DE243859C - - Google Patents

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PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 243859 KLASSE 17/. GRUPPE- M 243859 CLASS 17 /. GROUP

in TONNEINS, Frankr.in TONNEINS, France.

Vorrichtung zum Ausgleich von Temperaturen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. April 1911 ab. Device for compensating temperatures. Patented in the German Empire on April 27, 1911.

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Temperaturen, welches besonders für Kondensapparate oder für Oberflächenkühler verwendet werden kann. Dieses System ist basiert auf der gemeinsamen Verwendung der beiden folgenden Einrichtungen:The invention relates to a system for the transmission of temperatures, which particularly can be used for condensers or for surface coolers. This The system is based on the joint use of the following two facilities:

1. eines Flüssigkeitsbades, welches die Röhren umspült, in denen das zu kondensierende oder zu kühlende Fluid zirkuliert, wobei1. a liquid bath, which washes around the tubes in which the condensate or circulates fluid to be cooled, wherein

ίο in diesem Bade durch Einblasen von feinverteiltem Gas ein fortgesetztes Brausen der Flüssigkeit unterhalten wird;ίο in this bath by blowing in finely divided Gas is maintained a continued effervescence of the liquid;

2. einer Anordnung, wonach das Flüssigkeitsbad in der Bewegungsrichtung des zu kondensierenden oder zu kühlenden Fluids durch senkrechte Scheidewände in verschiedene Abteilungen getrennt ist, wodurch die Verteilung des Gases sowie die Temperatur des Bades für jede Abteilung entsprechend der zu erreichenden Wirkung gut geregelt wird.2. an arrangement according to which the liquid bath in the direction of movement of the to condensing or to be cooled fluids through vertical partitions into different Compartments are separated, whereby the distribution of the gas as well as the temperature of the bath for each compartment is accordingly the effect to be achieved is well regulated.

Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung bei einem Dampfkondensator ausführlich beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.The invention is detailed below in its application to a steam condenser described and shown in the drawing.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch den Apparat. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf denselben, Fig. 3 ein Querschnitt, und Fig. 4 zeigt eine der Scheidewände in der Ansicht.Fig. Ι is a longitudinal section through the apparatus. Fig. 2 is a plan view of the same, Fig. 3 is a cross-section, and Fig. 4 shows one of the partitions in elevation.

In einem Behälter α ist ein Dampfkasten & angeordnet, dem der zu kondensierende Dampf durch ein Rohr c zugeführt wird. VomIn a container α a steam box & is arranged, to which the steam to be condensed is fed through a pipe c . From the

, Dampf kasten aus strömt der Dampf durch eine Anzahl von flachen Rohren d, die parallel 35 From the steam box, the steam flows through a number of flat tubes d running parallel to 35

zueinander laufen und am anderen Ende an einen Kasten e angeschlossen sind, der einen flachen wagerechten Ansatz / am unteren Ende hat und das Kondenswasser . zum Abflußrohr g leitet. Quer zu den Dampfröhren d sind Zwischenwände h angeordnet, die am unteren Ende Ausschnitte I haben, mittels deren sie auf den Röhren rf aufsitzen (Fig. 4). Der obere Teil k der Zwischenwände ist nach links, also zum Dampfkasten b, hin gebogen. Diese Zwischenwände h teilen den Behälter α in verschiedene Abteilungen. Die erste Zwischenwand liegt gegen den Dampfkasten b, und die letzte Zwischenwand liegt gegen den Dampfkasten e an.run towards each other and at the other end are connected to a box e , which has a flat horizontal approach / at the lower end and the condensation water. leads to the drain pipe g . Partition walls h are arranged transversely to the steam tubes d and have cutouts I at the lower end by means of which they sit on the tubes rf (FIG. 4). The upper part k of the partition walls is bent to the left, i.e. towards the steam box b. These partitions h divide the container α into different compartments. The first partition is against the steam box b, and the last partition is against the steam box e .

Unter den Röhren ei ist ein Doppelboden m vorgesehen, der durchlocht und mit ebenso vielen Abteilungen η versehen ist wie der Behälter a. Diesen Abteilungen η wird Luft unter Druck durch eine Leitung 0 zugeführt, welche auf der Seite des Apparates angeordnet ist, und der die Luft von der Luftkammer p und dem Rohr q zugeführt wird. In diesem Leitungsrohr ist für jede Abteilung η ein Schieber r vorgesehen, mittels deren die Zufuhr der Luft zu den Abteilungen η geregelt wird.Under the tubes egg a double floor m is provided, which is perforated and provided with as many compartments η as the container a. To these compartments η , air under pressure is supplied through a conduit 0 which is arranged on the side of the apparatus and to which the air is supplied from the air chamber p and the pipe q. In this pipe, a slide valve r is provided for each division η , by means of which the supply of air to the divisions η is regulated.

Der Behälter α ist durch einen Deckel i abgeschlossen, der ein Abflußrohr t für die mit Wasserdampf gesättigte Luft aufweist.The container α is closed by a lid i which has a drain pipe t for the air saturated with water vapor.

Nachdem der zu kondensierende Dampf in die Röhren d eingeführt ist, wird Luft in die Abteilungen η eingeblasen; das Wasser in dem Behälter α wird durch die aus den Abtei-After the steam to be condensed is introduced into the tubes d, air is blown into the compartments η ; the water in the container α is

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lungen η ausströmende Luft in starke Brausung versetzt. Der Wasserspiegel im Behälter α muß so hoch sein, daß die Röhren d vollständig von Wasser bedeckt sind. Die Zufuhr der Luft zu jeder Abteilung η wird so geregelt, daß die Luft, welche oberhalb des Wasserspiegels austritt, nachdem sie das Wasser durchströmt hat, vollständig mit Wasserdampf gesättigt ist. Der Wasserverlust wird mittels des Wasserrohres u ersetzt, welches am Ausflußende des Behälters α angeordnet ist. Unterhalb der Zwischenwände h bildet sich auf diese Weise eine Strömung des kalten Wassers nach dem heißen Teil des Apparates hin. Infolge der Schrägstellung des oberen Teiles k der Zwischenwände h wird, etwa von der einen zur anderen Abteilung, überfließendes Wasser stets von der kälteren in die wärmere Abteilung geleitet. Ein Überlaufsrohr, welches am heißen Ende des Apparates vorgesehen ist, führt den Überschuß des Wassers aus dem Behälter α ab. Bei den Kondensatoren bekannter Bauart wird Wasser als Kühlmittel verwandt. Dieses Wasser verläßt den Apparat schon, nachdem es dem kondensierten Dampf nur die Kalorien entzogen hat, die zum Erhitzen des Wassers nötig sind, so daß man ganz bedeutende Mengen von Wasser nötig hat, wodurch sehr oft die Verwendunglungs η outflowing air is set in strong effervescence. The water level in the container α must be so high that the tubes d are completely covered by water. The supply of air to each compartment η is regulated in such a way that the air which emerges above the water level after having flowed through the water is completely saturated with water vapor. The water loss is replaced by means of the water pipe u , which is arranged at the outflow end of the container α . In this way, a flow of cold water is formed below the partition walls h towards the hot part of the apparatus. As a result of the inclination of the upper part k of the partition walls h , for example from one department to the other, overflowing water is always directed from the colder to the warmer department. An overflow pipe, which is provided at the hot end of the apparatus, discharges the excess water from the container α . The condensers of known design use water as a coolant. This water leaves the apparatus already after it has withdrawn only the calories from the condensed steam which are necessary for heating the water, so that very significant amounts of water are required, which means that it is very often used

30, eines solchen Kondensators unmöglich gemacht wird. Wenn man das Wasser des Kondensators so lange der Erhitzung aussetzen würde, bis es zum Sieden kommt, so würden dadurch außer den Kalorien, welche zum Erhitzen des Wassers nötig sind, auch noch diejenigen verbraucht werden, die zur Verdamp-, fung erforderlich sind. Es sind aber zu dem letzteren Zwecke eine bei weitem größere Menge Kalorien erforderlich als zum Erhitzen. Bekanntlich verlangt ein Kilogramm Wasser 85 Kalorien, um von 15⁰ auf ioo° zu kommen, während es zu seiner Verdampfung bei ioo° 537 Kalorien nötig hat. Wenn man nun das Wasser des Kondensators auf ioo° erhitzen wollte, was bei den bekannten Vorrichtungen nötig wäre, um eine genügende Verdampfung zu erzielen, ,so würde das Kondenswasser eine viel zu hohe Temperatur haben; die entsprechende Dampfspannung würde zu bedeutend sein, und der Kondensator würde seine hauptsächlichste Aufgäbe nicht mehr erfüllen können.30, such a capacitor is made impossible. If one were to expose the water of the condenser to the heating until it boils, then besides the calories which are necessary for heating the water, also those which are necessary for evaporation would be consumed. For the latter purpose, however, a far greater amount of calories is required than for heating. As is known, requires 85 calories a kilogram of water to get from ⁰ to 15 ° ioo, while it has needed for its evaporation at ioo ° 537 calories. If one wanted to heat the water in the condenser to 100 °, which would be necessary with the known devices in order to achieve sufficient evaporation, the temperature of the condensed water would be much too high; the corresponding vapor tension would be too great, and the condenser would no longer be able to fulfill its main task.

Man muß daher dafür sorgen, daß man eine wesentliche Verdampfung des KühlwassersIt must therefore be ensured that there is a substantial evaporation of the cooling water

~55~ erreicht, trotzdem das AVässer bei seinem Ausfluß aus dem Kondensator von niedriger Temperatur ist, z. B. 40⁰. Es sind in dieser Beziehung schon verschiedene Einrichtungen in Vorschlag gebracht worden, bei denen z. B. in den Röhren des Kondensators ein Luftstrom zirkuliert, in den man vorher zerstäubtes Wasser eingeblasen hat, oder indem man die Röhren des Kondensators mit einer dünnen Wasserschicht umspült, über die ein Luftzug streicht. Um nun aber zum wenigsten die Nachteile zu vermeiden, welche den Luftstromkondensatoren anhaften, d. h. um zu vermeiden, daß der Ausgleich der Hitze hauptsächlich durch direkte Berührung des gasförmigen Fluids (der Luft, welche ev. mit Wasserdampf gesättigt sein kann) mit der zu kühlenden Oberfläche erfolgt, ist es notwendig, daß diese Oberfläche fortgesetzt von Wasser bespült wird. Die Menge des zerstäubten Wassers oder die Menge des Berieselungswassers muß daher wesentlich größer sein als diejenige, die genügen würde, die Luft bei der höchsten Temperatur, die sie erreichen soll, zu sättigen. Hieraus ergibt sich ein übermäßiger Wasserkonsum, welcher dazu zwingt, dem Kondensator Vorrichtungen beizugeben, die geeignet sind, das Kühlwasser zur erneuten Verwendung geeignet zu machen.~ 55 ~ reached, despite the fact that the water is at a low temperature when it flows out of the condenser, e.g. B. 40 ⁰ . In this regard, various facilities have already been proposed in which z. B. in the tubes of the condenser circulates an air stream into which one has previously blown atomized water, or by washing the tubes of the condenser with a thin layer of water over which a draft of air strokes. In order to avoid at least the disadvantages that are inherent in the air flow condensers, i.e. to avoid that the compensation of the heat mainly through direct contact of the gaseous fluid (the air, which can possibly be saturated with water vapor) with the surface to be cooled occurs, it is necessary that this surface is continuously rinsed with water. The amount of atomized water or the amount of sprinkling water must therefore be much greater than that which would be sufficient to saturate the air at the highest temperature it is supposed to reach. This results in an excessive consumption of water, which makes it necessary to add devices to the condenser which are suitable for making the cooling water suitable for reuse.

Andererseits lassen bei derartigen Einrichtungen die Bedingungen der Sättigung der Luft viel zu wünschen übrig, wenigstens, wenn man den zu kühlenden Oberflächen nicht eine ganz bedeutende Ausdehnung gibt. Die' Schicht von Kühlflüssigkeit, welche die zu kühlenden Oberflächen umspült, ist der Wirkung des Luftstromes tatsächlich nur auf einer Fläche ausgesetzt, welche der Kühlfläche entspricht. Die Wassertropfen, welche verdampfen, ohne die Kühlflächen zu treffen, entziehen die zur Verdampfung nötige Hitze der Kühlluft selbst, deren kalorische Kapazitätsmasse und Leistungsfähigkeit sehr gering sind. Diese Verdampfung wird daher ebenfalls sehr gering sein und kein anderes Resultat ergeben, als daß sie die Verdampfungsleistung der zu kühlenden Flächen um so viel verringert, als sie zur Sättigung der Luft beiträgt. Diese verschiedenen Verfahren zwingen daher dazu, sehr umfangreiche Apparate herzustellen, die außerdem einen großen Wasserverbrauch notwendig machen, es sei denn, daß man ihnen Einrichtungen beigäbe, welche den Wasserumlauf bewirken, wodurch natürlich die ganze Anlage sehr kompliziert no wird.On the other hand, in such devices, the conditions of saturation of the Air much to be desired, at least if you don't have the surfaces to be cooled there is a very significant expansion. The 'layer of cooling liquid which the to Washed around cooling surfaces, the effect of the air flow is actually only on exposed to an area which corresponds to the cooling surface. The drops of water that evaporate Without hitting the cooling surfaces, the heat required for evaporation is withdrawn from the cooling air itself, and its caloric capacity and performance are very low are. This evaporation will therefore also be very little and no other result result than that they reduce the evaporation capacity of the surfaces to be cooled by so much decreases as it contributes to the saturation of the air. These different procedures are forcing therefore to produce very extensive apparatuses that also require a large amount of water, be it for that one would add devices to them which effect the circulation of water, by which means of course the whole system is very complicated no.

Bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung dagegen tauchen die Dampfrohre in ein Flüssigkeitsbad, in das man von unten fein zerteilte Luft einbläst, um so ein künstliches Brausen des Wassers zu erzeugen. Die Gesamtoberfläche der Luftblasen ist bei weitem größer als die Oberfläche der zu kühlenden Rohre. Die zur Verdampfung des Wassers nötige Hitze wird hauptsächlich durch die Menge . des brausenden Wassers übertragen, welche die Hitze von den WändenIn the device according to the present invention, on the other hand, the steam pipes are immersed In a liquid bath, into which finely divided air is blown from below, an artificial one To produce a shower of water. The total surface area of the air bubbles is by far larger than the surface of the pipes to be cooled. The heat necessary to evaporate the water becomes main through the crowd. of the roaring water, which the heat from the walls

der Dampfrohre entnimmt. Der schnelle Wechsel der Flüssigkeitsmoleküle, sowohl auf den zu kühlenden Oberflächen wie in der der Verdampfung ausgesetzten Wassermasse, sichern eine schnelle Übertragung der Hitze, und die Erfahrung hat' bewiesen, daß unter diesen A^orbedingungen:removes the steam pipes. The rapid change of liquid molecules, both on the surfaces to be cooled as in the water mass exposed to evaporation, ensure a quick transfer of heat, and experience has proven that under these conditions:

i. eine fast sofortige Sättigung der Luft undi. an almost instant saturation of the air and

ίο 2. von einem Ende zum anderen des Wasserbehälters eine allmähliche Verringerung der Temperatur des Wassers eintritt, wobei aber an jedem Punkte des Behälters die Temperatur des Wassers stets die gleiche bleibt.ίο 2. from one end to the other of the water tank there is a gradual decrease in the temperature of the water, but with the temperature at each point in the container of the water always remains the same.

Infolge der Kondensierung des Dampfes verringert sich sein Gewicht allmählich nach dem Ausgangsende der Rohre zu, so daß sehr schnell die Regionen erreicht werden, bei denen die absorbierte Wärme ausschließlich dem Kondenswasser entzogen wird. Dieses Kondenswasser muß aus dem Apparat mit einer Temperatur von höchstens 40⁰ ausfließen ; infolgedessen müssen die Temperaturen des Kühlwassers nahe am Ausgangsende der Dampfröhren geringer sein als 40⁰ und dies um so mehr, als der Wärmeausgleich zwischen dem Kondenswasser und dem Kühlwasser nicht mehr an den ganzen Oberflächen der Röhren erfolgt, wie am Anfang der Röhren, wenn dieselben noch mit Dampf gefüllt sind, sondern lediglich am unteren verhältnismäßig kleinen Teil dieser Röhren.As a result of the condensation of the steam, its weight gradually decreases after the exit end of the pipes, so that the regions are very quickly reached in which the absorbed heat is extracted exclusively from the condensed water. This condensation water must flow out of the apparatus at a temperature of not more than 40 ^0; As a result, the temperatures of the cooling water close to the outlet end of the steam tubes must be less than 40 ⁰ and this all the more so since the heat balance between the condensation water and the cooling water no longer takes place on the entire surfaces of the tubes, as at the beginning of the tubes, if they are still are filled with steam, but only at the lower, relatively small part of these tubes.

Ein Kilogramm z. B. bis 30⁰ gesättigter Luft enthält Dampf im Gewicht von 0,029 kg· Wenn man das Einblasen der Luft nun so regelt, daß die Temperatur an keinem Teil des Behälters wesentlich höher ist als 30⁰, so ergibt sich, daß das Gewicht der für die Kondensierung von einem Kilogramm Dampf. in den Röhren erforderlichen Luft sehr bedeutend sein muß. Dieses Gewicht kann aber in sehr großen Verhältnissen ermäßigt werden, indem man den Doppelboden des Behälters, welcher die Luftröhren enthält, in Abteilungen trennt und dafür sorgt,. daß die Schieber für die Zufuhr der Luft für jede Abteilung unabhängig von den anderen Abteilungen geregelt werden können. Es genügt dann, die Schieber so zu regeln, daß die Temperaturen der aufeinanderfolgenden Teile des Kühlwassers vom Dampf eintritt bis zum Ausfluß des Kondenswasser sich allmählich von z. B. 95° bis auf 30⁰ ermäßigen, wobei natürlich die , Temperatur des Kühlwassers in allen Teilen einer Abteilung gleich ist. Die Ersparnis ergibt sich daraus, daß man mittels dieser Einrichtung das Sieden des Kühlwassers bei einer Temperatur erzeugt, die sich möglichst derjenigen des Dampfes nähert, den man kondensieren will, und daß in den Abteilungen von mittlerer und niedriger Temperatur nur sehr wenig Kalorien zu entziehen bleiben.One kilogram z. · B. ⁰ to 30 saturated air containing steam at a weight of 0.029 kilograms If now that controls the injection of the air, that the temperature in any part of the container is substantially higher than 30 ^0, it follows that the weight of the Condensation of one kilogram of steam. air required in the tubes must be very significant. This weight can, however, be reduced in very large proportions by dividing the double bottom of the container, which contains the trachea, into compartments and taking care of this. that the slider for the supply of air for each department can be regulated independently of the other departments. It is then sufficient to regulate the slide so that the temperatures of the successive parts of the cooling water from the steam enters until the outflow of the condensation water gradually increases from z. B. 95 ° down to 30 ⁰ , of course, the temperature of the cooling water is the same in all parts of a department. The saving results from the fact that by means of this device the boiling of the cooling water is generated at a temperature as close as possible to that of the steam to be condensed, and that very few calories remain to be withdrawn in the medium and low temperature compartments .

Bei dem Kondensator nach der vorliegenden Erfindung kann man beliebiges Wasser verwenden. Die Niederschläge, welche sich in einem in fortgesetzter Bewegung befindlichen Wasser bilden, setzen sich nicht- an den Wänden fest; man kann sie einfach durch Auswaschen entfernen. , .Any water can be used in the condenser of the present invention. The precipitates that form in a continually moving water do not settle on the walls fixed; you can just wash them out remove. ,.

Die hauptsächlichsten Vorteile des Apparates gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen darin, daß im Vergleich zu dem erreichten Nutzeffekt wenig Raum eingenommen wird, daß man ferner jede Art von Wasser verwenden kann, und daß man schließlich nur eine geringe Menge Wasser nötig hat. Diese Vorteile der Apparate haben sie besonders zur Verwendung auf Lokomotiven und in allen den 'Fällen geeignet gemacht, wo Wasser schwer zu erhalten, kostspielig oder von schlechter Qualität ist.The main advantages of the apparatus according to the present invention are in that little space is taken up compared to the efficiency achieved; in addition, any kind of water can use, and that you only need a small amount of water. These The devices have advantages especially for use on locomotives and in all Made suitable for the cases where water is difficult to obtain, costly or of is poor quality.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: 1. Vorrichtung zum Ausgleich von Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß in das Kühlwasser, in welchem die Rohre für das zu kondensierende oder zu kühlende' Fluid liegen, ein sehr fein verteiltes Gas von unten eingeblasen wird, so daß dieses Gas sich mit dem Dampf des., Kühlbades sättigen kann, zu dem Zwecke, ein künstliches Aufbrausen der Kühlflüssigkeit zu erzeugen und die gesamte, den Röhren entzogene Hitze zum Verdampfen der Kühlflüssigkeit auszunutzen.1. Device to compensate for Temperatures, characterized in that in the cooling water in which the Pipes for the fluid to be condensed or to be cooled are very finely divided Gas is blown in from below so that this gas can be saturated with the vapor of the cooling bath for the purpose of to create an artificial effervescence of the cooling liquid and all the heat extracted from the tubes to evaporate to take advantage of the coolant. 2. Eine Vorrichtung zum Ausgleich von Temperaturen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter durch Querwände in verschiedene Abteilungen getrennt ist, so daß die Temperatur des Kühlwassers von der ersten bis zur letzten Abteilung allmählich abnimmt, wobei in der ersten, heißesten Abteilung die Kühlflüssigkeit bei einer Temperatur verdampft, die nahe am Siedepunkt liegt, während in der letzten Abteilung die Temperatur derart niedrig ist, daß sie die Temperatur bestimmt, welche die Kühlflüssigkeit beim Ausfluß aus dem Apparat haben soll.2. A device for equalizing temperatures according to claim 1, characterized in characterized in that the cooling container is divided into different departments by means of transverse walls is separated so that the temperature of the cooling water gradually decreases from the first to the last compartment, where in the first, hottest compartment the cooling liquid is at one temperature evaporates, which is close to the boiling point, while in the last compartment the temperature is so low that it determines the temperature which the cooling liquid will have as it flows out of the apparatus target. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.