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Dampferzeugungsanlage mit. Wärmespeicher und Überhitzungsspeicher.
Die Erfindung, betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich der Temperaturschwankungen
des Entladedampfes in Wärmespeicheranlagen mit Überhitzungsspeicher. Bei Wärmespeicheranlagen,
die mit Überhitzungsspeichern ausgerüstet sind; wird die Temperatur des Dampfes
während der Entladung ständig sinken, was durch die sinkende Eigenwärme der Überhitzungsspeicherfüllung
begründet ist. In vielen Fällen ist nun eine solche Temperaturschwankung nicht zulässig,
oft ist die anfangs erreichte Temperatur unzulässig hoch, während. sie am Ende der
Entladung allzu niedrig ist. Diese Temperaturschwankung soll in bekannter Weise
durch Zuführung von Sattdampf zu dem überhitzten Dampf ausgeglichen werden.
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Während aber sonst der Temperaturausgleich erfolgte, um die bisweilen
auftretenden nachteiligen Folgen ungleichmäßiger Beheizung der Dampfkessel und schwankender
Dampfentnahme zu beheben, soll hier das bei Überhitzungsspeichern unvermeidliche
stetige Sinken der Eigenwärme der Überhitzungsspeicherfüllung ausgeglichen werden.
Der Erfindung gemäß ist deshalb mit dem Überhitzungsspeicher eine Ausgleichvorrichtung
in Verbindung gebracht. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer mit einem
besonderen Reglerorgan ausgerüsteten Umgangsleitung, die einen Teil der gewünschten
Dampfmenge unmittelbar' aus dem Wärmespeicher in Form von gesättigtem oder feuchtem
Dampf unter Umgehung des Überhitzungsspeichers hergibt. Durch die Mischung beider
Dampfmengen wird die Endtemperatur in gewünschten Grade erniedrigt. An mehreren
Ausführungsbeispielen soll dargelegt werden, wie dieser -Erfind dungsgedänke je
nach den vorliegenden Verhältnissen ausgebildet werden kann.
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Zwei Hauptausführungen sind hierbei zu unterscheiden -Erstens soll
die Entladeleitung des Wärmespeichers nur zu gewissen Zeiten unter Druck gesetzt
werden, nämlich dann, ' wenn Dampf gerade gebraucht wird, wobei ein von Hand bedientes
Ventil die Verbindung zwischen Speicher und Entladeleitung herstellt.
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Zweitens soll die Entladeleitung ständig unter Druck stehe.
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Der erste Fall ist in Fig. z und 3 dargestellt, und zwar zeigt Fig.
x die Verbindung eines Dampfkessels D mit dem Überhitzungsspeicher U, dem Wärmespeicher
S und einem Dampfverbraucher K. Der im Dampfkessel D erzeugte überhitzte Ladedampf
gelangt durch die Leitung L, bei- geschlossenem Ventil V4 der Entladeleitung L4
in den- Überhitzungsspeicher U, wobei die Überhitzungswärme an feste oder flüssige,
die Wärme aufspeichernde Stoffe abgegeben wird, worauf der Sattdampf durch die Leitung
L2 in Richtung der ausgezogenen Pfeile in den mit Wasser gefüllten Wärmespeicher
S strömt und hier seine Wärme in
bekannter Weise abgibt. Ein Entweichen
von Dampf durch die Umgangsleitung L3 wird dadurch vermieden, daß das Ventil V3
geschlossen bleibt. In beiden Zweigleitungen sind Rückschlagventile W angeordnet.
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Soll nun Entladedampf abgegeben werden, so öffnet man die beiden Ventile
V4 und V3, wobei es oft zweckmäßig. ist, diese Ventile zu kuppeln; das Ventil L1
kann dann offen oder geschlossen sein. Gesättigter Dampf kommt aus dem Speicher
S in Richtung -des gestrichelten Pfeils durch die Leitung L2; ein Teil des Dampfes
geht durch den Überhitzungsspeicher U und durch das Ventil V4 in die Leitung L4,
der Rest strömt durch die Umgangsleitung L3 und das Ventil V3 in Richtung des gestrichelten
Pfeils; je nachdem nun das Ventil VS mehr oder weniger offen ist, strömt ein größerer
oder kleinerer Teilbetrag des Gesamtdampfes unter Umgehung des Überhitzungsspeichers
in die Leitung L4, und somit wird die Temperatur des gemischten Dampfes mehr oder
weniger gegenüber dem erhitzten Dampfe erniedrigt. Wünscht man eine gleichbleibende
Temperatur in L4, so muß im Anfang der Entladung das Ventil V3 offen gehalten werden,
um dann allmählich, je nachdem das wärmeaufspeichernde Mittel des Überhitzungsspeichers
U abgekühlt wird, geschlossen zu werden. Diese Regelung des Ventils V$ wird in den
Fällen, wo man ein Gleichble ben der Dampftemperatur in großem Umfang verlangt,
durch einen in der Leitung L4 eingeschalteten Thermostaten T erfolgen.
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In den meisten Fällen jedoch wird man sich mit einer weniger genauen
Regelung begnügen; in diesen Fällen kann man das Ventil V3 von dem Drucke im Speicher
oder in der Leitung L4 selbsttätig verstellen lassen. Im. Falle, daß der Wärmespeicher
mit gleichbleibendem Druck arbeitet, also nach dem Prinzip der Gasometer ausgebildet
ist, kann das Ventil V$ anstatt vom Dampfdruck auch von der jeweiligen Stellung
des Gasometers oder ganz allgemein von dem jeweiligen Ladungszustande eingestellt
,yverden. Derartige Anordnungen sind an sich bekannt und wirken sehr zuverlässig.
Die Lage des zweckmäßig entlasteten Ventils V3 wird durch eine Menmbran, einen Kolben
o. dgl., der unter Federdruck steht, so geregelt, daß bei höchstem Leitungsdruck
das Ventil ganz offen, bei kleinstem Druck wieder ganz geschlossen ist. Im Anfang
der Entladung, wenn der Druck am höchsten ist, strömt also am meisten Dampf durch
die Leitung L3 und am Ende der Entladung gar kein Dampf.
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Da das Ventil V3 bei kleinstem Speicherdruck (oder in gewissen Fällen
noch früher) durch den Federdruck geschlossen wird, erübrigt sich das Schließen
und Öffnen des Ventils V3 von Hand. . Demnach wird, wenn bei anfangender Entladung
die Leitung L4 unter Druck gesetzt wird, das Ventil 173 selbsttätig -wieder
geöffnet.
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Gegebenenfalls gelangt während der Entladung durch die Leitung L1
zuströmender, überhitzter Dampf unmittelbar in die Leitung L4; wodurch die Überhitzungswärme
vollständig ausgenutzt wird.
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Soll Dampf in der Leitung L4' ständig zur Verfügung stehen, so wird
die Vorrichtung gemäß Fig. 2 gewählt. Das Absperrvgntil V4 in der Leitung L4 gemäß
Fig. r ist weggefallen; statt dessen ist ein Rückschlagventil R in die Leitung L3
eingeschaltet.
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Der Ladedampf strömt, wie vorhin beschrieben, durch die Leitung L1
zu; wird Dämpf zeitweise. nicht gebraucht, so geht er durch den Überhitzungsspeicher
U in den Wärmespeicher, wobei das Rückschlagventil R verhindert, daß ein Teil des
Ladedampfes unter Umgehung des Überhitzungsspeichers unmittelbar zum Wärmespeicher
gelangt, wodurch die Überhitzerwärme dieses Teiles für die Entladung verloren wäre.
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Übersteigt der Verbrauch an Entladedampf die Menge des Ladedampfes,
so strömt der Mehrbedarf vom Wärmespeicher durch den Überhitzungsspeicher und die
Umgangsleitung zu, wobei die Verteilung auf diese beiden Wege, wie vorhin, entweder
durch einen Thermostaten `T oder durch ein vom Drucke in den Leitungen oder im Speicher
gesteuertes, zweckmäßig entlastetes Ventil V3 selbsttätig so eingestellt wird, daß
die Temperatur in L4 annähernd gleichbleibt.
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In vielen derartig mit Wärmespeichern versehenen Anlagen wird ein
gleichbleibender Druck in der Entnahmeleitung erwünscht sein; dieses Gleichbleiben
des Druckes kann durch ein an sich bekanntes Druckminderungsventil bewi-.kt werden.
Fig. 3 zeigt eine solche Vorrichtung, wobei, wie in Fig. x vorausgesetzt ist, die
Entladeleitung nur dann unter Druck gesetzt werden soll, wenn Dampf gebraucht wird.
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In Fig. 3 ist D das Druckminderungsventil, VS das Abperrventil. Das
Ventil V3 kann gegebenenfalls, wie oben dargelegt, durch einen Thermostaten T verstellt
werden; indessen kann in vielen Fällen ein gewöhnliches Absperrorgan Verwendung
finden, und es wird trotzdem ein Temperaturausgleich stattfinden.
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Dies ergibt sich aus cler Überlegung, daß die durch das Ventil strömende
Dampfmenge durch den Druckunterschied zwischen Wärmespeicher und Entladeleitung
bestimmt wird; im Anfang der Entladung ist dieser Unterschied mit Rücksicht auf
den gleichbleibenden Leitungsdruck in L4 am größten, daher ist
auch
die durch V$ strömende Dampfmenge am größten; die Temperatur des aus dem Überhitzungsspeicher
kommenden Dampfes kann also erheblich herabgesetzt werden; bei fortgesetzter Entladung
wird der Druckunterschied bzw. die durch L3 strömende Dampfmenge immer kleiner-
und nähert sich dem Rest Null.
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Wenn die Entladung abgeschlossen ist, müssen die Ventile VQ und V3
wieder geschlossen werden. Sie können, wie bereits oben angegeben, zu diesem Behufe
verkuppelt sein; es kann aber auch die Absperrung des Ventils V3 vom Druckminderungsventil
D aus erfolgen, indem dieses bei sinkendem Druck in der Entladleitung diese schließt;
da die durch V3 strömende Dampfmenge in diesem Zeitpunkte sehr klein ist, kann die
Absperrung ohne weiteres erfolgen, und es wird dieses sogar für die Aufrechterhaltung
der Temperatur nur von Vorteil sein: Wird das Ventil VS erst geschlossen, wenn der
Druck im Speicher annähernd auf den Leitungsdruck gesunken ist, so kann für das
Ventil V3 auch ein nicht entlastetes Absperrorgan gewählt werden. Beim Wiedersteigen
des Speicherdruckes während der Ladung bleibt das Ventil V3 durch die Federspannung
des Druckminderungsventils geschlossen. Zweckmäßigerweise werden Druckminderungsventil
und Ventil V3 in einem Gehäuse zusammengebaut.
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Diese Ausführungsform ist unter Verwendung des Druckminderungsventils
in Fig.5 dargestellt. Der vom Überhitzungsspeicher kommende Dampf wird bei A in
das Gehäuse G eingeführt und strömt in einen ringförmigen Raum Wein. Die Entnahmeleitung
wird bei B angeschlossen. Das Reglerorgan besteht aus einem Hohlzylinder P, der
mittels einer Stange S mit dem Reglerkolben K verbunden ist. Der Kolben wird durch
die beiden Federn F belastet, deren Bewegung durch zwei Kolben C gedämpft wird.
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Das Ventil V3 ist seitlich an- das Gehäuse angesetzt, und es wird;
wenn die Leitung L4 abgesperrt, diese also spannungslos ist, die volle Federkraft
durch die Stange S und den Winkelhebel H auf das Ventil V3 übertragen, wodurch es
auch bei steigendem Speicherdruck so lange geschlossen bleibt, bis durch das Öffnen
des Ventils V4 (Fig. 3) Druck unter den Kolben K kommt und den Hohlzylinder R hebt,
wodurch das Ventil V3 frei wird. Das Ventil V3 wird nunmehr durch den auf der rechten
Ventilfläche lastenden Speicherdruck und unter der Wirkung einer kleinen Feder E
sofort voll geöffnet. Ein Anschlag I des Hebels begrenzt den Hub des Vent'ls; dieser
kann noch durch die Schraube N beliebig eingestellt werden, wodurch die Menge des
Zusatzdampfes aus der Leitung La begrenzt wird.
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Durch diese Hubbegrenzung sind der Kolben und der Hohlzylinder in
ihrer Bewegung in keiner Weise durch den stark wechselnden Dampfdruck in der Leitung
L3 beeinflußt, und die Federn F stellen den Hohlzylinder dem jeweiligen Speicherdrucke
entsprechend so ein, daß der Druck in der Entladeleitung L4 gleichbleibt. Erst wenn
der Druck in der Entladeleitung am Ende der Entladung noch tiefer gesunken ist,
die Leitung L4 also nahezu spannungslos ist, wird das Ventil V3 durch die Federn
wieder geschlossen.
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Schließlich ist in Fig. q. noch der Fall dargestellt, daß die Entladeleitung
L4 (ähnlich der Fig. 2) ständig unter Druck steht, wobei ein Druckminderungsventil
D diesen Druck aufrechterhält. Das Rückschlagventil R in Fig. 2 fällt jetzt fort,
da der Druck in der Leitung L4 stets kleiner als der Speicherdruck ist. Das Ventil
V3 kann in diesem Falle aus demselben Grunde, wie in Fig. 3 angegeben, fest eingestellt
sein und regelt doch die Dampftemperatur. _ Damit bei keiner Entladedampfentnahme
aus der Leitung L4 der Dampfdruck über das zulässige Maß durch Hinzuströmen von
Dampf durch das Ventil V3 erhöht wird, kann ein in an sich bekannter Weise vom Druck
in der Leitung L4 bewegtes Reglerorgan das Ventil V3 bei Erreichung des Höchstdruckes
absperren; diese Abstellung kann auch von D aus in ähnlicher Weise, wie vorhin beschrieben,
erfolgen; hierfür kann auch ein besonderes Absperrorgan angeordnet werden. -