DD283456A5 - Kondensator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem aus einem Gehaeusemantel, einem Gehaeuseboden und einem Gehaeusedeckel bestehenden Gehaeuse. Der erfindungsgemaesze Kondensator ist dadurch gekennzeichnet, dasz der Dampfeinlasz etwa koaxial zur vertikalen Laengsachse des Gehaeuses durch den Gehaeuseboden gefuehrt ist und sich im Gehaeuseinneren in einem Siebrohr fortsetzt, welches nach oben mit einem Deckel verschlossen ist, dasz im Inneren des Kondensators im Abstand vom Gehaeusemantel ein Innenmantel angeordnet ist, der nach oben durch einen Innendeckel dicht verschlossen ist und dessen unten offene Stirnflaeche im Abstand ueber dem Gehaeuseboden endet, dasz die Rohrleitungen fuer die Durchleitung des Kuehlmediums in dem zwischen dem Siebrohr und dem Innenmantel gebildeten Hohlraum verlaufen, dasz der zwischen dem Gehaeusemantel und dem Innenmantel gebildete Ringspalt zu einem Dampfsammelraum, der zwischen dem Gehaeusedeckel und dem Innendeckel gebildet ist, offen ist, dasz der Dampfsammelraum einen Dampf-Notauslasz aufweist, und dasz die Kondensatableitung siphonartig ausgebildet ist, wobei die Fuellstandshoehe des Kondensates durch die Festlegung der UEberlaufhoehe im Siphon so eingerichtet ist, dasz die Stirnseite des Innenmantels unterhalb dieser Fuellstandshoehe liegt. Figur{Kondensator; Dampfeinlasz; vertikale Laengsachse; Gehaeuse; Gehaeuseboden; Siebrohr; Deckel; Innenmantel; Rohrleitungen; Kuehlmedium; Hohlraum; Ringspalt; Dampfsammelraum; Fuellstandshoehe; UEberlaufhoehe}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem aus einem Gehäusemantel, einem Gehäuseboden und einem Gehäusedeckel bestehenden Gehäuse, einem Dampfeinlaß, einem Kondensatsammeiraum, einer Kondensatableitung und mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmedium, das innerhalb des Kondensatorgehäuses durch Rohrleitungen geführt ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aufgabe derartiger Geräte ist es, ein dampfförmiges Medium, insbesondere Wasserdampf mit einem Kühlmedium in einen indirekten Kontakt zu bringen und dadurch soweit abzukühlen, daß es in flüssiger Form abgeschieden wird und abgeleitet werden kann. Das dampfförmige Medium steht dabei unter einem gewissen Druck, der deutlich oberhalb des Umgehungsdrucks liegt. Kondensatoren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gehören zum allgemein bekannten Stand der Technik.

Weiterhin ist es bekannt, bei thermischen Prozessen (z. B. in Kraftwerken, Fernheizwerken) Notabläufe von unter Druck stehenden heißen Wässern, Kondensatabläufe von überhitztem Wasserdampf oder Anfahrleitungen von Dampfsystemen in einem Entspannungsgefäß auf nahezu atmosphärischen Druck zu entspannen. Die sich dabei bildende Abdampfmenge wird üblicherweise mittels einer vertikal nach oben geführten Abdampfleitung in die Atmosphäre abgeleitet. Diese Vorgehensweise ist mit dem Nachteil verbunden, daß nennenswerte Energiemengen-typischerweise liegt die Abdampftemperatur bei etwa 105 ⁰C-ungenutzt freigesetzt werden. Darüber hinaus geht auch ein Teil des im Prozeß benötigten Brauchwassers, dessen Aufbereitung mit entsprechenden Kosten verbunden ist, verloren. Schließlich ist auch auf Beeinträchtigungen der Umwelt durch die abgelassenen Dampfschwaden (z. B. im Winter Vereisungsgefahr) hinzuweisen.

Es besteht daher der Wunsch, die Abgabe von Dampfschwaden nach Möglichkeit völlig zu vermeiden. Hierzu würde sich an sich der Einsatz eines Kondensators bekannter Bauart anbieten; für die Kondensation von nahezu atmosphärischenDruck entspanntem Wasserdampf sind die bekannten Kondensatoren unter den geforderten Einsatzbedingungen jedoch nicht geeignet. Dies ist insbesondere deswegen der Fall, weil die Funktion einesnahezu drucklosen Ablassens des Abdampfes aus dem Entspannungsgefäß auch unter der Bedingung gesichert sein muß, daß das im Kondensator benutzte Kühlmittel nicht oder nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht. Bei den bekannten Kondensatoren würde es in einem Störungsfall zu einem unzulässigen Druckanstieg im Entspannungsgefäß kommen, da der Abdampf nicht oder nicht schnell genug kondensiert und auch nicht anderweitig abgeleitet würde.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Kondensatoren der gattungsgemäßen Art auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kondensator der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß er in vertikal geführten Abdampfleitungen, in denen praktisch auf Umgebungsdruck entspannter Abdampf geführt wird, einsetzbar ist und auch bei Störungen der Kühlmittelzufuhr eine sichere Ableitung des Abdampfes aus dem Entspannungsgefäß gewährleistet. Das Gerätsoll sich durch eine einfache und möglichst kompakte Bauweise auszeichnen, um auch in vorhandenen Anlagen ohne Schwierigkeiten noch nachträglich eingebaut werden zu können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß der Dampfeinlaß etwa koaxial zur vertikalen Längsachse des Gehäuses durch den Gehäuseboden geführt ist und sich im Gehäuseinneren in einem Siebrohr fortsetzt, welches nach oben mit einem Deckel verschlossen ist, daß im Inneren des Kondensators im Abstand vom Gehäusemantel ein Innenmantel angeordnet ist, der nach oben durch einen Innendeckel dicht verschlossen ist und dessen unten offene Stirnfläche im Abstand über dem Gehäuseboden endet, daß die Rohrleitungen für die Durchleitung des Kühlmediums in dem zwischen dem Siebrohr und dem Innenmantel gebildeten Hohlraum verlaufen, daß der zwischen dem Gehäusemantel und dem Innenmantel gebildete Ringspalt zu einem Dampfsammeiraum, der zwischen dem Gehäusedeckel und dem Innendeckel gebildet ist, offen ist, daß der Dampfsammeiraum einen Dampf-Notauslaß aufweist, und daß die Kondensatableitung siphonartig ausgebildet ist, wobei die Füllstandshöhe des Kondensates durch die Festlegung der Überlaufhöhe im Siphon so eingerichtet ist, daß die Stirnseite des Innenmantels unterhalb dieser Füllstandshöhe liegt.

Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß der Kondensator in stehender Bauart ausgeführt ist. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß der Kondensatormantel eine zylindrische Form hat. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß die Rohrleitungen für das Kühlmedium schleifenförmig mit im wesentlichen paralleler Ausrichtung zur Vertikalachse des Kondensators geführt sind. Erfindungsgemäß ist auch, daß die Rohrleitungen für das Kühlmedium in den unterhalb der Füllstandshöhe über dem Kondensatorboden liegenden Kondensatsammeiraum hineinragen.

Ebenso ist erfindungsgemäß, daß der oberhalb der Füllstandshöhe liegende freie Raum der Kondensatableitung durcheine Rohrleitung, die mit dem Ringspalt verbunden ist, belüftbar ist.

Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Kondensatableitung eine vom Gehäuseboden ausgehende Rohrleitung aufweist, die in ein vertikal ausgerichtetes Mantelrohr mündet, welches stirnseitig jeweils mit einem Boden verschlossen ist und in dem koaxial ein durch den unteren Boden nach außen geführtes Überlaufstandrohr angeordnet ist.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, in der ein erfindungsgemäßer Kondensator dargestellt ist, näher erläutert werden.

Der dargestellte Kondensator weist ein Blechgehäuse mit vorzugsweise Kreisquerschnitt auf. Die Querschnittsform kann aber ohne weiteres auch anders, z. B. quadratisch, gestaltet sein. In der bevorzugten Form besteht das Gehäuse aus einem zylinderrohrförmigen Gehäusemantel 1, der oben durch einen Gehäusedeckel 2 und unten durch einen Gehäuseboden 3 verschlossen ist. Als Dampfeinlaß 4 ist ein Rohrstutzen durch den Gehäuseboden 3 nach außen geführt. Nach innen ist der Dampfeinlaß 4 als Siebrohr 5 fortgesetzt, wobei die Anordnung des Rohrstutzens und des Siebrohres 5 etwa koaxial zur vertikalen Längsachse des Gehäusemantels 1 ist. Das Siebrohr 5 endet im Abstand vor dem Gehäusedeckel 2 und ist mit einem Deckel 20 oben verschlossen. Im Inneren des Kondensators ist im Abstand von dem Gehäusemantel 1 ein Innenmantel 6 angeordnet, der vorzugsweise koaxial zum Gehäusemantel 1 ausgerichtet ist. Zwischen dem Gehäusemantel 1 und dem Innenmantel 6 wird somit ein Ringspalt 8 und zwischen dem Innenmantel 6 und dem Siebrohr 5 ein ebenfalls ringförmiger Raum gebildet, durch den die Wärmetauscherrohre 11 für die Durchleitung eines Kühlmediums geführt sind und der die eigentliche Kondensationskammer darstellt.

Der Innenmantel 6 ist nach oben durch einen Innendeckel 7 abgedichtet, nach unten hin jedoch offen. Im Gegensatz hierzu besitzt der Ringspalt 8 nach oben eine Verbindung zu einem Dampfsammei raum 9, der durch den Gehäusedeckel 2 und den Innendeckel 7 gebildet wird. Dieser Dampfsammeiraum 9 weist einen als Rohrstutzen ausgebildeten Dampf-Notauslaß 10 auf, dessen Funktion weiter unten noch erläutert wird.

Entsprechend der bevorzugten Ausführung weist der Kondensator eine stehende Bauart mit im wesentlichen vertikal verlaufenden Wärmetauscherrohren 11 für das Kühlmedium auf, die vorteilhaft in Schleifenform verlaufen. Der Kühlmitteleinlaß 12undder Kühlmittelauslaß 13 ist jeweils von außendurch den Gehäusemantel 1 geführt; beide enden entsprechend derzylind rischen Gehäuseform in R ing verteilern 14und15, an die die sch I eifenförmigen Wärmetauscherrohre 11 angeschlossen sind. Einer der Anschlüsse für das Kühlmedium oder beide könnten selbstverständlich auch durch den Gehäuseboden 3 oder den Gehäusedeckel 2 geführt werden. Die Wärmetauscherrohre 11 könnten anstelle der Schleifenform auch ohne Rückführung

zur Gehäuseseite des Kühlmitteleintritts z. B. transversal oder spiralförmig durch den Kondensationsraum verlaufen. Wesentlich ist nur, daß ein nach oben und unten abgedichteter Kondensationsraum entsteht. Letzteres ist dadurch sichergestellt, daß der Innenmantel 6 im Betriebsfall bis unter die in der Abbildung als gestrichelte Horizontale eingezeichnete Füllstandslinie des im unteren Teil des Gehäuses befindlichen Kondensatsammeiraums 21 reicht, der Innenmantel 6 also in das Kondensat eintaucht. Umgekehrt muß der Rohrstutzen des Dampfeinlaß 4 über diese Füllstandslinie nach oben hinausragen, damit das gesammelte Kondensat nicht durch den Dampfeinlaß entweichen kann. Die Füllstandshöhe wird durch die Gestaltung der Kondensatableitung als Siphon, genauer gesagt durch die Überlaufhöhe in diesem Siphon festgelegt. Der Siphon kann z. B. in Form eines umgekehrt angeordneten U-Rohrbogens oder auch in der in der Abbildung dargestellten Form gestaltet sein: Ein Rohrbogen führt das Kondensat durch den Gehäuseboden 3 in ein vertikal stehendes Mantelrohr 17, dessen obere und untere Stirnflächen mit Böden verschlossen sind. Durch den unteren Boden des Mantelrohres 17 führt ein Überlaufstandrohr 18 für die Ableitung des Kondensates nach außen.

Die Länge dieses Überlaufstandrohres 18 bestimmt die Höhenlage, bei der das Kondensat von dem Mantelrohr in das Überiaufstandrohr 18 abläuft, also letztlich die Füllstandshöhe im Kondensator. Damit in dem Mantelrohr 17 oberhalb des Kondensatspiegels weder Unter- noch Überdruck entstehen kann, wird das Mantelrohr 17 zweckmäßigerweise durch seinen oberen Deckel hindurch über die Rohrleitung 19 mit dem Ringspalt 8, der stets Umgebungsdruck aufweist, verbunden. Zweckmäßigerweise sollten die Wärmetauscherrohre 11 in den Kondensatsammeiraum hineinragen, um eine Unterkühlung des gebildeten Kondensates zu erreichen.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kondensators ist wie folgt:

Durch den Dampfeinlaß 4 wird nahezu auf Umgebungsdruck entspannter Wasserdampf bei einer Temperatur von z.B. 105⁰C nach oben in den Kondensator eingeleitet. Der Dampf tritt in radialer Richtung durch das Siebrohr 5 hindurch in den Kondensationsraum und trifft bezogen auf die Achsen der Wärmetauscherrohre 11 etwas senkrecht auf diese Rohre auf. Die Wärmetauscherrohre 11 sind von einem Kühlmittel, z. B. von 60°C warmen Wasser aus dem Rücklauf einer Gebäudeheizung oder einer Fernheizung durchströmt. Unter Wärmeabgabe an das Kühlmittel kondensiert der Dampf auf der Oberfläche der Wärmetauscherrohre 11 und läuft in den Kondensatsammeiraum 21 ab. Durch die Höhe des Überlaufstandrohres 18 im Mantelrohr 17 der Kondensatableitung wird die Füllstandshöhe des Kondensates im Kondensatsammeiraum 21 stets auf derselben Höhe gehalten. Da die Wärmetauscherrohre 11 in das Kondensat hineintauchen, wird das Kondensat deutlich unter den Siedepunkt abgekühlt. Die aus dem Abdampf vomKühlmittel aufgenommene Abwärme steht für eine anderweitige Verwendung (z. B. Gebäudeheizung) zur Verfügung und geht nicht verloren.

Darüber hinaus wird auch das Prozeßwasser, das bei einer einfachen Dampfableitung nach dem Stand der Technik kontinuierlich eingebüßt würde, in Form des Kondensates mit samt der darin enthaltenen thermischen Energie zurückgewonnen und kann mittels Pumpen in den thermischen Prozeß, in dem der Abdampf angefallen ist, zurückbefördert werden. Dadurch werden Energie- und Wasseraufbereitungskosten eingespart.

Im Störungsfall, wenn nicht genügend Kühlmittel zur Kondensation des Abdampfes zur Verfugung steht, gewährleistet der erfindungsgemäße Kondensator dennoch in einfacher Weise eine sichere Ableitung des Abdampfes, so daß es nicht zu störenden Rückwirkungen auf den thermischen Prozeß kommen kann. Da bei Kühlmittelmangel nicht genügend Dampf kondensiert wird, steigt der Dampfdruck in der Kondensationskammer geringfügig an. Hierdurch wird der Kondensatspiegel im Bereich zwischen dem Innenmantel 6 und dem Rohrstutzen des Dampfeinlaß 4 nach unten gedrückt, bis der Füllstand den unteren Rand des Innenmantels 6 erreicht hat. Die verdrängte Kondensatmenge fließt durch das Überlaufstandrohr 18 ab. Sobald der Kondensatspiegel den unteren Rand des Innenmantels 6 erreicht hat, kann der überschüssige Dampf zunächst in den Ring raum, über diesen in den Dampfsammei raum 9 und schließlich über den Dampf-Notauslaß 10 in die Atmosphäre abgeleitet werden. Durch entsprechende Beeinflussung der Höhendifferenz zwischen der Unterseite des Innen mantels 6 und der Oberkante des Überlaufstandrohres 18 kann der Druckanstieg im Kondensationsraum gegenüber dem Normalbetrieb auf beliebig kleine Werte eingestellt werden, so daß der Druckanstieg keine Rückwirkungen auf den thermischen Prozeß hat. Andererseits gewährleistet die erfindungsgemäße Konstruktion mit einfachsten Mitteln im störungsfreien Betrieb eine vollständige Rückgewinnung der Dampfschwaden.

Claims (7)

1. Kondensator mit einem aus einem Gehäusemantel, einem Gehäuseboden und einem Gehäusedeckel bestehenden Gehäuse, einem Dampfeinlaß, einem Kondensatsammeiraum, einer Kondensatabteilung und mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmedium, das innerhalb des Kondensatorgehäuses durch Rohrleitungen geführt ist, dadurch gekennzeichnet; daß den Dampfeinlaß (4) etwa koaxial zur vertikalen Längsachse des Gehäuses durch den Gehäuseboden (3) geführt ist und sich im Gehäuseinneren in einem Siebrohr (5) fortsetzt, welches nach oben mit einem Deckel (20) verschlossen ist, daß im Inneren des Kondensators im Abstand vom Gehäusemantel (1) ein Innenmantel (6) angeordnet ist, der nach oben durch einen Innendeckel (7) dicht verschlossen ist und dessen unten offene Stirnfläche im Abstand über dem Gehäuseboden (3) endet, daß die Rohrleitungen für die Durch leitung des Kühlmediums in dem zwischen dem Siebrohr (5) und den Innenmantel (6) gebildeten Hohlraum verlaufen, daß derzwischen dem Gehäusemantel (1) und dem Innenmantel (6) gebildete Ringspalt (8) zu einem Dampfsammeiraum (9), derzwischen dem Gehäusedeckel (2) und dem Innendeckel (7) gebildet ist, offen ist, daß der Dampfsammeiraum (9) einen Dampf-Notauslaß (10) aufweist und daß die Kondensatableitung siphonartig ausgebildet ist, wobei die Füllstandshöhe des Kondensates durch die Festlegung der Überlaufhöhe im Siphon so eingerichtet ist, daß die Stirnseite des Innenmantels (6) unterhalb dieser Füllstandshöhe liegt.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator in stehender Bauart ausgeführt ist.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatormantel eine zylindrische Form hat.

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen für das Kühlmediun\schleifenförmig mit im wesentlichen paralleler Ausrichtung zur Vertikalachse des Kondensators geführt sind.

5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen für das Kühlmedium in den unterhalb der Füllstandshöhe über dem Kondensatorboden liegenden Kondensatsammeiraum (21) hineinragen.

6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Füllstandshöhe liegende freie Raum der Kondensatableitung durch eine Rohrleitung (19), die mit dem Ringspalt (8) verbunden ist, belüftbar ist.

7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatableitung eine vom Gehäuseboden (3) ausgehende Rohrleitung (16) aufweist, die in ein vertikal ausgerichtetes Mantelrohr (17) mündet, welches stirnseitig jeweils mit einem Boden verschlossen ist und in dem koaxial ein durch den unteren Boden nach außen geführtes Überlaufstandrohr (18) angeordnet ist.