Ankochen jedoch höhere Tetnperatur entsprechend
dem gestiegenen Kocherdruck erhalten.
-
Bei dieser Anordnung ist der Behälter 3 als entsprechend großer Speicher
ausgeführt, in dem das aus dem Hauptspeicher 16 durch die Leitung 2 übergetretene
Wasser gesammelt werden kann. In dem stehenden Speicher bleibt das kälteste Wasser
unten, und es schichtet sich das Wasser mit steigender Temperatur darüber. Die neben
dem Behälter angeordnete Linie zeigt in Abhängigkeit von der Behälterhöhe den Verlauf
der Wassertemperaturen t. Für die weitere Ausnutzung der Speicherfähigkeit ist nun
nach Abb. 4 die Anordnung so getroffen, daß, nachdem ein Kocher fertig gekocht war,
ein anderer wiederum aus der Leitung 4 Dampf zum Ankochen entnimmt. Das Regelventil
2 läßt zunächst kein heißes Wasser hinzutreten, sondern der neu angestellte Kocher
entnimmt den Dampf aus dem Wasserinhalt des Behälters 3 so lange, als der Druck
im Behälter höher ist als der Kocherdruck. Hierdurch wird der gesamte Wasserinhalt
des Behälters 3 auf die niedrigste zum Ankochen benötigte Temperatur entladen,-
vorausgesetzt, daß der Kocherdruck erst dann anfängt zu steigen, wenn die Speicherfähigkeit
des Behälters 3 zu Ende ausgenutzt ist und der Heißwasserzusatz aus dem Speicher
16 durch die Leitung 2 bereits begonnen hat.
-
Geht nun die Ladung mittels der Pumpe 17
erst vor sich, nachdem
die Entladung des Behälters 3 bereits erfolgt ist, so hat diese tatsächlich nur
eine konstante Druckdifferenz zu überwinden. Muß jedoch zu anderen Zeiten die Ladung
stattfinden oder genügt der Dampfbedarf der später angeschalteten Kocher nicht zur
restlosen Entladung des Wassers im Behälter 3, so wird vorteilhaft noch die weitere
Entladevorrichtung 42 angeordnet, in der in gleicher Weise das aus dem Behälter
3 durch die Leitung 43 zutretende Wasser entspannt wird. Vorteilhafterweise werden
die Verbraucher niedrigeren Druckbedarfs 46 an die vom Entspannungsbehälter 42 abgezweigte
Leitung 47 angeschlossen. In der Leitung 45 befindet sich vorteilhaft ein nach der
Leitung 4. hin öffnendes Rückschlagventil sowie ein nach der Leitung 47 hin öffnendes
Dampfminderventil, (las den Dampfverbrauch von 46 deckt, wenn die Wasserzufuhr durch
Leitung. 43 nicht zur Deckung ausreicht.