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Mit einer Wärmespeichereinrichtung versehener, elektrisch beheizter
Flüssigkeitsdampferzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Wärmespeichereinrichtung
versehenen, elektrisch beheizten Flüssigkeitsdampferzeuger, bei dem der Wärmespeicher
seine Wärme durch Verdampfen und Kondensieren einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher
an den zu beheizenden Endwärmeträger abgibt.
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Es ist bereits ein Flüssigkeitsdampferzeuger dieser Art bekannt, bei
welchem einem senkrecht angeordneten, mit wärmeleitendem Stoff locker ausgefüllten,
von einem Mantel aus wärmespeicherndem Stoff eingehüllten Kessel Wasser von oben
her zugeführt wird. Zwischen dem Kessel und dem Mantel aus wärmespeicherndem Stoff
ist eine ausdehnungsfähige, gut wärmeleitende Schicht vorgesehen, in der die elektrischen
Heizkörper eingebettet sind, durch die der Wärmespeicher z. B. mit billigem Nachtstrom
aufgeheizt werden kann. Dieser Flüssigkeitsdampferzeuger kann in Verbindung mit
einer Warmwasserheizungsanlage Verwendung finden, wenn der erzeugte Wasserdampf
seine Wärme über einen Wärmetauscher an eine durch die Warmwasserheizungsanlage
umlaufende Wassermenge abgibt, wobei der Wasserdampf nach Abgabe seiner Wärme und
nach Kondensation im Kreislauf wieder zur Verdampfung in den Speicher zurückgeleitet
werden kann. Der Zufiuß des zu verdampfenden Wassers in den Kessel wird entweder
in Abhängigkeit vom Wasserdampfdruck im Kessel oder von der Temperatur des Heizungswassers
durch einen Regler gesteuert. Bei dieser bekannten Anlage ist einmal die Regelung
der dem Kessel zugeführten zu verdampfenden Wassermenge, insbesondere beim Anfahren
der Anlage, schwierig, zum anderen verdampft das in den Kessel gelangende Wasser
sofort, und der Dampfdruck im Kessel und in der Dampfleitung steigt schlagartig
an. Daher wird die Wasserzufuhr zum Kessel durch das Regelventil abgesperrt. Nach
Absinken des Dampfdruckes im Kessel öffnet das Ventil wieder und der Vorgang wiederholt
sich. Diese starken Schwankungen oder das Pendeln des Druckes im Kessel sind für
den Betrieb des Kessels ungünstig und mit den bekannten Mitteln nicht ganz zu verhindern.
Zum anderen setzt sich bei dieser Anlage die zwischen dem Kessel und dem eigentlichen
Wärmespeichermantel vorgesehene Schicht aus wärmeleitendem Stoff auf Grund der Kesselbewegungen
und versucht den Wärmespeichermantel zu sprengen.
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Um das zu beheben, ist bei einem mit einer Wärmespeichereinrichtung
versehenen, elektrisch beheizten Flüssigkeitsdampferzeuger der eingangs angeführten
Art nach der Erfindung der Verdampfer an seinem tiefsten Punkt über eine Ausdehnungsleitung
mit einem mindestens den gleichen Rauminhalt wie der Verdampfer aufweisenden Ausdehnungsgefäß
verbunden, an dessen Einmündestelle der Ausdehnungsleitung ein von einer Drosselvorrichtung
überbrückbares und den Rückfluß des Kondensats in den Verdampfer absperrendes Rückschlagventil
vorgesehen ist, während in die Ausdehnungsleitung zwischen dem Verdampfer und dem
Rückschlagventil sowie der Drosselvorrichtung ein Dampfabscheider eingeschaltet
ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Ausdehnungsgefäß
in der Abgangsleitung des Endwärmeträgers am Kondensator vorgesehen sein, so daß
die Ausdehnungsleitung vom Verdampfer samt Rückschlagventil und Drosselvorrichtung
an die Abgangsleitung des Endwärmeträgers angeschlossen werden kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Verdampfer und
der Kondensator durch eine Rohrleitung miteinander verbunden sein. Statt dessen
kann der Verdampfer auch durch eine Dampfleitung und eine Kondensatrückleitung mit
dem Kondensator verbunden sein, wobei in die Kondensatrückleitung der Dampfabscheider
eingeschaltet ist.
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Bei Verwendung mehrerer Verdampfer können diese in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung parallel geschaltet über eine gemeinsame Dampfsammelleitung und eine
gemeinsame Kondensatrückleitung mit dem Kondensator in Verbindung stehen,
wobei
zusätzlich die Dampfsammelleitung mit der Ausdehnungsleitung verbunden sein kann.
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Die Verdampfer können ferner nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
auf der Dampfaustrittsseite parallel über einzelne Dampfleitungen in die Dampfsammelleitung
einmünden und jeweils über eine weitere Verbindungsleitung mit dem Kondensateintrittsende
des nächsten Verdampfers verbunden sein und nur der erste Verdampfer unmittelbar
mit der Kondensatrückleitung in Verbindung stehen.
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Erfindungsgemäß kann bei Verwendung mehrerer Verdampfer jeder Verdampfer
eine Dampfleitung zum Kondensator besitzen und auf seiner Kondensateintrittsseite
parallel in die gemeinsame Kondensat rückleitung einmünden.
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Im folgenden sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand
von Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt
durch eine Ausführungsfonn des Flüssigkeitsdampferzeugers nach der Erfindung mit
einem Ausdehnungsgefäß und einer einzigen Verbindungsleitung zwischen einem Verdampfer
und einem Kondensator, F i g. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform, bei der die Ausdehnungsleitung mit einer Abgangsleitung eines Endwärmeträgers
verbunden ist, F i g. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform
mit getrennter Dampfleitung vom Verdampfer zum Kondensator und Kondensatrückleitung
vom Kondensator zum Verdampfer, F i g. 4 und S verschiedene Ausgestaltungen des
Dampfleitungseintritts in den Kondensationsraum des Kondensators und des Kondensatrückleitungsaustritts
aus dem Kondensationsraum bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, F i g. 6 einen
senkrechten Längsschnitt durch den Kondensator- und Verdampferteil einer weiteren
Ausführungsform des Flüssigkeitsdampferzeugers nach der Erfindung, wobei mehrere
Verdampfer und Wärmespeicherkerne vorgesehen sind, F i g. 7 einen senkrechten Längsschnitt
durch eine Ausführungsform, die derjenigen der Fig. 6 ähnlich ist, abgesehen davon,
daß die Verdampfer und die Wärmespeicherkerne geneigt sind und die Dampfsammelleitung
mit der Ausdehnungsleitung verbunden ist, F i g. ß und 9 jeweils einen senkrechten
Längsschnitt des Verdampfer- und Kondensatorteils weiterer Ausführungsformen mit
mehreren geneigten, übereinanderliegenden Verdampfern und Wärmespeicherkernen, F
i g. 10 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform mit Kondensation
des wärmeübertragenden Stoffes im Verdampfer und Regelventil in der überbrückungsleitung,
F i g. 11 die zusätzliche Anordnung zweier Regel-oder Absperrventile in der Kondensationsleitung
von F i g. 10, F i g. 12 ebenfalls einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform
mit Kondensation des wärmeübertragenden Stoffes im Verdampfer, wobei zusätzlich
noch die Ausdehnungsleitung mit dem Ausdehnungsgefäß dargestellt ist, und die F
i g. 13 und 14 einen senkrechten Längsschnitt durch und die Draufsicht auf eine
weitere Ausführungsform des Flüssigkeitsdampferzeugers nach der Erfindung mit Kondensation
des wärmeübertragenden Stoffes an den nicht von Wärmespeichern umschlossenen und
von wärmedämmenden Schutzschichten freien Wänden des Verdampfers.
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Die einzelnen Figuren sind als Schemazeichnungen zu verstehen.
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Nach F i g. 1 ist bei dem Flüssigkeitsdampferzeuger ein von einem
Gehäuse 1 und einer Wärmedämmschicht 2 umgebener Wärmespeicher 3 vorgesehen, der
mittels einer in diesen eingebetteten elektrischen Heizvorrichtung 4 aufgeheizt
werden kann. In dem Wärmespeicher 3 ist ein mit einem Mantel 5 versehener Verdampfer
6 eingeschoben, eingebettet oder durch entsprechende Hohlräume des Wärmespeichers
gebildet. Der Verdampfer 6 ist durch die Leitung 7, 10 mit dem Kondensationsraum
8
eines Kondensators verbunden, dessen Kondensationsfläche 9 den Kondensationsraum
vom Heizraum 11 trennt. Der Heizraum ist über eine Heizraumzuflußleitung 12 und
eine Heizraumabflußleitung 13 mit der Leitung des Endwärmeträgers verbunden, z.
B. mit der Rücklauf- und der Vorlaufleitung einer Warmwasserheizungsanlage. An seinem
tiefsten Punkt mündet über einen Dampfabscheider 19 in den Verdampfer 6 die Ausdehnungsleitung
14, die an ihrem anderen Ende über ein Rückschlagventil 16 mit dem Ausdehnungsgefäß
17 in Verbindung steht, dessen Volumen mindestens ebenso groß ist wie dasjenige
des Verdampfers 6, der Leitung 7, 10 und des Kondensationsraumes B. Das Rückschlagventil16
wird durch eine parallelgeschaltete Drosselvorrichtung 15, vorzugsweise durch die
dargestellte Kapillare, überbrückt. Im Verdampfer 6, der Ausdehnungsleitung 14 und
dem Ausdehnungsgefäß 17 befindet sich eine Flüssigkeit, die als Wärmeübertrager
zwischen der Kondensationsfläche 9 und dem Wärmespeicher 3 dient. Die elektrische
Heizvorrichtung 4, die in einer Heizwendel, Rohrheizkörper od. ä. bestehen kann,
ist an das elektrische Netz angeschlossen und heizt in eingeschaltetem Zustand den
Wärmespeicher 3 bis auf die gewünschte Temperatur auf.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist im folgenden erläutert. Auf Grund
seiner höheren Temperatur gibt der aufgeheizte Wärmespeicher 3 an die im Verdampfer
enthaltene Flüssigkeit, insbesondere Wasser, Wärme ab und verdampft diese. Der Dampf
gelangt durch die Leitung 7, 10 in den Kondensationsraum 8, wo er an der
Kondensationsfläche 9 kondensiert. Das Kondensat fließt durch die Leitung 7,
10 in den Verdampfer 6 zurück, um wiederum zu verdampfen, solange
und soweit der Wärmenachschub aus dem Wärmespeicher 3 für die Verdampfung ausreicht.
Die Kondensation an der Kondensationsfläche 9 erfolgt entsprechend der von dem durch
den Heizraum 11 strömenden Endwärmeträger aufgenommenen Wärmemenge. Eine Verminderung
oder Unterbrechung der Kühlung der Kondensationsfläche 9 durch den Endwärmeträger
vermindert oder unterbricht die Kondensation des wärmeübertr agenden Stoffes im
Verdampfer und somit auch die Verdampfung oder die Wärmeentnahme aus dem Wärmespeicher.
Die Wärme wird also abhängig von der Wärmeentnahme durch den Endwärmeträger selbstregelnd
übertragen, wobei die übertragungsgrenze durch die Größe der Kühlfläche bestimmt
ist.
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Vor Beginn der elektrischen Aufheizung des noch kalten Wärmespeichers
3 sind der Verdampfer 6, die Leitung 7, 10 und der Kondensationsraum 8 mit dem
verdampfungs-
und kondensationsfähigen, wärmeübertragenden Mittel, z. B. Wasser, gefüllt. Nach
dem Einschalten der elektrischen Beheizung 4 steigt die Temperatur des Wärmespeichers.
3 und demzufolge des Verdampfermantels 5, bis das Übertragungsmittel zu verdampfen
beginnt. Der sich bildende Dampf drückt das Wärm eübertragungsmittei im Verdampfer
durch die Ausdehnungsleitung 14 in das Ausdehnungsgefäß 17, das, als offenes Gefäß
unter atmosphärischem Druck stehend, sowohl über als auch neben oder unter dem Verdampfer
6 angeordnet sein kann, so daß die Verdampfung mit überdruck, bei Atmosphärendruck
oder mit Unterdruck entsprechend der sich jeweils im Ausdehnungsgefäß 17 einstellenden
Wassersäule erfolgt. Bei entsprechender Anordnung weit unter dem Verdampfer wird
der Verdampfungspunkt herabgesetzt und damit die untere nutzbare Temperaturgrenze
des Wärmespeichers verbessert. Eine Anordnung des Ausdehnungsgefäßes 17 über dem
höchsten Punkt der übrigen Anlage erleichtert dagegen die mit üblichen Mitteln zu
bewerkstelligende Entlüftung. Bei plötzlich einsetzender Kondensation und damit
im Kondensationsraum 8 entstehendem Unterdruck verhindert die Drosselvorrichtung
15, z. B. eine Kapillare, Nadelventil, Lochscheibe od. ä., das zu rasche Nachströmen
und eine damit verbundene übermäßige Dampfbildung des wärmeübertragenden Stoffes,
was zu örtlichen überdrücken, Pendeln der Übertragungsstoffsäule od. ä. führen könnte,
während das Rückschlagventil 16 bei unterbrochener Kondensation das wärmeübertragende
Mittel ungehindert in das Ausdehnungsgefäß 17 abfließen läßt, so daß Druckerhöhungen
in der Anlage verhindert werden. Bei nach und nach sinkender Temperatur des Wärmespeichers
3 und abklingendem Wärmenachschub an den Verdampfermantel5 füllt das wärmeübertragende
Mittel mehr und mehr den Verdampfer 6, bis keine Verdampfung mehr stattfindet und
auch der Kondensationsraum 8 mit flüssigem Wärmeübertragungsstoff gefüllt ist. Wärme
wird an die Kondensationsfläche 9 und damit an den Endwärmeträger nur noch durch
Konvektion übertragen, und die Einheit aus Verdampfer 6 und Kondensator 8, 9, 11
wirkt als einfacher Wärmetauscher.
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Wenn der Endwärmeträger verdampft und kondensiert werden kann und
gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß der Endwärmeträger keinen für den Betrieb der
Anlage schädlichen überdruck annimmt, d. h., wenn z. B. in Warmwasser-Sammelheizungsanlagen
ein entsprechendes Ausdehnungsgefäß und/oder sonstige Druckregler, möglicherweise
Sicherheitsventile od. ä., vorgesehen sind, dann kann ein 'Peil des Endwärmeträgers
abgezweigt und in den Verdampfer geleitet werden, wo er als Wärmeübertrager dient.
Nach F i g. 2 entfällt in diesem Fall das Ausdehnungsgefäß 17; die mit der Drosselvorrichtung
15 und dem Rückschlagventi116 versehene Ausdehnungsleitung 14 ist über eine Ausdehnungsleitung
14a mit der Abgangsleitung des Endwärmeträgers auf der Seite des Kondensators verbunden,
auf der sich das Ausdehnungsgefäß und/oder ein sonstiger Druckregler in der Leitung
des Endwärmeträgers befindet. Bei Warmwasserheizungsanlagen z. B. besteht die Verbindung
der Ausdehnungsleitung 14 über das Rückschlagventil16 und die Drosselvorrichtung
15 sowie die Ausdehnungsleitung 14a vorzugsweise mit der Rücklaufleitung (in F i
g. 2 würde das der Zuflußleitung 12 entsprechen), da in der Heizungsvorlaufleitung
in der Regel Drossel- oder Absperrventile eingebaut sind.
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Die Ausführungsform des Flüssigkeitsdampferzeugers nach F i g. 3 unterscheidet
sich gegenüber der nach F i g. 2 nur dadurch, daß eine getrennte Dampfleitung 7
und Kondensatrückleitung 10 a, 10 b vorgesehen ist. Das zurücklaufende Kondensat
gelangt durch die Leitung 10 a in einen Dampfabscheider 19 und von da aus über die
Leitung 10 b wieder in den Verdampfer 6. An der tiefsten Stelle des Dampfabscheiders
mündet in diesen die Ausdehnungsleitung 14. Der Dampfabscheider sorgt, insbesondere
bei der Teilung des Verdampfers 6 in mehrere Einheiten (F i g. 6 bis 9), dafür,
daß bei Unterbrechen der Kondensation aus dem Verdampfer 6 und dem Kondensationsraum
8 herausgedrücktes Dampf-Wasser-Gemisch zunächst in Dampf und Wasser geschieden
wird, womit man verhindert, daß Dampfblasen in die Ausdehnungsleitung 14 und das
Ausdehnungsgefäß 17 oder in den Endwärmeträger gedrückt werden, wenn die Ausdehnungsleitung
14 über die Ausdehnungsleitung 14 a mit der Abgangsleitung des Endwärmeträgers verbunden
ist.
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Bei der getrennten Anordnung von Dampfleitung 7 und Kondensatrückleitung
10 oder 10 a und 10 b
kann nach F i g. 3 der Boden des Kondensationsraumes
8 geneigt oder nach F i g. 4 zur Höherlegung der Eintrittsöffnung der Dampfleitung
7 in den Kondensationsraum 8 ein Wehr 18 vorgesehen werden, oder man kann nach F
i g. 5 den oberen Rand der Dampfleitung 7 ein gewisses Stück über den waagerechten
Boden des Kondensationsraumes 8 überstehen lassen. Weiterhin ist es auch möglich,
den gesamten Kondensator 8, 9, 11 zur Kondensatrückleitung 10 hin zu neigen.
Durch die Trennung von Dampfleitung 7 und Kondensatrückleitung 10 ist es möglich,
im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2, bei denen das Kondensat
dem Verdampfer 6 zur neuerlichen Verdampfung von oben zugeführt wird, dieses dem
Verdampfer 6 an beliebiger Stelle zuzuführen, beispielsweise unten, wie in F i g.
3 gezeigt ist, wodurch insbesondere bei reinem Wärmetauscherbetrieb, d. h. bei Wärmeübertragung
durch Konvektion, ein besserer Umlauf im Leitungskreis des wärmeübertragenden Mittels
erzielt wird. Je nach Aufgabe und sonstiger Ausbildung der gesamten Anlage kann
die eine oder andere Verdampferbeschickung vorteilhafter sein. So entsteht z. B.
in den Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 Sattdampf, während bei der Ausführungsform
nach F i g. 3 überhitzter Dampf in den Kondensationsraum 8 gelangt.
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Bei den Ausführungsformen nach F i g. .6 bis 9 sind mehrere Verdampfer
6, Wärmespeicher 3 und elektrische Heizvorrichtungen 4 vorgesehen. Diese Einheiten
liegen entweder waagerecht oder mit einer mehr oder weniger großen gemeinsamen Neigung
parallel übereinander (F i g. 7 bis 9). Die einzelnen Ausführungsformen unterscheiden
sich durch die Ausbildung der Verbindung der Verdampfer mit dem Kondensationsraum
8 des Kondensators voneinander. Bei den Ausführungsformen nach F i g. 6 und 7 läuft
das Kondensat aus dem Kondensationsraum 8 über eine gemeinsame Kondensatrückleitung
10 und einen Kondensatverteiler 23 in die übereinanderliegenden Verdampfer 6, die
von den Wärmespeichern 3 mit den elektrischen Heizvorrichtungen 4
umschlossen
sind. Auf ihrer Dampfaustrittsseite sind die Verdampfer 6 über ihre jeweilige Dampfleitung
7 parallel mit einer Dampfsammelleitung 21 verbunden, welche einen entsprechend
großen Durchmesser aufweist und an der höchsten Stelle in den Kondensationsraum
8 einmündet. Der Kondensatverteiler 23 ist dabei mit der Ausdehnungsleitung 14 verbunden.
Ebenso kann die Dampfsammelleitung 21, wie in F i g. 7 dargestellt ist, über die
Verbindungsleitung 22 an die Ausdehnungsleitung 14 angeschlossen sein. Bei der Ausführungsform
nach F i g. 8 sind die geneigten, parallel übereinanderliegenden Verdampfer 6 über
ihr jeweiliges Dampfrohr 7 mit der gemeinsamen Dampfsammelleitung 21 verbunden,
die in den Kondensationsraum 8 in dessen höher gelegenen Teil einmündet und mit
der Ausdehnungsleitung 14 verbunden sein kann, was nicht dargestellt ist. Von der
Dampfleitung 7 eines jeden Verdampfers 6 ist eine Verbindungsleitung 24 abgezweigt,
die zu dem Kondensateintrittsende des jeweils nächsten Verdampfers läuft, während
nur der erste Verdampfer mit der Kondensatrückleitung 10 verbunden ist, die
an die Ausdehnungsleitung 14 angeschlossen ist. Bei der Ausführungsform nach F i
g. 9 weist jeder der parallel übereinanderliegenden Verdampfer eine getrennte Dampfleitung
7 auf, von denen je eine Verbindungsleitung 24 abgezweigt ist, die zu dem Kondensateintrittsende
des jeweils nächsten Verdampfers 6 läuft. Dabei ist wieder nur der erste Verdampfer
mit der Kondensatrückleitung 10 verbunden, die an die Ausdehnungsleitung 14 angeschlossen
ist. Neben den in den F i g. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsformen ist noch eine
solche Bauart des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdampferzeugers möglich, bei der
im Fall mehrerer Verdampfer für jeden Verdampfer 6 eine eigene Dampfleitung 7 und
eine gemeinsame Kondensatrückleitung 10 für alle Verdampfer vorgesehen sind, in
welche diese parallel einmünden. Dabei ist die Kondensatrückleitung 10
mit
der Ausdehnungsleitung 14 verbunden.
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Die in den Fig.6 bis 9 dargestellten Bauarten der Anlage nach der
Erfindung unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Wirkung dadurch, daß bei den Ausführungsformen
nach F i g. 6 und 7 die Verdampfung in allen Verdampfern gleichzeitig beginnen kann.
Bei entsprechend großer Kondensationsfläche 9 können hier kurzzeitig sehr große
Wärmeentnahmeleistungen erzielt werden, d. h., ein derartiger Flüssigkeitsverdampfer
eignet sich besonders für Stoßbetrieb. Bei den Ausführungsformen nach F i g. 8 und
9 erfolgt die Kondensatbeschickung der einzelnen Verdampfer 6 von unten beginnend
nacheinander. Erst wenn der zunächst beschickte Verdampfer 6 aus dem benachbarten
Teil des Wärmespeichers 3 soviel Wärme abgeführt hat, daß er sich mit flüssigem
übertragungsstoff füllen kann, fließt dieses durch die oben abgezweigte Verbindungsleitung
24 in den nächsten Verdampfer. Die Dampfsammelleitung 21 braucht bei dieser Ausführungsform
nur einen Querschnitt in der Größe der einzelnen Dampfleitung 7 aufzuweisen, weil
theoretisch nur die von jeweils einem Verdampfer 6 erzeugte Dampfmenge zum Kondensationsraum
8 geleitet werden muß. Der Querschnitt der Dampfsammelleitung 21 wird trotzdem etwas
größer gewählt, da auch in einem mit flüssigem übertragungsstoff gefüllten Verdampfer
6 durch weiterhin erfolgenden Wärmenachschub aus den unteren Teilen des Wärmespeichers
3 die Verdampfung weitergeht. Der in F i g. 9 dargestellte Flüssigkeitsverdampfer
arbeitet im wesentlichen wie der in F i g. 8 dargestellte.
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Nach den F i g. 10 und 12 kann der Kondensator auch innerhalb des
Verdampfers 6 angeordnet sein, indem nämlich eine z. B. U-förmig oder in Form einer
Wendel gebogene Rohrleitung im Verdampfer 6 angeordnet ist, die durch die Wärmedämmschicht
2 hindurch mit der Zuflußleitung 12 und der Abgangsleitung 13 verbunden ist. Der
Verdampfer ist dabei wieder über die mit einem Rückschlagventil 16 und einer Drosselvorrichtung
15 versehenen Ausdehnungsleitung 14 entweder mit einem Ausdehnungsgefäß
17 oder der Seite der Abgangsleitung des Endwärmeträgers verbunden, in der
ein Ausgleichsgefäß, ein Sicherheitsventil od. dgl. vorgesehen ist. Bei den in den
F i g. 10 und 12 dargestellten Ausführungsformen des Flüssigkeitsdampferzeugers
ist der Heizraum 11 und damit die Kondensationsfläche 9 in den Verdampfer 6 verlegt,
womit dieser gleichzeitig zum Kondensationsraum 8 wird. Durch diese Anordnung entfällt
insbesondere die Dampfleitung 7 zwischen Verdampfer und Kondensationsraum 8, deren
Querschnitt zur Vermeidung hoher Dampfgeschwindigkeiten (»Pfeifen«) groß sein muß,
sowie die Kondensatrückleitung 10. Da der im Heizraum 1.1, d. h. in
der gebogenen Leitung befindliche Endwärmeträger bei längerer Unterbrechung der
Wärmeentnahme durch den an der Kondensationsfläche 9 anstehenden Dampf im Verdampfer
weiterhin erwärmt und verdampft wird, wenn er einen entsprechend niedrigen Siedepunkt
aufweist, muß die Möglichkeit der Ausdehnung des Endwärmeträgers durch den im Heizraum
11 erzeugten Dampf gegeben sein.
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Unabhängig von der Selbstregelung der Kondensation, der Verdampfung
und der Ausdehnung bei dem Flüssigkeitsdampferzeuger nach der Erfindung können für
die Regelung der Wärmeentnahme durch den Endwärmeträger in der Zufuhrleitung
12 und/ oder in der Abgangsleitung 13 und/oder zwischen diesen beiden Leitungen
Regel- oder Absperrventile 20 angeordnet werden, wie in F i g. 10 und 11 dargestellt
ist. Diese Ventile können zu einer Einheit, beispielsweise einem Mischventil, zusammengefaßt
werden und mechanisch oder elektrisch mit den übrigen Regelvorrichtungen des Kreises
des zu beheizenden Stoffes, z. B. dem Temperaturregler einer Warmwasser-Sammelheizungsanlage,
gekoppelt sein. Mittels dieser Ventile 20 kann die Ausdehnung aus dem Heizraum 11
bei intermittierender Wärmeabnahme, z. B. durch Abschalten einer in einer Sammelheizungsanlage
angeordneten Umwälzpumpe, in die Zuflußleitung 12 (Heizungsrücklauf) gelenkt
werden oder z. B. bei weiterlaufender Umwälzpumpe nur ein Teil des umgewälzten Endwärmeträgers,
z. B. Heizungswasser, durch den Heizraum 11 geleitet werden, während der andere
Teil parallel zu diesem vorbeigeleitet wird. Es kann auch der Heizraum Il entweder
einseitig abgesperrt werden, womit die Wärmeübertragung unterbrochen ist, oder beidseitig
abgesperrt werden, wenn er einen eigenen Verdrängungsraum besitzt, womit die Wärmeübertragung
ebenfalls unterbrochen werden kann.
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Eine Anordnung des Kondensators innerhalb des Verdampfers 6 ist, wie
in den F i g. 10 und 12 dargestellt ist, auch dann möglich, wenn der Flüssigkeitsdampferzeuger
mit mehreren Verdampfern ausgerüstet ist.
In den F i g. 13 und 14
ist eine Ausführungsform des Flüssigkeitsdampferzeugers dargestellt, bei dem die
Kondensation der wärmeübertragenden Flüssigkeit an den nicht von den Wärmespeichern
3 umschlossenen Wandteilen des Verdampfers 6 erfolgt. Dabei ist dieser als Platte
ausgebildet, deren obere und untere Fläche an je einen Wärmespeicher 3 angrenzt
und die mit der Ausdehnungsleitung 14 verbunden ist, die - wie bei allen Ausführungsformen
des Flüssigkeitsdampferzeugers - mit einem nicht dargestellten Dampfabscheider,
einem Rückschlagventil und einer Drosselvorrichtung versehen ist. Die Wärmespeicher
3 sind von einer Wärmedämmschicht 2 umgeben. Der Heizraum 11 für den Endwärmeträger,
der bei 12 zuströmt und bei 13 aufgeheizt abgeht, ist als viereckiger Ringkasten
ausgebildet, dessen viereckige, geschlossene Innenfläche an den Schmalseiten des
Plattenverdampfers 6 angrenzt und als Kondensationsfläche 9 dient. Der Plattenverdampfer
6 dient also gleichzeitig auch als Kondensationsraum B.
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Die Ausführungsformen nach den F i g. 6 bis 9 lassen sich in besonders
vorteilhafter Weise auch als Dampferzeuger, z. B. für Metzgereien, Krankenhäuser
usw., verwenden, wenn Dampf mit billigem Nachtstrom erzeugt werden soll oder wenn
große Dampfmengen für kurze Zeit benötigt werden, aber nur Anschlüsse mit geringer
elektrischer Leistung vorhanden sind. Dazu ist der Flüssigkeitsdampferzeuger jeweils
ohne Kondensator 8, 9, 11 zu bauen; die Dampfsammelleitung 21 oder die einzelnen
Dampfleitungen 7 sind mit Absperr- oder Regelventilen zu versehen, und die Kondensatrückleitung
10 wird anstatt mit dem Kondensationsraum 8 mit einem Wasserspeicher verbunden.
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Mit dem Flüssigkeitsdampferzeuger nach der Erfindung ist es möglich,
während der sogenannten Schwachlastzeiten den verbilligten elektrischen Strom auszunutzen
und den Dampferzeuger aufzuheizen. Diese gespeicherte Wärme kann dann zu einem beliebigen
Zeitpunkt weiterverwendet werden. Weiterhin ist es möglich, geringe, lang andauernde
Leistungen in hohe Leistungen während einer kurzen Zeitdauer umzuwandeln, d. h.,
der Wärmespeicher im Dampferzeuger wird mit schwacher elektrischer Leistung langsam
aufgeladen und kann diese gespeicherte Energie schlagartig für den gewünschten Zweck
abgeben. Dies ist besonders vorteilhaft in den Fällen, wo nur schwache elektrische
Anschlußleistungen zur Verfügung stehen, aber große kurzzeitige Leistungen erforderlich
sind.
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Weiterhin weist der Flüssigkeitsdampferzeuger nach der Erfindung den
Vorteil auf, daß bei ihm die Wärme abhängig von der Wärmeentnahme durch den Endwärmeträger
selbstregelnd übertragen wird. Aus diesem Grund ist die Anlage einfach im Aufbau;
durch die Anordnung des Rückschlagventils 16 sowie der Drosselvorrichtung 15 in
der Ausdehnungsleitung 14 sind Druckschwankungen im Verdampferteil vermieden.
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Bei der Ausführungsform des Flüssigkeitsdampferzeugers, bei der der
Kondensationsraum 8 in den Verdampfer 6 verlagert ist, ist es von Vorteil, daß die
Volumenvergrößerung der wärmeübertragenden Flüssigkeit beim Übergang vom flüssigen
in dampf-oder gasförmigen Zustand nicht weiter zu berücksichtigen ist. Besonders
vorteilhaft sind weiterhin die Ausführungsformen des Flüssigkeitsdampferzeugers,
bei denen der Verdampfer 6 oder die parallel übereinanderliegenden Verdampfer 6
waagerecht oder etwas geneigt angeordnet sind. Es ist schwierig und bisher kaum
möglich gewesen, bei senkrecht angeordneten Verdampfern eine so innige Verbindung
der Verdampferwand 5 mit dem Wärmespeicher 3 zu erzielen und auch aufrechtzuerhalten,
daß die Wärmeübertragung vom Wärmespeicher 3 an die Verdampferfläche 5 ganz oder
vorwiegend durch Wärmeleitung erfolgt und nicht durch die unvorteilhaftere Wärmestrahlung.
Unterschiedliche Wärmedehnung von Verdampfer und Wärmespeicher und ein Arbeiten,
d. h. Ausdehnen des Verdampfers auch bei geringen Drücken, verursacht nach einiger
Betriebszeit eine Trennung der Verdampferwand vom Wärmespeicher und damit eine Verminderung
des Wärmeüberganges, der dann in viel geringerem Maß durch Strahlung erfolgt. Eine
Erhöhung der nutzbaren, unteren Temperaturgrenze des Wärmespeichers und damit eine
schlechtere Ausnutzung seines Speichervermögens sind die Folgen. Bei den erwähnten
Ausführungsformen des Flüssigkeitsdampferzeugers werden diese Nachteile dadurch
vermieden, daß das Gewicht des oder der Wärmespeicher ausgenutzt wird, um die für
einen optimalen Wärmeübergang, ganz oder vorwiegend durch Wärmeleitung, notwendige
innige Berührung zwischen Wärmespeicher und Verdampfer herzustellen, und zwar unabhängig
von irgendeiner Ausdehnung oder Zusammenziehen des Verdampfers. Auf Grund ihres
Gewichtes liegen die Wärmespeicher stets an den unter ihnen oder zwischen ihnen
angeordneten Verdampfern an und ermöglichen einen Wärmeübergang mittels Wärmeleitung.
Der Wirkungsgrad der Wärmespeicher und damit des gesamten Gerätes wird dadurch erheblich
verbessert.