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Großwasserraumspeicher Die Erfindung bezieht sich auf Großwasserraumspeicher
nach Patent 5¢o 410, welchen außer Dampf größere Mengen Wasser entnommen bzw. zugeführt
werden sollen und welche einen besonderen, zur Dampfentwicklung dienenden Großwasserraum
aufweisen, der' von dem Wasserentnahme- bzw. Zuführungsraum getrennt gehalten ist,
um zu vermeiden, daß durch die Entnahme und Zuführung des Wassers der Inhalt des
Großwasserraumes hinsichtlich Mengen und Temperatur nennenswert beeinflußt wird.
Die Einrichtung des Patents 540510 ermöglicht diesen Zweck dadurch, daß der Speicherraum
dreifach unterteilt ist und die Dampfverteilungsdüsen sich über den Großwasserraum
und den davon getrennten Speiseraum erstrecken. Gemäß der vorliegenden Erfindung
soll der gleiche Zweck bei einfacherer Einrichtung des Speichers erreicht und die
Möglichkeit geschaffen werden, mit nur zwei Speicherabteilungen auszukommen. Dies
kann erfindungsgemäß je nach der Art der Anlage in verschiedener Weise erreicht
werden. Im allgemeinen wird man die Einrichtung so treffen, daß die Erhitzung des
dem Speicher zugeführten Frischwassers in dem Großwasserraum erfolgt und zwischen
diesem und einem von ihm durch Zwischenwände und Überlauf getrennten, das Frischwasser
aufnehmenden Ausgleichsraum dauernd oder zeitweise ein Wasserkreislauf, z. B. durch
Umwälzpumpe, unterhalten wird, wobei das Heißwasser entweder dem Großwasserraum
oder dem Speiseraum entnommen werden kann.
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Die dazu dienende Einrichtung kann, wie aus einigen in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen ersichtlich ist, wiederum verschieden
sein, je nachdem die Kesselanlage mit oder ohne Rauchgasv orwärmer arbeitet usw.
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So zeigt z. B. die Abb. i der Zeichnung eine Anlage ohne Rauchgasvorwärmer,
bei welcher der Speicher a entweder unmittelbar aus der Hauptdampfleitung b über
das Druckminderventil c oder mit Abdampf über die Leitung d geladen werden kann.
Der Speicherraum ist durch die Zwischenwand e mit überlauf in. den Großwasserraum
f und den Speise-oder Ausgleichsraum g geteilt. Beide Räume stehen unten durch eine
Leitung h mit Umwälzpumpe i miteinander in Verbindung. Der Großwasserraum t enthält
außerdem die Dampfverteilungsvorrichtung h, während der Ausgleichs- oder Speiseraum
g mit dem Kessel L über die Leitung m mit Heißspeisepumpe tz verbunden
ist und in denselben außerdem eine Zweigleitung o der Kaltspeisepumpep angeschlossen
ist. Die Kaltspeisepumpe
p dient ferner zur unmittelbaren Speisung
des Kessels L mit Frischwasser über die Leitung q. Die Regelung der Speisung erfolgt
durch vom Dampfdruck des Kessels selbsttätig gesteuerte VentileY,s,t, von denen
das in der Heißspeiseleitung m vorgesehene Ventilr öffnet, wenn der Kessel -eine
bestimmte unternormale Druckgrenze erreicht, während das in der Kaltspeiseleitung
q des Kesselst vorgesehene Ventil bei normalem und übernormalem Kesseldruck offen
ist, bei sinkendem Druck dagegen schließt, das in die Kaltspeiseleitung o des Speichers
eingebaute Ventil l aber nur bei übernormalem Kesseldruck offen ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während die Umwälzpumpe den Wasserkreislauf
zwischen den Abteilungen/ und g dauernd unterhält, fördert die Kaltspeisepumpe p
bei normaler Kesselbelastung nur das der Verdampfung entsprechende Frischwasser
zum Kessell, während die Ventiler und t geschlossen sind. Sinkt jetzt der Dampfdruck
infolge übernormaler Kesselbelastung, so schließt das Ventils, während das Ventil
r öffnet, so daß jetzt heißes Wasser aus der Abteilung g in den Kessel eingeführt
wird, wobei sich der Wasserspiegel in der Abteilung g allmählich senkt. Der Inhalt
des Großwasserraumes bleibt also von der Wasserentnahme unberührt. Bei nun folgender
Zeit geringer Kesselbelastung dagegen bleibt das Ventil r geschlossen, während die
Ventile s und t beide offen sind. Die Pumpe p fördert also gleichzeitig sowohl das
der Verdampfung entsprechende Wasser in den Kessel l wie auch nach Maßgabe des Dampfüberschusses
größere Wassermengen in den Raumg. Aus diesem wird das Frischwasser unten durch
die Umwälzpumpe l sofort wieder abgesaugt und in den Großwasserraum f eingeführt,
in dem es durch den einströmenden Dampf erhitzt wird. Das heiße Wasser fließt dabei
über den oberen Rand der Zwischenwand l in die Abteilung g zurück, so daß diese
sich allmählich mit heißem Wasser füllt und nur unten eine geringe Schicht kälteren
Wassers aufweist. Dieses wird bei nunmehr wieder einsetzender Spitzenbelastung sofort
abgesaugt und in den Großwasserraum gefördert, wo es sich mit den großen Mengen
heißen Wassers mischt, ohne dessen Temperatur nennenswert herabsetzen zu können.
Da außerdem kein Frischwasser jetzt weiter zugeführt wird, bleibt somit der Inhalt
des Großwasserraumes von der Wasserzufuhr und Entnahme nahezu unbeeinflußt. Wenn
zwischen die Zeiten der Ladung und Entladung des Speichers eine Zeit normaler Kesselbelastung
fällt, so wird das dauernd umgewälzte Speicherwasser bei Einsetzung der Spitzenbelastung
in beiden Abteilungen gleiche Temperatur haben, und eine Beeinflussung des Inhaltes
des Großwasserraumes wird durch die Wasserentnahme überhaupt nicht erfolgen.
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Falls die Kesselanlage mit Rauchgasvorwärmer arbeitet, darf natürlich
die Förderung der Kaltspeisepumpe durch den Rauchgasvorwärmer in Zeiten von Spitzenbelastung
nicht unterbrochen werden. In diesem Fall wird man die Einrichtung nach Abh.2 verwenden,
welche von derjenigen der Abb,. i nur insofern abweicht, als in die Umwälzpumpenleitung
h ein vom Dampfdruck gesteuertes Ventil u eingebaut ist, das lediglich geschlossen
bleibt, sobald der Dampfdruck infolge Spitzenbelastung des Kessels unter den Normaldruck
sinkt. Das in die Kaltspeiseleitung o des Speichers eingebaute Ventil t wird dabei
vom Dampfdruck in der Weise gesteuert, daß es auch in Zeiten von Spitzenbelastung
nicht vollständig schließt, sondern stets noch so weit offen bleibt, daß die für
die Sicherheit des Rauchgasvorwärmers unerläßlichen Wassermengen stets durch den
Rauchgasvorwärmer hindurchgehen. Die Wirkung ist alsdann folgende: In Zeiten normaler
Kesselbelastung speist die Pumpe p wiederum Frischwasser ausschließlich in den Kessell.
Wenn nach Sinken des Dampfdruckes infolge hoher Spitzenbelastung das Ventils geschlossen
und das Heißspeiseventil r offen ist, öffnet das Ventil t nur so weit, als zum Durchlaß
der für die Erhaltung des Economisers unbedingt nötigen Wassermengen erforderlich
ist. Diese geringen und verhältnismäßig heiß werdenden Wassermengen mischen sich
alsdann mit den großen Wassermengen im Raum g, so daß dessen Temperatur nur ganz
allmählich heruntergeht. Das Ventil u der Umwälzpumpe ist dabei dauernd geschlossen,
so daß der. Inhalt des Raumes f von der Wasserbewegung unberührt bleibt. Wenn jetzt
in Zeiten geringer Kesselbelastung das VentilY wieder geschlossen, s dagegen wieder
offen ist, so öffnet gleichzeitig das Ventil t der Speicherkaltspeiseleitung o vollständig,
so daß nunmehr reichliche Wassermengen nach Maßgabe des Dampfüberschusses in den
Raum g gelangen. Gleichzeitig hat aber das Ventil u der Umwälzleitung h geöffnet,
so daß nunmehr die Erwärmung des Wassers in der gleichen Weise vor sich geht, wie
vorher mit Bezug auf Abb. i beschrieben worden ist.
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Wenn man eine Abkühlung des Wassers im Raumg in Zeiten von Spitzenbelastung
vollkommen verhindern will, so kann man die Ventile s und i natürlich auch
so steuern, daß in Zeiten von Spitzenbelastung die geringen, für die Erhaltung des
Economisers nötigen Wassermengen unmittelbar über das
Ventil s in
den Kessel gelangen, während t geschlossen bleibt, so daß gleichzeitig Heißwasser
gleichbleibender Temperatur aus dem Raum g in den Kessel gefördert wird.
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Um gänzlich zu vermeiden, daß in Zeiten von Spitzenbelastung Economiserwasser,
wenn auch von erhöhter Temperatur, überhaupt in den Kessel gelangt, kann man auch
in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise vorgehen, bei welcher der Speiseraum g des
Speichers a als Verdrängungsspeicherraum ausgebildet ist. Die Entnahme des Heißwassers
erfolgt alsdann aus dem Großwasserraum durch die Leitung in, mit Heißspeisepumpe
n1 und vom Dampfdruck gesteuerten Ventil t-f, das anspricht, sobald der Druck im
Kessel unter den Normaldruck sinkt. Auch hier ist in die Umwälzpumpenleitung lt
ein vom Dampfdruck gesteuertes Ventil tt eingebaut, das geschlossen wird, sobald
die Speisung des Kessels mit Heißwasser einsetzt. Die Kaltspeisepumpe ist wiederum
einmal über das Ventils mit dem Kessel und das andere Mal über das Ventil t mit
dem Speiseraum g des Speichers verbunden. Die Steuerung des Ventils t erfolgt dabei
in der Weise, daß es lediglich in Zeiten der Spitzenbelastung des Kessels öffnet.
Außerdem ist in die Speiseleitung o des Speichers ein von einem Schwimmer v des
Großwasserraumes gesteuertes Ventil w neingebaut, das in nachstehend ersichtlicher
Weise auf Erhaltung des Wasserstandes im Großwasserraum hinarbeitet. Das Kaltwasser
wird in den Speiseraum g des Speichers in der Weise eingeführt, daß es sich mit
dem darin enthaltenen Heißwasser nicht mischen kann. Die Wirkungsweise ist folgende:
In Zeiten normaler Kesselbelastung speist die Pumpe p Frischwasser lediglich nach
Maßgabe der Verdampfung in den Kessen. Steigt jetzt der Dampfdruck infolge geringer
Belastung, so öffnet das Ventile der Umwälzpumpenleitung lt, und während die Pumpe
p lediglich das der Verdampfung entsprechende Wasser in den Kessel fördert, wird
der Dampfüberschuß dazu benutzt, den Speicherinhalt unter dauernder Umwälzung desselben
zu erhitzen. Das Ventil t bleibt dabei geschlossen. Sinkt jetzt der Dampfdruck im
Kessel infolge Überbelastung, so öffnet das Ventil r, der Heißspeiseleitung ml,
während das Ventil s schließt und gleichzeitig das Ventil t öffnet. Die Kaltspeisepumpe
p fördert also kaltes Wasser nunmehr in den unteren Teil des Verdrängungsraumes
g, aus dem oben heißes Wasser in den GroßWasserraum nach Maßgabe der Entnahme von
Heißwasser aus diesem Raum übertritt, wobei der Schwimmerv dafür sorgt, daß der
Wasserstand im Großwasserraum unverändert bleibt. Da kaltes Wasser aus dem Verdrängungsraum
g in den Großw asserraum f nicht übertreten kann, so bleibt auch jetzt dessen Wasserinhalt
von der Zuführung und Entnahme des Wassers hinsichtlich Temperatur und Menge nahezu
unbeeinflußt.
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Es gibt aber auch Fälle, wo es nicht möglich ist, die Erhitzung des
Speisewassers in den Großwasserräumen vorzunehmen, z. B. wenn es sich um eine Anlage
handelt, bei welcher der Kessel ausschließlich mit heißem Speicherwasser, jedoch
niemals finit vorgewärmtem Wasser gespeist werden soll. In solchen Fällen kann der
Zweck der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß der Kreislauf zwischen einem
nicht beheizten Großwasserraum und einem beheizten Ausgleichsraum unterhalten wird.
Ein Beispiel dieser Art ist in Abb.4 in Anwendung auf eine Anlage dargestellt, bei
welcher der Kessel als Großspeiseraumkessel ausgebildet ist.
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Gemäß dieser Darstellung wird das von der Pumpen über das Ventilt'
nach Maßgabe des Dampfdruckes im Kessel geförderte vorgewärmte Wasser in den Ausgleichsraumg
ö'ben eingeführt und durch die Verteilungsleitung x verteilt, so daß es sich mit
dem vorhandenen Wasser sofort mischt und durch den unten eingeführten und durch
die Verteilungsleitung h verteilten Dampf erhitzt wird. Zwischen den Räumen/ und
g findet gleichzeitig die Umwälzung mittels der Pumpe i statt. Die Heißspeisepumpe
tt entnimmt gleiche Mengen Wasser dein Raumg, als ihm von der Pumpe p zugeführt
werden, und führt sie über das gleichfalls vom Dampfdruck gesteuerte Ventilr zum
Kessell', der als Großspeiseraumkessel ausgebildet ist.
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Die Wirkungsweise ist dabei folgende: Im Normalbetrieb führt die Pumpen
dem Kessel die der Verdampfung entsprechende Menge Heißwasser zu, die im Raum g
durch die Pumpe p ersetzt und durch aus der Kesseldampfleitung ausströmende entsprechende
Dampfmengen erhitzt wird. Das'Speicherwasser wird dabei dauernd umgewälzt. Sinkt
jetzt der Dampfdruck im Kessel, so wird die von der Pumpe in den Speiseraumg geförderte
Wassermenge gegebenenfalls bis auf die für die Erhaltung des Economisers unerläßliche
Menge beschränkt, wobei die zuströmenden Kesseldampfmengen entsprechend abnehmen.
Die aus dem Raum g durch die Pumpen in den Kessel eingeführten Wassermengen werden
trotz größerer Verdampfung in gleichem Maße beschränkt, und das fehlende Wasser
wird aus dem Kesselvorrat verdampft, so daß jetzt der erzeugte Dampf größtenteils
den Verbrauchern zugute kommt. Steigt der Dampfdruck im Kessel infolge unternormaler
Belastung, so werden dem
Speicher entsprechende größere Wasser-
oder Dampfmengen zugeführt und gleiche Wassermengen entnommen und in den Kessel
geleitet, der somit wieder aufgeladen wird. Ein im Speicherraum g angeordneter,
das Ventil t' unabhängig vom Dampfdruck beeinflussender Schwimmer kann in bekannter
Weise dafür sorgen, daß das infolge Dampfentnahme im Speicher schwindende Wasserersetzt
wird.
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Es versteht sich von selbst, daß gleiche oder ähnliche Einrichtungen
auch bei anders geschalteten Anlagen Verwendung finden können, bei welchen eine
Regelung im Sinne der Erfindung möglich erscheint.