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Luftkühler für Einwegoberflächenkondensatoren mit durch Rohrstützbleche
unterteilten Abschnitten Die Erfindung betrifft einen Luftkühler für Einwegoberflächenkondensatoren
mit durch Rohrstützbleche unterteilten Abschnitten, durch welche die Luft und unkondensierbaren
Gase über die ganze Kondensatorlänge vom warmen zum kalten Rohrbündelende geleitet
werden.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen für den Luftkühler
ein besonderes Rohrbündel vorgesehen ist, welches ausschließlich der Kühlung der
Luft und unkondensierbaren Gase dient, die an einem warmen Ende des Luftkühlers
zugeleitet und nach Durchlaufen eines zickzackförmigen Weges am anderen kalten Ende
abgesaugt werden. Es sind auch schon durch Rohrstützbleche unterteilte Kondensatoren
mit Luftkühlern bekannt, denen die Luft radial zuströmt und aus welchen sie in einen
zentralen Luftkanal gelangt, aus dem die Luft alsdann zum Absaugestutzen geleitet
wird.
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Gemäß der Erfindung werden die Luftkühlerabschnitte mit einem zentralen
Luftkanal derartig verbunden, daß die- Luft aus dem Luftkühlerabschnitt am warmen
Ende zunächst dem zugehörigen zentralen Luftkanal zuströmt, danach durch Öffnungen
in den folgenden Kühlerabschnitt abgedrängt wird, aus welchem sie erst nach Umspülung
des diesem Luftkühlerabschnitt zugeordneten Röhrenbündelteiles unter wiederholter
Einwäxtsführung zum Luftkanal und Abdrängung in den nächsten Kühlerabschnitt schließlich
zum letzten Kühlerabschnitt am kalten Ende und über den entsprechenden Luftkanal
zum Luftabsaugstutzen gelangt.
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Hierbei ergeben sich für die Ausnutzung der Kühlwirkung besonders
günstige Strömungsverhältnisse, indem die Luft radial frei zum Luftkühler auf kurzem
Wege zuströmen und aus dem am warmen Ende des Rohrbündels liegenden Luftkühlerabschnitt
nicht durch den zentralen Luftkanal unmittelbar zur Absaugeöffnung gelangen kann,
sondern erst noch über die nachfolgenden kälteren Abschnitte nacheinander hinwegströmen
muß.
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Die Erfindung -ist durch die Zeichnungen beispielsweise in einer Ausführungsform
dargestellt.
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Fig. z ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform des Kondensators
gemäß der Erfindung. Fig. z und 3 sind Querschnitte nach den Linien II-II und III-III
der Fig. z.
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Fig. 4 ist eine Ansicht, -teilweise im Schnitt, eines Einlaßwassergefäßes.
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Fig. 5 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des Auslaßwassergefäßes.
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Fig. 6 ist ein Schnitt der Kondensatorwärmkammer nach der Linie IV-IV
der Fig. z.
Gemäß der Zeichnung zeigt Fig. i einen Kondensator mit
einem Mantel io, der mit einem Einlaß ii für den zu kondensierenden Dampf und einem
Auslaß 12 für die Flüssigkeit oder die kondensierten Medienversehen ist. An jedem
Ende des Gehäuses io ist ein Röhrenblech 13 und dazwischen ein Satz von Kühlröhren
14 angebracht, der sich in der Längsrichtung durch das Gehäuse erstreckt. Vorzugsweise
ist der Röhrensatz 14 bezüglich des inneren Umrisses des Gehäuses io so ausgebildet,
daß ein dazwischenliegender Dampfa.bgaberaurn 15 geschaffen wird, der den Röhrensatz
14 ganz oder den größeren Teil davon umgibt.
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An einem der Röhrenbleche 13 ist ein Einlaßwassergefäß 16 der geteilten
Bauart befestigt, das mit Einlaßverbindungen 17 für die entsprechenden Abschnitte
versehen ist, während an dem anderen Röhrenblech 13 ein Auslaßwassergefäß 18 der
geteilten oder abgetrennten Art angebracht ist, das mit Auslässen ig für das Kreislaufwasser
versehen ist. Der Kondensator ist von der Einwegart, und die Wassergefäße 16 und
18 sind deshalb so gebaut und angeordnet, daß das Kühlwasser in der Längsrichtung
durch den Röhrensatz 14 in einer -einzigen Richtung hindurchtritt. Ein derartiger
Kondensator wird im allgemeinen als Einwegkondensator bezeichnet. Zum Tragen der
Röhren -des Bündels zwischen den Röhrenstirnblechen 13 ist eine Mehrzahl von im
wesentlichen im gleichen Abstand befindlichen Röhrentragblechen 21 und 22 angeordnet,
die sich quer zu dem Mante erstrecken und einen äußeren Umriß haben, der im wesentlichen
dem äußeren Umriß des Bündels 14 gleich ist. Die Röhrentragbleche 21 und 2r' haben
daher mit ihren Umfangskanten von dem Mantel des Gehäuses einen gewissen Abstand,
damit die ganze Länge des Röhrensatzes frei mit dem Dampfabgaberaum 15 in Verbindung
treten kann.
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Die Röhrentragbleche 21 und 22 teilen den Röhrensatz in eine Mehrzahl
von Abschnitten 23, 24 und 25, wobei der Abschnitt 23 an dem Einlaßwassergefäß 16
anliegt und als ein kalter Abschnitt bezeichnet wird und der Abschnitt 25 an dem
Auslaßwassergefäß 18 anliegt und einen verhältnismäßig warmen Abschnitt darstellt.
In der Längsrichtung zwischen den anliegenden Tragblechen ist eine Reihe von Luftablaßkammern
26, die seitlich und hintereinander angebracht sind.
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Jede der Kammern 26 ist mit rechten und linken Einlässen 27 versehen,
die seitlich in dem inneren Teildes Röhrensatzes angeordnet sind, um die Gase in
einer allgemeinen radialen Richtung nach innen von dem Umfang des Röhrensatzes abzuziehen.
Ein derartig mit dem Röhrensatz und Ablaß versehener Kondensator ist in der Technik
als Radialflußkondensator bekannt. Da der Kondensator mit geteiltem Wassergefäß
ausgeführt -ist, ist jede der Luftablaßkammern 26 mit einer in der Mitte angebrachten
Teilplatte 28 versehen, während die Einlässe 27 an entgegengesetzten Seiten der
Teilplatte 28 angebracht sind. Von dem oberen Ende der mittleren Teilfläche 28 jeder
der Luftablaßkammern erstreckt sich ein Hüllenteil.2g, der, wie dargestellt, von
kreisförmiger Form sein kann, so daß er einen Teil des Röhrensatzes einhüllt und
einen Abschnitt 31 zum Kühlen von Luft und nichtkondensierbarem Gas darstellt. Der
Tei12g ist zwischen den anliegenden Röhrenblechen durch an letztere angebrachte
Stirnflansche 32 befestigt.
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Wie in Fig. i dargestellt, ist die heiße Kammer 32 mit dem Kondensatauslaß
12 zur Aufnahme der kondensierten Medien verbunden. Der Kondensatauslaß 12 -und
die heiße Kammer 33 liegen an dem warmen Ende des Kondensators in der Gegend des
Abschnitts 25, damit das aus dem Kondensator' entfernte Kondensat eine so hoch wie
mögliche Temperatur -haben kann. Die heiße Kammer 33 ist mit einem nach oben
stehenden Flansch 34 versehen, der mit einem herabhängenden Flansch 35 zusammenarbeitet,
um- einen Flüssigketsabschluß 36 zu schaffen, um den Eintritt von freien Gasen in
die heiße Kammer zu verhindern. Der herabhängende Flansch 35 -ist-auf dem Boden
der Luftkammer 26 unterstützt, die in dem Abschnitt 25 liegt, und steht unmittelbar
mit dem Innern der Luftkammer durch eine Öffnung 37 in Verbindung, wodurch ein unmittelbarer
Zugang aus der heißen Kammer zum Innern der Luftkammer 26 geschaffen wird. Die heiße
Kammer 33 ist so angeordnet, daß das darin gesammelte Kondensat entlüftet werden
kann.
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Auf Grund des verhältnismäßig höheren, an dem Einlaßende des Kondensators
als an seinem Auslaßende vorherrschenden Wärmegefälles besteht ein natürliches Bestreben
der Gase, in der Richtung von dem Auslaß oder Kreislaufwasseraustrittende gegen
das Einlaßende des Kondensators zu fließen, und es ist deshalb in dem dazwischenliegenden
röhrentragenden Blech r'2 eine Öffnung 38 von beträchtlicher Flußfläche vorgesehen,
wodurch nicht nur aus der heißen Kammer entfernte Gase in das Abteil 24 eintreten
gelassen werden, sondern auch Dampf und andere gasförmige in dem verhältnismäßig
warmen Abschnitt 25 sich erhaltende gasförmige Medien, die durch die Einlässe 27
in die Luftablaßkammer 26 eintreten, ihr natürliches Bestreben annehmen und in den
nächsten Kühlabschnitt 24 durch die Öffnung 38 fließen gelassen werden. Hierbei
muß darauf hingewiesen werden, daß die in dem Abschnitt 25 vorhandenen Gase vor
dem Eintritt in die Luftablaßkammereinlässe 27 gezwungen werden, quer zu dem Röhrenbündel
zu strömen, wie es durch den Pfeil in der Zeichnung angezeigt ist, um eine
vollständige
Ausnutzung der Kondensationskapazität des verhältnismäßig warmen Abschnitts zu sichern.
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Zwischen die oberen und unteren Wände der Luftkammern ist eine sich
waagerecht erstreckende Trennplatte 39 gelegt. Die Trennplatte 39 der in dem Abschnitt
25 liegenden Luftkammer endet in einem Abstand von dem dazwischenliegenden Röhrentragblech
22, so daß eine Öffnung 41 geschaffen wird, damit die durch die Einlässe 27 in die
Luftkammer eintretenden Gase freien und leichten Zutritt zu dem Abschnitt 24 durch
die Öffnung 38 haben.
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Die in den Abschnitt 24 tretenden Gase werden in seitlich angeordneten
Kammern 42 aufgefangen, die durch die dazwischenliegende Platte 39, den Boden und
die Seitenwände der Luftkammer und die sich senkrecht erstreckende Wand 43 gebildet
werden. Jede der Abteilungen 42 ist mit seitlich angeordneten Auslässen 44 versehen,
die so angebracht sind, daß die in die Abteilungen 42 eintretenden Gase wieder in
den Röhrensatz gelassen werden und den kühlenden Teil 31 davon durchqueren, bis
sie wieder in die Einlässe 27 der in dem Abschnitt 24 liegenden Luftkammern eintreten.
Es ist daher ersichtlich, daß die Gase bei ihrem Weg von dem warmen Ende zu dem
kalten Ende des Kondensators so gerichtet sind, daß sie einen wesentlichen Teil
des Röhrensatzes durchqueren, wodurch nicht nur ihre kondensierbare Komponente in
eine Flüssigkeit verwandelt wird, sondern auch die nichtkondensierbare Komponente
wirksam gekühlt wird. Überdies wird der dazwischenliegende Abschnitt 24- des Röhrensatzes
wegen seiner verhältnismäßig größeren Kühlkapazität als der des Abschnitts 25 dazu
benutzt, soviel wie möglich von dem zu dem kalten Ende des Kondensators zirkulierenden
Dampf zu kondensieren.
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In dem dazwischenliegenden Röhrentragblech 21: sind auf jeder Seite
der Mittellinie des Kondensators Öffnungen 45 angeordnet, damit die in der Luftableitkammer
im Abschnitt 24 befindlichen Gase frei in den Abschnitt 23 eintreten können. Sobald
die Gase in dem letzteren Abschnitt sind, werden sie, ebenso wie in dem Abschnitt
24, aus den Abteilungen 46 durch Auslässe 47 herausgelassen, so daß sie seitlich
durch den Röhrensatz fließen und wieder den Kühlteil 31 davon durchqueren können.
Auf diese Weise ist der kälteste Abschnitt, d. h. der Abschnitt23, dazu nutzbar
gemacht, den Dampf zu kondensieren und ferner die Temperatur der von dem warmen
Ende des Kondensators abfließenden Gase zu vermindern.
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Die Luft und die nichtkondensierbaren Gase, die in das Innere der
Luftkammern 26 des Abschnitts 23 treten, werden endlich aus den Luftkammern durch
Au slaßverbindungen 48 entfernt, die entsprechend mit Luftableitführungen 49 und
51 in Verbindung stehen, welche auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie des
Kondensators liegen.
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Die Abzugsführungen 49 und 51 sind, wie dargestellt, nicht mechanisch
mit der Luftableitkammer 26 verbunden. Dieser Vorteil ist dadurch erhalten, daß
mit jedem der Auslässe 48 ein herabhängendes Flanschglied 5o verbunden ist, das
in der Nähe des Bodens des Mantelgehäuses unter dem Niveau des Kondensats endigt,
wie bei 52 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Stand des Kondensats 52 über
dem Boden des Gehäuses durch den hochstehenden Flansch 34, der mit der heißen Kammer
verbunden ist, aufrechterhalten wird. Der letztere Flansch. erhält den dargestellten
Stand des Kondensats aufrecht, und der Flansch 5o der Luftableitung erstreckt sich
unter den Flüssigkeitsspiegel, wodurch ein Flüssigkeitsabschluß um den Rand der
Luftabzüge 49 und 51 gebildet wird und letztere von jeder Verbindung mit dem Innern
des Gehäuses mit Ausnahme der Auslässe 48 für Luft und nichtkondensierbares Gas
getrennt werden. Dies ist ein sehr wünschenswertes Merkmal der Konstruktion, da
es gestattet, die Ableitungen 49 und 51 für Luft und nichtkondensierbares Gas an
das Mantelgehäuse durch äußere Flansche 52 zu befestigen; es sind dabei keine inneren
Verbindungen' notwendig. Diese Konstruktion wirkt überdies als ein Separator und
verhindert ein Mitnehmen von Kondensat in die Luft, die den Kondensator verläßt.
jeder Luftabzug 49 und 51 ist mit einem Absperrventil 53 versehen,
damit einer der Längsabschnitte des Kondensators zum Zwecke der Reinigung außer
Betrieb gesetzt werden kann, während der andere Abschnitt noch wirksam ist, wie
dies in dieser Technik allgemein bekannt ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung wird die Wirkungsweise des Kondensators
ersichtlich. Der zu kondensierende Dampf tritt in -das Gehäuse durch den Einlaß
ii und umgibt den ganzen Röhrensatz in dem Dampfabgaberaum 15. Der Dampf wird radial
nach innen in jedem der Abschnitte von dem Umfang des Röhrensatzes gegen den Kühlabschnitt
31 und von dort zu den Auslässen 27 der Luftableitkammern gezogen. Bei seinem Durchgang
quer zu dem Röhrensatz wird ein beträchtlicher Teil des Dampfes kondensiert und
fällt .in den unteren Teil des Gehäuses, von wo er durch den Auslaß i2 zu der heißen
Kammer 33 fließt. Die Luft und nichtkondensierbare Gase treten in die Einlässe 27
der Luftableitkammern ein und ziehen zu den Luftauslässen 49 und 51.
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Wie vorher angegeben, hat der Abschnitt 23 des Kondensators eine verhältnismäßig
größere Kapazität je Längeneinheit, um den Dampf zu kondensieren, als der nächste
Abschnitt 24, und der letztere wiederum hat eine verhältnismäßig
größere
Kapazität, Dampf zu kondensieren, als der Abschnitt 25. Der in dem Abschnitt 23
vorherrschende Wärmeabfall ist verhältnismäßig größer als in dem Abschnitt 25, und
deshalb besteht ein natürliches Bestreben für den Dampf und andere nichtkondensierte
Gase in dem Abschnitt 25, in Richtung auf den Abschnitt 23 zu fließen. Gemäß der
Erfindung wird solch natürlicher Fluß des Dampfes und der nichtkondensierten Gase
frei gestattet, und es sind geeignete Öffnungen 38 und 45 in den dazwischenliegenden
Röhrentragblechen vorgesehen, um eine derartige Bewegung zu erleichtern, Der Dampf
und die Gase werden nicht nur frei sich gegen das kalte Ende des Kondensators bewegen
gelassen, sondern ihr Durchtrittsweg ist so angeordnet, daß sie in jedem aufeinanderfolgenden
Abteil der kühlenden Wirkung eines Teils der Röhren in diesem Abschnitt unterworfen
sind, damit der Dampf kondensiert und die Gase gekühlt werden können.
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Es wird deshalb jeder aufeinanderfolgende Abschnitt als ein kondensierendes
und kühlendes Element ausgenutzt, um das zu 'kompensieren, was man den Verlust in
dem vorhergehenden Abschnitt nennen kann. Auf diese Weise wird die ganze Kühloberfläche
von dem warmen zu dem kalten Ende des Kondensators sowohl für Kondensations- als
auch Kühlzwecke voll ausgenutzt, und obwohl die notwendigen dazwischenliegenden
Röhrentragbleche vorgesehen sind, sind diese so angeordnet, daß das natürliche Bestreben
des Dampfes, von der Gegend geringen Wärmegefälles zur Gegend hohen Wärmegefälles
zu fließen, voll ausgenutzt wird, damit die ganze Röhrenoberfläche wirksam gemacht
werden kann.
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Auf Grund der Tatsache, daß die Luft und die nichtkondensierbaren
Gase an dem kalten Ende und das Kondensat :an dem warmen Ende entfernt werden, sind
kalte Luft und warmes Kondensat gewährleistet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Kondensator der Radialflußart
dargestellt, und die dazwischenliegenden Röhrentragbleche 21 und 22 sind deshalb
in Abstand von den Seiten- und Bodenwänden des Gehäuses angeordnet, so daß jeder
der frei miteinander in Verbindung stehenden Abschnitte 23, 24 und 25 auch frei
miteinander durch den umgebenden Dampfabgaberaum 15 in Verbindung trete. kann. Obwohl
bei der vorliegenden Ausführungsform ein Radialflußkondensator dargestellt ist,
bei dem der Dampfabgaberaum 15
den ganzen Umfang des Röhrensatzes umgibt,
ist nichtsdestoweniger ersichtlich, daß Radial flußkondensatoren gemäß der Erfindung
gebaut werden können, bei denen der Dampfabgaberaum sich nicht gänzlich oder vollständig
um den Röhrensatz erstreckt. -Überdies ist ersichtlich, daß die Erfindung in ihrem
weiteren Umfang nicht auf Kondensatoren der Radiallußart beschränkt ist, sondern
daß sie auch auf verschiedene andere Arten von Kondensatoren angewendet werden kann,
um die freie und natürliche Verteilung des Dampfes und der gasförmigen Medien durch
die ganze Länge des Röhrensatzes vorzusehen.