DE2813614A1

DE2813614A1 - Indirekt beheizter dampferzeuger

Info

Publication number: DE2813614A1
Application number: DE19782813614
Authority: DE
Inventors: Helmut Baelz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: BAELZ, HELMUT, 7100 HEILBRONN, DE
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2421340A1; DE2813614C2; FR2421340B1

Description

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Helmut Balz GmbH, Koepffstraße 5, 7100 Heilbronn/Neckar Indirekt beheizter Dampferzeuger

Die Erfindung betrifft einen indirekt beheizten Dampferzeuger mit wenigstens einer von einem Heizmittel durchströmten Heizvorrichtung, die eine von dem zu verdampfenden Speisewasser umspülte Heizfläche aufweist,welche in einem das Speisewasser und erzeugten Dampf enthaltenden Behälter angeordnet ist.

In der Praxis gebräuchliche Dampferzeuger mit indirekter (mittelbarer) Beheizung sind entweder als sogenannte Tauchverdampfer oder als Umlaufverdampfer ausgebildet. Ein Tauchverdampfer ist grundsätzlich derart aufgebaut, daß eine Heizvorrichtung,beispielsweise in Gestalt einer von dem Heizmittel durchströmten Heizschlange _} in einem Behälter unterhalb des Speisewasserspiegels angeordnet ist, so daß die die Heizfläche bildende Außenfläche der Heizschlange von dem Speisewasser umspült ist. Die aufsteigenden Dampfblasen durchbrechen die Oberfläche des Speisewassers,über dessen Spiegel sich der erzeugte Dampf in dem Behälter sammelt. Wegen der die Oberfläche des Speisewassers durchbrechenden Dampfblasen ergibt sich eine unruhige Speisewasseroberfläche und damit auch eine erschwerte Niveauregelung des Speisewassers in dem Behälter. Außerdem ist der erzeugte Dampf sehr feucht.

Bei einem Umlaufverdampfer ist ein eigener, durch das Heizmittel beheizter Erhitzer vorhanden, an den ein Entspannungsbehälter angeschlossen ist, in welchem sich der erzeugte Dampf oberhalb eines bestimmten Speisewasserspiegels sammelt.

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Diese Geräte weisen gegenüber einem Tauchverdampfer in der Regel die Vorteile einer verbesserten Wärmeleistung, einer ruhigen Wasseroberfläche und der Erzeugung eines verhältnismäßig trockenen Dampfes auf. Dem steht aber nachteilig der Mehraufwand bei der Herstellung und im Platzbedarf entgegen, weil, wie erwähnt, ein Umlaufverdampfer immer aus zwei oder mehr Bauteilen bestehen muß, nämlich mindestens aus dem Erhitzer und dem getrennt davon angeordneten Entspannungsbehälter.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen indirekt beheizten Dampferzeuger zu schaffen, der sich bei hoher Wirtschaftlichkeit dadurch auszeichnet, daß er eine bauliche Einheit mit geringem Platzbedarf bildet, mit einer ruhigen Wasseroberfläche arbeitet und es damit gestattet, sehr trockenen Dampf bei hoher Leistung zu erzeugen, wobei in einfacher Weise eine Anpassung an die jeweils geforderten Betriebsbedingungen möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Dampferzeuger gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung von einem sich in dem Behälter oberhalb des Speisewasserspiegels öffnenden,anderenends verschlossen, rohrförmigen Mantel umgeben ist, der an wenigstens einer Stelle einen Einlaß für das unterhalb des Speisewasserspiegels einströmende Speisewasser aufweist.

Dadurch, daß die Verdampfung des Speisewasser in dem von dem rohrförmigen Mantel umschlossenen Raum erfolgt, in dem die Heizfläche angeordnet ist, treten in dem Behälter keine die Speisewasseroberfläche durchbrechenden Dampfblasen auf; der erzeugte Dampf tritt vielmehr aus dem offenen Ende des rohrförmigen Mantels unmittelbar in den oberhalb des Speisewasserspiegels befindlichen Dampfraum ein. Die Speisewasseroberfläche in dem Behälter ist deshalb sehr ruhig, während andererseits ein sehr trockener Dampf erzeugt wird. Der

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rohrförmige Mantel mit der darin angeordneten Heizvorrichtung ist mit dem Behälter zu einer baulichen Einheit vereinigt, die sich durch einen geringen Platzbedarf auszeichnet. Abhängig von der jeweils erforderlichen Anlagegröße können naturgemäß in einem Behälter auch mehrere derartiger, von einem sich oberhalb des Speisewasserspiegels öffnenden Mantel umschlossener Heizvorrichtungen vorgesehen sein. Wegen des geringen Platzbedarfes und des sich ergebenden einfachen Aufbaues sowie der Erzeugung trockenen Dampfes ist der neue Verdampfer besonders gut auch für kleine Leistungen, insbesondere zur Luftbefeuchtung bei Klimaanlagen geeignet. Andererseits lassen sich aber auch Geräte mit sehr hoher Dampfleistung ohne weiteres herstellen, wobei eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit der Dampferzeugung gewährleistet ist.

Sehr einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich, wenn der rohrförmige Mantel in dem Behälter vertikal verlaufend angeordnet und mit dem Behälterboden abgedichtet verbunden ist. Dabei kann in der Nähe des Behälterbodens wenigstens eine mit dem in dem Behälter enthaltenen Speisewasserraum in Verbindung stehende öffnung des Mantels angeordnet sein. Um günstigere Strömungsverhältnisse des durch die Öffnung in den rohrförmigen Mantel eintretenden Speisewassers zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, daß der Behälter im Bodenbereich einen den rohrförmigen Mantel in geringerem, radialem Abstand umschließenden Wandungsteil aufweist, derart, daß die den rohrförmigen Mantel umgebende Speisewasserschicht eine geringere, radiale Stärke aufweist, als dies in dem Behälter selbst der Fall ist.

Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß innerhalb des rohrförmi-

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gen Mantels das Heizmittel und das Speisewasser im Gegenstrom geführt sind. Dadurch läßt sich eine Auskühlung des Heizmittels durch das frisch zugeführte Speisewasser vor dem Austritt des Heizmittels aus der Heizvorrichtung erzielen, womit die Wirtschaftlichkeit des Dampferzeugers weiter erhöht werden. Der rohrförmige Mantel kann dabei mit seinem endseitig abgeschlossenen Teil aus dem Behälter vorragend angeordnet sein, wobei in dem vorragenden Teil ein Teil der Heizfläche liegt. In diesem Teil wird dann das eintretende Speisewasser unter Auskühlung des Heizmittels vorerwärmt, bevor es im Bereiche der übrigen, innerhalb des Behälters liegenden Heizfläche zur Verdampfung gebracht wird.

Durch entsprechende Variation der Länge dieses zur Auskühlung des Heizmittels dienenden Teiles der Heizfläche und entsprechende Bemessung der Höhe des über dem Speisewasserspiegel in dem Behälter befindlichen Dampfraumes können der Dampfzustand, die Leistung und die Auskühlung des Heizmittels besonders gut den jeweils geforderten Betriebsbedingungen angepaßt werden.

Im übrigen kann der Speisewasserspiegel in dem Behälter einstellbar sein, wie es auch denkbar ist, daß innerhalb des von dem rohrförmigen Mantel umschlossenen Raumes eine Zusatzheizeinrichtung für das Speisewasser angeordnet ist. Eine solche Zusatzheizeinrichtung kann auch innerhalb des Behälters in dem Bereiche außerhalb des rohrförmigen Mantels angeordnet sein.

Die Heizvorrichtung kann daneben in Gestalt heizmitteldurchströmter Rohrschlangen ausgebildet sein, die austrittsseitig an der Unterseite des Mantels münden. Die Rohrschlangen können ihrerseits mit einen an dem Behälter angeordneten Heizmittel-Eintrittsstutzen über Rohre verbunden sein, die durch den Raum oberhalb des Speisewasserspiegels verlaufen.

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Schließlich ist es denkbar, daß wenigstens eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, durch die das Speisewasser zwangsläufig durch den rohrförmigen Mantel gefördert wird, wenn die spezielle bauliche Gestaltung des Dampferzeugers dies erforderlich macht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt einen Dampferzeuger gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung.

Der Dampferzeuger weist einen geschlossenen Behälter 1 auf, an dem oben ein Dampf-Austrittsstutzen 2 angeordnet ist, der an eine schematisch angedeutete Dampfaustrittsleitung 04 angeschlossen ist. Am Boden des kesselartigen, zylindrischen Behälters 1 ist ein Fortsatz 3 kleineren Durchmessers angeschlossen, der bei 4 abgedichtet mit einem koaxial zu dem Behälter 1 angeordneten rohrförmigen Mantel 5 verbunden ist. Der rohrförmige Mantel 5 umschließt eine Anzahl sich über seine Länge erstreckender, parallel zueinander angeordneter Heizschlangen 6, die eine Heizvorrichtung bilden und über Rohre 7 und einen Rohrboden 8 mit einem Heizmittel-Eintrittsstutzen 9 verbunden sind, der an die bei 01 schematisch angedeutete Heizmittel-Vorlaufleitung angeschlossen ist. Die Heizschlangen 6 sind an ihrem anderen Ende mit einem Rohrboden 10 verbunden; sie münden in den von einer Abschlußhaube 11 umschlossenen Sammelraum für das ausgekühlte Heizmittel, der an die bei 02 schematisch angedeutete Rücklaufleitung für das Heizmittel angeschlossen ist. Der rohrförmige Mantel weist im Bereiche des Fortsatzes 3 rings um seinen Umfang verteilte Einlaßöffnungen 12 auf; er ragt mit einem Teil 13 über den Fortsatz 3 axial vor, wobei an seinem unteren Ende in der Nähe des Rohrbodens 10 ein Anschlußstutzen für eine bei 03 schematisch angedeutete Speisewasserzufuhrleitung vorgesehen ist.

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An dem Behälter 1 ist im Bereiche des Fortsatzes 3 noch ein Ablaßventil 15 angeordnet; außerdem ist der Behälter mit einer Anzeigevorrichtung 16 für den bei 170 dargestellten Speisewasserspiegel versehen.

Dieser Dampferzeuger arbeitet wie folgt:

Aus der Vorlaufleitung 01 strömt Heizmittel, beispielsweise Dampf, über den Heizmittel-Eintrittsstutzen 9 und die Rohre in die Heizschlangen 6 ein. Das Heizmittel überträgt dabei die Wärme auf das in dem von dem rohrförmigen Mantel 5 umschlossenen Raum 17 enthaltene Speisewasser, das aus der Leitung 03 über den Stutzen 14 im Gegenstrom zu dem Heizmittel in den Raum 17 eingespeist wird. Da der Speisewassereintritt am unteren Ende des rohrförmigen Mantels 5 außerhalb des Behälters 1 liegt, wird über die Länge b der von den Heizschlangen 6 gebildeten Heizfläche eine Auskühlung des Heizmittels erreicht, bevor dieses über die Rücklaufleitung 02 in das Netz zurückströmt. Das Maß dieser Auskühlung kann durch entsprechende Bemessung der Länge b der Heizfläche eingestellt werden.

Das in dem Raum 17 befindliche Speisewasser wird durch die übrige Heizfläche der Rohrschlangen 6 aufgeheizt und schließlich zum Verdampfen gebracht. Das dabei erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch gelangt über die oberhalb des Speisewasserspiegels 17 liegende, sich trichterförmig erweiternde Mündung des rohrförmigen Mantels 5 in einen als Dampfdom wirkenden Raum 19 des Behälters 1, von wo aus sich das unverdampfte Kesselwasser nach unten absetzt,während der Dampf über den Dampf-Austrittsstutzen 2 und die Leitung 04 abströmt.

Der dem Speisewasser zugeordnete Raum 18 des Behälters 1 steht über die Speisewasser-Eintrittsöffnungen 12 mit dem von dem rohrförmigen Mantel 5 umschlossenen Raum 17 in Verbindung. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Umlauf des Spei-

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sewassers, weil dieses über die Eintrittsöffnungen 12 wieder in den rohrförmigen Mantel 5 eintritt und in dem Raum der Verdampfung zugeführt wird. Die sich dadurch ergebende Turbulenz erhöht die Leistungsdichte des Dampferzeugers.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es auch denkbar, den Eintrittsöffnungen 12 wenigstens eine Umwälzpumpe zuzuordnen, um damit eine Zwangsumwälzung des in dem Raum 18 befindlichen Speisewassers zu erzielen.

Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Dampferzeugers lediglich ein rohrförmiger Mantel 5 mit darin angeordneten Heizschlangen 6 vorhanden ist, sind auch Anlagen denkbar, bei denen in einem Behälter 1 mehrere derartiger, jeweils von einem rohrförmigen Mantel 5 umschlossener, durch Heizschlangen oder dgl. gebildeter Heizvorrichtungen vorhanden sind. Auch kann sowohl in dem Raum 17 als auch in dem Raum 18 eine Zusatzheizeinrichtung vorgesehen sein, um die Dampferzeugung zu intensivieren bzw. um das Speisewasser vor der eigentlichen Verdampfung noch vorzuheizen.

Die Niveauhöhe des Speisewassers in dem Behälter 1 kann bei 16 abgelesen werden; dem Behälter 1 kann ohne weiteres eine ebenfalls nicht weiter veranschaulichte Niveauregelung zugeordnet werden, die durch entsprechende Regelung der über die Leitung 03 erfolgenden Speisewasserzufuhr die Niveauhöhe des Speisewassers in dem Behälter 1 konstant hält.

Der in der Figur mit a bezeichnete Abstand zwischen der Mündung des rohrförmigen Mantels 5 und der oberen den Raum 19 begrenzenden Wand des Behälters 1 kann - gegebenenfalls gemeinsam mit der mit b bezeichneten Länge der zur Auskühlung des Heizmittels dienenden Heizfläche der Heizschlangen 6 derart gewählt werden, daß der Dampfzustand die Leistung und die Auskühlung des Heizmittels den jeweils geforderten Betriebsbedingunaen optimal angepaßt sind.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmain^Df.-mgTR/Ruger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

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29. MarZ 1978 Stuttgart (0711) 356539

PA 110 rüku 35 9619

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

ί1^ Indirekt beheizter Dampferzeuger mit wenigstens einer von einem Heizmittel durchströmten Heizvorrichtung, die eine von dem zu verdampfenden Speisewasser umspülte Heizfläche aufweist, welche in einem das Speisewasser und erzeugten Dampf enthaltenen Behälter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (6) von einem sich in dem Behälter (1) oberhalb des Speisewasserspiegels (170) öffnenden, anderenends verschlossenen, rohrförmigen Mantel (5) umgeben ist, der an wenigstens einer Stelle einen Einlaß (14) für das unterhalb des Speisewasserspiegels (170) einströmende Speisewasser aufweist.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Mantel (5) in dem Behälter (1) vertikal verlaufend angeordnet und mit dem Behälterboden (bei 4 abgedichtet verbunden ist.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Behälterbodens wenigstens eine mit dem in dem Behälter enthaltenen Speisewasserraum

(18) in Verbindung stehende Öffnung (12) des Mantels (5) angeordnet ist.
4. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) im Bodenbereich einen den rohrförmigen Mantel (5) in geringerem, radialem Abstand umschließenden Wandungsteil (3) aufweist.

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5. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Mantel (5) mit seinem endseitig abgeschlossenen Teil aus dem Behälter (1) vorragend angeordnet ist und in dem vorragenden Teil (13) ein Teil der Heizfläche liegt.
6. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des rohrförmigen Mantels (5) das Heizmittel und das Speisewasser im Gegenstrom geführt sind.
7. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserspiegel (170) in dem Behälter (1) einstellbar ist.
8. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des von dem rohrförmigen Mantel umschlossenen Raumes (17) eine Zusatzheizeinrichtung für das Speisewasser angeordnet ist.
9. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters in dem Bereiche außerhalb des rohrförmigen Mantels (5) eine Zusatzheizeinrichtung für das Speisewasser angeordnet ist.
10. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung in Gestalt heizmitteldurchströmter Rohrschlangen (6) ausgebildet ist, die austrittsseitig an der Unterseite des Mantels (5) münden.
11. Dampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (6) mit einem an dem Behälter (1) angeordneten Heizmittel-Eintrittsstutzen (9) über Rohre (7) verbunden sind, die durch den Raum (19) oberhalb des Speisewasserspiegels (170) verlaufen.
12. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dardurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, durch die das Speisewasser zwangsläufig durch den von dem rohrförmigen Mantel (5) umschlossenen Raum

(17) gefördert wird.
13. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Mantel im Bereiche seiner Mündung oberhalb des Speisewasserspiegels

(170) trichterförmig erweitert ist.

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