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Verfahren zum Betriebe von Heizanlagen und Einrichtungen zu seiner Durchführung.
Heizanlagen für Temperaturen von beiläufig 200-500 C, wie sie z. B. für chemische Prozesse,
Trockenanlagen, Backöfen, Röstanlagen usw. benötigt werden, arbeiten mit Vorteil derart, dass Dampf durch eine Umwälzpumpe im Kreislauf zwischen Wärme aufnehmender und Wärme abgebender Heizfläche bewegt wird, beispielsweise gemäss Patent Nr. 137474, wobei die Anlage auch noch zu Kraftzwecken oder ähnlichem Dampf abgeben kann.
Die übliche Art der Regelung der einzelnen Heizstellen durch Drosselung in der Dampfleitung würde bei solchen Anlagen auch die übrigen Heizstellen mit beeinflussen und die Druckdifferenz zwischen Ein-und Austritt der Heizstellen verändern. Ebenso würde die nötige Änderung der Fördermenge der Umwälzpumpe die Heizwirkung unbeabsichtigt verändern.
Nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch behoben, dass der Druckunterschied zwischen Ein-und Austrittsleitung der Heizstellen durch ein Überströmventil annähernd konstant gehalten wird. In manchen Fällen muss dazu auch die Umwälzpumpenfördermenge verändert werden, vorteilhaft nach der Anzeige eines Differenzdruckmessers selbsttätig oder von Hand, so dass der angestrebte Differenzdruck erreicht wird. In vielen Fällen genügt es, einerseits eine Überschreitung des Differenzdruckes durch ein Überströmventil 35 zu verhindern, anderseits eine Unterschreitung durch das Instrument 7 (Differenzdruckmesser oder Dampfmengenmesser) anzuzeigen und zur Regelung der Pumpenfördermenge zu benützen ; vgl. Fig. 1, die eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens darstellt.
Der Heizkreislauf umfasst den Behälter 1, die Pumpe 2, den Überhitzer 3, die Hauptleitung 4, die Heizstellen 5, 5', 5"und die Rückleitung 6.
Um den absoluten Druck des Kreislaufdampfes bei geringstem Volumen des Behälters 1 konstant zu halten, ist die Heizschlange 13 vorgesehen, welche Wärme aus dem Hochdruckkreislauf in die Niederdruckstufe überleitet.
Das Instrument 7 zeigt den Differenzdruck der Leitungen 4 und 6 an. Mit Hilfe dieser Anzeige kann der Differenzdruck dadurch möglichst konstant gehalten werden, dass die Fördermenge der Umwälzpumpe 2 geregelt wird.
Mit Rücksicht auf die Erwärmung des Speisewassers zur Deckung der Undichtheitsverluste und die Wärmeverluste durch die Isolation muss bei solchen Anlagen immer mit einem wesentlichen Überschuss am Umlaufdampf gearbeitet werden. Es genügt daher meist, durch das Überströmventil 35, das mittels Feder od. dgl. auf einen bestimmten Differenzdruck eingestellt ist, den Differenzdruck konstant zu halten und vermittels des Instrumentes 7 Unterschreitungen anzuzeigen.
Infolge des konstanten Differenzdruckes entspricht bei den Regelorganen 8, 8', y der einzelnen Heizstellen jeder Stellung, d. h. jedem Drosselquerschnitt, eine ganz bestimmte Heizintensität.
Die Regelorgane 8 können daher mit einer Skala versehen und genau so bedient werden wie die elektrische Beheizung.
Mit Vorteil werden die Organe 8 selbsttätig wirkend ausgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Sattdampf tritt bei t ein, strömt durch das Einlagerohr 21, kehrt durch den Ringraum zwischen den Rohren 22 und 21 wieder zurück und tritt bei g aus.
'Das Einlagerohr 21 wird am Ende in einer Führung 23 geführt, so dass es sich dort frei dehnen kann. Das Rohr 22 ist aussen gut isoliert und wird von dem Messrohr 24 umschlossen, welches durch
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das Anschlussstück 25 direkt mit dem Dampfrohr 22 verbunden ist, so dass eine möglichst geringe Wärmeleitung an das Rohr 24 oder umgekehrt erfolgt.
Das Rohr 24 wird bei Troekenheizanlagen in den zu heizenden Raum, bei Heizung von Flüssigkeiten in die zu heizende Flüssigkeit gelegt und nimmt daher die zu messende Temperatur vollkommen an. Die Differenz zwischen der Wärmedehnung der Rohre 24 und 22 wird mit Hilfe eines Übersetzungshebels 26 auf einer Skala 27 angezeigt und gleichzeitig mit demselben oder einem andern Hebel 28 die Beheizung dadurch verstellt, dass z. B. ein : Kolbenschieber 29 mittels der Stange 30 in dem Zylinder 31 verschoben wird. Dadurch wird der Heizdampf, der bei h eintritt und bei i austritt, mehr oder weniger gedrosselt. Das Übertragungsgestänge kann z. B. bei der Kolbenstange 30 vermittels des Handrades 32 mit gegenläufigem Gewinde verstellt werden, wodurch die Heizraumtemperatur willkürlich verändert werden kann.
Die Sattdampfleitung, welche bei f anschliesst, wird am einfachsten hinter der Umwälzpumpe bei & (Fig. 1) abgezweigt, als Verteilleitung 33 zu den einzelnen Heizstellen geführt und nach Durchströmen der Messeinrichtungen, nach Fig. 1 bezeichnet mit 34, 34', 34", bei m, m', m"an die Sammelleitung des Heizdampfes 6 (Fig. 1) angeschlossen.
Selbstverständlich gibt es auch noch andere Ausführungsarten ; z. B. kann bei schwach geneigtem
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bei f auch am andern Ende durch das Verbindungsstück 25 und eine gesonderte isolierte Leitung erfolgen, weiters kann auch der Sattdampf nach Luftkühlung oder ähnlichen Einrichtungen gleich aus der Leitung 6 oder 4 entnommen werden, wobei im letzteren Fall für entsprechende Kondensatabführung gesorgt werden muss.
Bei Hochdruckheizanlagen erzeugt meist ein Abhitzekessel 9 den Niederdruckdampf für die betreffende Anlage. Die Spannung des Niederdruckkessels wird gegenüber dem Bedarf der Anlage um so viel höher gewählt, dass die Umwälzpumpe des Hochdruckheizverfahrens durch eine Gegendruckdampfmaschine 10 angetrieben werden kann. Die Maschine arbeitet zwecks möglichst kleiner Abmessungen mit voller Füllung ohne Füllungsregelung, wobei für die Bemessung die voraussichtliche Minimalverbrauchsmenge an Niederdruckdampf zugrunde gelegt wird. Die Regelung der Gegendruckmaschine besorgt ein Fliehkraftregler 11, bei welchem die Drehzahl durch Änderung der Federkraft od. dgl. eingestellt werden kann.
Vorteilhaft wirkt dieser Fliehkraftregler beispielsweise auf einen Umschaltschieber 12, welcher den von der Umwälzpumpenantriebsmaschine nicht benötigten Verbrauchsdampf durchtreten lässt. Mit dem von der Antriebsmaschine kommenden Abdampf vereinigt fliesst er bei a zur Verwendungsstelle. Erreicht die Verbrauchsmenge des Dampfes gerade den von der Umwälzpumpe benötigten Dampf, so sperrt der Regler mittels des Umschaltschiebers den Dampfdurchtritt dieser Umgehungsleitung. Unterschreitet ausnahmsweise die Verbrauchsdampfmenge den Dampfbedarf der Umwälzpumpenantriebsmaschine, so bewirkt der Regler, dass der Umschaltschieber 12 Dampf je nach Bedarf bei b entweder ins Freie oder in sonstige Räume geringen Druckes abführt.
Die Heizschlange 13 wird vom Dampf, welcher hinter der Umwälzpumpe bei c entnommen wird, durchströmt. Das Regelorgan 14 wird vom Druck des Behälters 1 automatisch betätigt und sorgt für Konstanthaltung des Druckes im Dampfheizsystem 4-6. Der Niederdruckdampferzeuger wird zweckentsprechend mit grossem Wasserinhalt als Speicher ausgeführt.
Ein Beispiel einer Ausführung des Differenzdruckmanometers 7 der Fig. 1 zeigt Fig. 3. Der Anschluss n ist an die Verteilleitung 4 der Fig. 1, der Anschluss o an die Sammelleitung 6 der Fig. 1 angeschlossen, auf den Labyrinthkolben 15 wirkt die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 4 und 6.
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auf einen elektrischen oder magnetischen Geber übertragen werden. In der gezeichneten Ausführungform sitzt der Geber 16 auf der verlängerten Kolbenstange 17. Es ist nicht nötig, dass der Messbereich des Manometers bei Null beginnt, sondern es genügt ein Bereich um den normalen Differenzdruck herum. Das Eigengewicht von Kolben usw. gibt die untere Grenze derAnzeige, eventuell um Belastunggewichte vermehrt, eine Feder 18 setzt der Aufwärtsbewegung des Kolbens und der Wirkung des Differenzdruckes steigenden Widerstand entgegen.
Kühlrippen 19, welche mit Vorteil zur besseren Kühlung geneigte Flächen erhalten, sorgen für Kühlhaltung der magnetischen bzw. elektrischen Einrichtung 20. Selbstverständlich können auch noch andere konstruktive Durchbildungen eines Differenzmanometers, wie z. B. die Ringwaage oder ähnliche zur Anzeige verwendet werden. Überdies können durch die Anzeige optische oder akustische Signale für den Kesselwärter oder sonstige Einrichtungen betätigt werden.
Das Überströmventil35 wird vorzugsweise automatisch ausgebildet, so dass es die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 4 und 6 konstant hält. Ein derartiges Überströmventil 35 in Fig. 1 beruht auf demselben Prinzip wie der Druckdifferenzmesser 7 in Fig. 1, welcher in Fig. 3 herausgezeichnet ist. In Fig. 4 sind daher nur jene Einzelheiten dargestellt, in welchen sich dieses Überströmventil von dem Druckdifferenzmesser unterscheidet. Die Anschlüsse o und n sind dieselben, der Kolben 15 steuert selbsttätig die Überströmschlitze 36, indem er durch den steigenden Überdruck von unten her gehoben wird und mehr oder weniger Überströmquerschnitt freigibt. Vorteilhaft wird nach Art von Kolben-
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schiebern eine Büchse 37 eingesetzt.
Besonders bei Anlagen, die dauernd eine Überströmung von
Heissdampf in die Leitung 6 erfordern, wird mit Vorteil der Druckdifferenzmesser 7 mit dem Überström- ventil 35 kombiniert, wie aus Fig. 3 und 4 leicht erkennbar bzw. der Druckdifferenzmesser überhaupt weggelassen.
In Fig. 5 und 6 sind Ausführungen dargestellt, welche sich von der Ausführung in Fig. 1 durch eine andere Schaltung der Heizschlange 13 unterscheiden. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in
Fig. 1. Die Heizschlange 13 erhält dadurch ebenfalls konstanten Differenzdruck entsprechend dem
Hauptanspruch.
. In Fig. 5 ist die Heizschlange 13 bei p hinter dem Überhitzer 3 parallel zu den Heizstellen 5 ) und y angeschlossen. Nach Durchströmen der Heizschlange mündet der Dampf entweder, wie in
Fig. 5 gezeichnet, bei q direkt in den Behälter oder, wie in Fig. 1 dargestellt, in die Leitung 6. Durch das Überströmventil 35 wird die Druckdifferenz, unter welcher der Dampf die Heizschlange durch- strömt, konstant gehalten, so dass die Stellung des Regelorgans 14 die Leistungsaufnahme der Heiz- schlange unabhängig von der Leistung der Heizanlage anzeigt und bei Belastungsänderungen der Heizanlage keine Nachregelung am Ventil 14 bei konstanter Heizschlangenleistung nötig ist. Der
Vorteil dieser Ausführung ist geringe Umwälzdampfmenge und unbedingter Zwangslauf durch den Überhitzer.
In Fig. 6 ist die Heizschlange 13 in Serie hinter die Heizstellen 5 und 5'geschaltet, wodurch gegenüber Fig. 5 noch weiter an Umwälzdampfmenge gespart wird. Allerdings muss die Heizfläche
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Eine ähnliche Einrichtung wird mit Vorteil auch bei der Ausführung nach Fig. l oder 5 zwecks Ver- nichtung der Druckdifferenz beim Hochheizen der Anlage oder in sonstigen Fällen angewendet.
Es ist auch möglich, die Heizschlange 13 nicht, wie in Fig. 6 dargestellt, direkt zu beheizen, sondern einen Thermosiphonkreislauf einzuschalten. In diesem Fall sind zwei Heizschlangen vor- gesehen. Die eine liegt im Abhitzekessel. Das in ihr gebildete Kondensat wird durch eine zweite Heiz- schlange verdampft, die durch Dampf aus der beschriebenen Anlage beheizt wird. Dieser Kreislauf wird vorteilhaft am höchsten Punkt an den Hochdruckkessel angeschlossen und ermöglicht es so, ohne jede Regelung selbsttätig für das Rückströmen von Sattdampf in den Behälter und dadurch für die
Erhaltung des Druckes zu sorgen.
Es sind auch noch den vorgenannten ähnliche Ausführungsarten möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Heizanlagen, bei welchen Dampf durch eine Umwälzpumpe im
Kreislauf zum Zwecke der Wärmeabgabe an Heizstellen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überströmventil (35) derart eingestellt wird, dass der Unterschied zwischen dem Dampfdruck vor den Heizstellen und dem Dampfdruck hinter den Heizstellen annähernd konstant gehalten wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Heizstellen ein Dampfmengenmesser oder Differenzdruckmesser (7) geschaltet ist, auf Grund dessen Anzeige die Regelung der Dampfumwälzmenge erfolgt.