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Kondensator, insbesondere zum Kondensieren von Dampf durch Berührung
mit einer Flüssigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft ,einen neuartigen Dampfkondensator
und insbesondere einen Kondensator zum Kondensieren von Dampf durch Berührung mit
einer Flüssigkeit und ist insbeslondere für die Kondensierung von Abdampf von Dampfmaschinen
verwendbar.
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Zweck :der Erfindung ist die Schaffung ,eines Kondensators, der .einfach
in der Konstruktion, klein im Aufbau und leicht und billig herzustellen ist und
trotzdem leine günstige Ausnutzung der latenten Wärme des Dampfces ermöglicht und
größere Mengten von Abdampf zu kondensieren vermag.
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Der Kondensator besteht aus :einer Flüssigkeitskammer und -einer Düse,
die den Dampf nach unten in die Flüssigkeit einleitet und erfindungsgemäß etwas
unter den normalen Flüssigkeitsstand in der Kammer reicht, und ihrerseits koaxial
zu :einem Venturirohr angeordnet ist, das vollständig unterhalb :des Flüssigkeitsspiegels-
liegt, wobei die
Kammer mit einem Auslaß versehen ist, der eine
Druckerhöhung innerhalb der Kammer verhindert und den Flüssigkeitsspiegel im wesentlichen
konstant zu halten erlaubt.
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Hierbei können Kühlmittel vorgesehen werden, um die Flüssigkeit innerhalb
der Kammer zu kühlen. Diese Mittel können .aus einem System von Rohren bestehen,
die durch die Flüssigkeit innerhalb der Kammer hindurchgeführt sind und ihrerseits
von einer zu erwärmenden Flüssigkeit durchströmt werden.
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Wahlweise können aber ,auch die Kühlmittel aus einem Mantel bestehen,
der vollständig außerhalb der Kammer liegt.
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Ein. !mit Flügeln versehener Ablenkkörp.er oder ein Drehflügel kann
in der engsten Stelle des Venturirohres vorgesehen sein, um die Mischung zwischen
Flüssigkeit und Dampf innerhalb des Venturirohres zu fördern; ebenso ist es. möglich,
eine Prallplatte oder einen ähnlichen Ablenkkörper innerhalb der Kammer in der Nähe
:des unteren Endes des Venturirohres vorzusehen, um die Mischung zwischen Flüssigkeit
und Dampf innerhalb der Kammer zu verbessern.
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Die Düse, die den Dampf abwärts in die Kammer leitet, kann aus einer
Dampfdüsie -bestehen, die konzentrisch innerhalb einer Leitdüsie angeordnet ist,
wobei die Leitdüse an beiden Enden offen ist und im wesentlichen über die Hälfte
ihrer Länge unter -den normalen Flüssigkeitsspiegel in der Kammer ragt.
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Der Auslaß besteht aus einer Öffnung in der Wandurig der Kammer, die
mit einer Ab:saugpumpe verbunden ist, um eine Druckerhöhung innerhalb der Kammer
zu verhindern. Die Absaugpumpe kann auch dazu dienen, den Druck innerhalb der Kammer
unterhalb des Atmosphärendrudks zu halten, wobei Mittel vorgesehen sein können,
durch die die kondensierte Flüssigkeit, die durch die Auslaßöffnung in die Absaugpumpe
überfließt, abgetrennt wird, um beispielsw0is,e in den Kessel einer Dampfmaschine
rückgeführt zu werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nachstehend einige Ausführung
-heispiele an Hand der schematischen Zeichnung beschrieben, in der Fig. i einen
senkrechten Schnitt :durch einen Wärmeaustauscherdampfkondensator gemäß der Erfindung
darstellt; Fing. z ist ein senkrechter Schnitt unter eineue rechten Winkel zu dem
von Fig. i ; Ft. g ist ein vergrößerter Schnitt durch die Düse gemäß Fig. i, die
in Fig. z im Schnitt dargestellt ist.
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Der in der Zeichnung dargestellte Kondensator besitzt eine ovale Kammer
i, die das Kondenswasser a aufnimmt. Die Düse, die unmittelbar mit der Abdampfleitung
einer Dampfmaschine verbunden ist, leitet den Dampf nach unten in die Kammer ein
und ragt ,etwas unter das normale Wasserniveau 3 innerhalb der Kammer. Die Düse
ist koaxial mit :einem Venturiirohr q. angeordnet, das vollständig unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels liegt. In der Wandung der Kammer isst eine Auslaßöffnung 5
vorgesehen, die einen Druckanstieg innerhalb der Kammer verhindert und den Flüssigkeitsspiegel
im wesentlichen auf gleicher Höhe hält.
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Ein mit Flügeln versehener Ablenkkörper oder ein Drehflüge16 ist innerhalb
,der engsten Stelle des Venturirohres :gelagert und führt eine innige Mischung des
Dampf- und Wasserstroms während des Dumchtritts durch das Venturirohr herbei. Diese
Mischung wird weiterhin durch einen Prallplattenkörpear 7 gefördert, der innerhalb
der Kammer in der Nähe des unteren Endes des Venturirohres angeordnet ist.
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Die Düse, die den Dampf in die Kammer leitet, besteht aus einer Dampfdüse
9, die konzentrisch, innerhalb einer Leitdüse i o angeordnet ist. Die Dampfdüse
ist unmittelbar mit dem Abdampfrohr 8 einer Dampfmaschine verbunden und ragt, wie
in Fig. 3 dargestellt ist, etwas mehr als zur Hälfte in die Leitdüse hinein, die
an beiden Enden offen und so angeordnet ist, daß der Wasserspiegel in der Kammer
normalerweise die Leitdüse halb mit Wasser gefüllt hält, wobei das Ende der Dampfdüse
in etwa gleicher Höhe gefüllt ist. Die Leitdüse kann; wenn dies erwünscht ist, in
solcher Weise -angeordnet sein, daß sie in ihrer Relativstellung zur Dampfdüse und
dem Wasserspiegel eingestellt werden kann, während der Kondensator im Betrieb ist.
Auf diese Weise kann die Strömungs,-charakteristik .des Dampfes in das Wasser innerhalb
der Kammer eingestellt werden, wenn dies erfo-rderlich ist, oder kann konstant gehalten
werden, wenn die Dampfgeschwindigkeit wechselt.
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Das Rohrsystem i i kann auch, falls dies erwünscht ist, über den Wasserspiegel
in der Kammer hinausragen, um die Dampf- und Gasrnisohung in diesem Raum zu kühlen.
Wenn dafür gesorgt wird, daß diese Dämpfe und Gase gut gekühlt werden, wird ihr
Volumen reduziert, so daß eine A,bsaugpumpe von niedrigerer Leistung benutzt werden
kann. Um sicherzustellen, daß die Gase ;gut gekühlt werden, kann die Kühlungsflüssigkeit
zuerst durch die Rohre oberhalb des Wasserspiegels und anschließend durch die Rohre
unterhalb des Wasserspiegels fließen. Andererseits @st es auch mögliich, die Rohre
oberhalb des Wasserspiegels als unabhängiges, von den übrigen Kühlungsrohren getrenntes
System auszubilden.
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Die Wirkungsweise des Kondensators ist wie folgt: Sobald die Maschine
anläuft, treibt der erste Abdampf, der von der Maschine durch die Düse 9 austritt,
das Wasser aus dieser Düse und aus der Düse i o. Auf diese Weise wird das offene
Ende der Düse 9 .diene Atmosphärendruck, der im Oberteil der Kammer i herrscht,
ausgesetzt und bleibt so, während der Dampf aus der Düse 9 austritt. Die hohe Geschwindigkeit
des aus der Düse austretenden Dampfes zwingt diesen, abwärts durch das, V anturirohr
q. zu strömen, und reißt dabei Wasser vom oberen Ende des Ventudrohres mit. Der
Wasser- und Dampfstrom wird durch den Drehflügel 6 an der engsten Stelle des Venturiro#hres
zur innigen Mischung gezwungen, wobei diese Mischung
durch die Ablenkkörper
7 am Auslaßende des Venturirohres 4 noch unterstützt wird.
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Auf diese Weise wird der größte Teil des Dampfes vollständig kondensiert.
Etwa mitgerissene Luft oder andere Gase steigen innerhalb der Flüssigkeit in der
Kammer auf und werden durch die Auslaß,öffnung 5 -mit Hilfe einer Ab-saugpumpe abgesaugt.
Auf diese Weise wird ein Druckanstieg innerhalb der Kammer verhindert, so, daß die
Strörnungs.geschwindigkeit von der A.bdampfseite der Maschine in die Kammer nicht
durch Rückdruck vermindert werden kann.
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Durch das Kondensieren des Dampfes wird das Wasservolumen in der Kammer
vergrößert, wobei der übe schuß ebenfalls durch die Auslaßöffnung 5 und die Absaugpumpe
abfließt und danach von den ausströmenden Gasen getrennt und zum Dampfkessel zurückgeführt
werden kann. Die Kühlrohre i i sind so bemessen, daß: sie die Temperatur des Wassers
innerhalb der Kammer ,genübend niedrig halten, so. daß dieses nicht zum Kochen kommt
und andererseits eine gute Ausnutzung der durch das-Kondensieren des Abdampfes erzeugten
Wärme möglich ist. Normalerweise läuft durch diese Kühlrohre Wasser im geschlossenen
Kreislauf um, das einen Luftvorerhitzer oder wahlweise auch einen Ölerhitzte umströmt.
Es können aber auch Gase verwenden werden, die durch die Rdhre strömen und die Wärme
des in der Kammer enthaltenen Wassers ableiten, oder eine andere Flüssigkeit, deren
Erwärmung erwünscht ist.
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Zweckmäßig kann die Ab-saugpumpe se angeordnet und bemessen sein,
daß, sie den Druck in dem Oberteil der Kammer unterhalb des Atmosphärendrucks hält,
um die Strömungsgeschwindigkeit des Maschinenabdampfes zu jerhöhen und damit,den
Wirkungsgrad der Maschine zu verbessern.
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Um zu verhindern, daß. Wasser von der Kammer in die Ausströindüse
9 zurückgesaugt wird, wenn der Abdampfstrom aufhört oder vermindert wird, z. B.
beim Abstellen der Maschine oder bei übertouren mit geschlossenem Dampfventil, kann
es wünschenswert sein, ein Unterdruck- oder Rückschlagventil innerhalb der Ausströmleitung
anzuordnen.
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Wird der Kondensator in Verbindung mit einer Dampfturbine verwendet,
so ist @es zweckmäßig, ein Hilfsdampfventil innerhalb der Abdampfdüsge 9 anzuordnen,
um den Wasserpfropf innerhalb der Leibdwsie io beim Anlaufen auszutreiben.
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Zweckmäßig kann an Stelle von Kühlröhren, die durch die Flüssigkeit
in der Kammer hindurchgehen, ein äußerer Kühlmantel vorgesehen werden, der von einer
Kühlflüssigkeit oder Gas duTchstr,ömt wird.
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Wird der Kondensator in @einembewegten Körper, wie einem Schiff oder
einem Fahrzeug, verwendet, dessen Bewegungen den Flüssigkeitsspiegel in der Kammer
i beeinflussen können, so kann diese Kammer mit Dämpfungsmitteln ausgestattet werden,
um die Bewegung der Flüssigkeit zu vermindern. Es ist aber auch möglich, das Venturirohr
und die Düsen innerhalb einer kleinen Kammer anzuordnen, die von der Hauptkammer
getrennt ist, jedoch mit ihr in Verbindung steht.