CH124204A - Wärmespeicher für Dampfkraftanlagen. - Google Patents

Description

  Wärmespeicher für Dampfkraftanlagen.    Zur Aufspeicherung .der Wärme des über  schüssigen Kesseldampfes wird bei Wärme  speichern für Dampfkraftanlagen in der Re  gel Wasser in einem grossen Behälter (Spei  chertrommel) verwendet, in oder durch den  der     Überschussdampf    geleitet wird. Verein  zelt wurden     auch    feste Massen (zum Beispiel  Metallmassen) zur Aufspeicherung benutzt.  Ferner wurden in Dampfspeichern als Spei  cherstoff in Hohlräume, nämlich zwischen  die Wände, doppelwandiger Rohre, einge  schlossene, ihren Aggregatzustand ändernde  Körper verwendet, und zwar     wurden    hierzu       schmelzende    Körper, insbesondere Salze, ge  wählt.

   Die bisher bekannten     Speicherungs-          arten    haben Nachteile, da der wirtschaftliche  und sichere     Betrieb    dieser Wärmespeicher  grossen Raum, kostspielige Sicherungsvor  richtungen und     Instandhaltungsarbeiten    er  fordert.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe  zugrunde, einen Wärmespeicher für Dampf  kraftanlagen zu schaffen, bei dem alle diese       Nachteile    vermieden sind.     Erfindungsgemäss     wird dies dadurch erreicht, d ass für die Auf-    Speicherung der Wärme des,     jeweilig    über  schüssigen     Kesseldampfes    ein von einem ge  schlossenen Kanalsystem durchsetzter     wärme-          leitender    Körper dient, wobei das Kanal  system ein für allemal mit einem Stoff (zum  Beispiel Wasser) angefüllt ist, der sich zwi  schen :

  den Temperaturgrenzen, innerhalb wel  cher die in dem Körper aufgespeicherte  Wärme für die Dampfkraftanlage nutzbar  gemacht wird, sowohl bei der Erwärmung als  bei der Wärmeabgabe im Zustande des ge  sättigten Dampfes     unter    Druck befindet. '  In der     Zeichnung    sind mehrere Ausfüh  rungsbeispiele des     Erfindungsgegenstan@des     dargestellt.     Fig.    1 zeigt schematisch eine  Dampfkraftanlage mit ..dem     Wärmespeicher;

       die     Fig.    2     bis    6 zeigen eine     Einzelheit    der  Anlage gemäss     Fig.    1, und zwar     Fig.    2 im  Längsschnitt,     Fig.    3 im Schnitt nach Linie       III-III    der     Fig.    2,     Fig.    4 im Querschnitt,       F'ig.    5 im Schnitt nach Linie     V        -V    der       Fig.    4,     Fig.    6     im    Schnitt nach Linie     VI-VI     der     Fig.    4;

       Fig.    7     zeigt    einen Querschnitt       durch    eine andere Ausführungsform des            'ärmespeicherblockes;        Fig.    8 zeigt einen  Schnitt nach Linie     VIII-VIII    der     Fig.    7,       Fig.    9 einen Horizontalschnitt durch eine  weitere     Ausführungsform    des     Wärmeapei-          c        herblockes.     



  In     Fig.    1 ist 1 der Dampfkessel, \3     sein     Dom. 3 ist die zur     Kra.ftmasehine    4 füh  rende Leitung. 4 ist die Kraftmaschine, zum  Beispiel eine mit einem elektrischen Strom  erzeuger     gekuppelte    Dampfturbine. In der       Hauptdampfleitung    3 ist ein     Dreiwegliabn    7  eingebaut. An den     Dreiweghahn    ist     eine     Rohrleitung 8 angeschlossen,, die den über  schüssigen Dampf in den später zu erläutern  den     Wäiinespeicher    x führt. 12 ist die       Speisepumpe,    die durch die Leitung 1.3 das  Speisewasser in den Kessel pumpt.

   In der  Leitung 13 ist der     Dreiweghahn    15     "-inge-          baut.    Von dem     Dreiweghahn    führt eine Lei  tung 16 zum Wärmespeicher x. Bei     entspre-          ehender    Stellung des     Dreiweghahnes    15 kann  die     Speisewasserzufuhr    vom Kessel l abge  schaltet und das Speisewasser in den Wärme  speicher geleitet werden. Das im Speicher  erhitzte Wasser verlässt den Wärmespeicher  durch die Leitung 17. In die Leitung 17 sind  zwei     Dreiweghä.hne    18, 19 eingebaut.

   An den  Hahn 18 ist die in -den Kessel führende Lei  tung 21 und an den Hahn 19     die    zur     Kraft-          niaschine    führende Leitung 22     angeschlossen.     Die Leitung 17 führt zu weiteren     Da.mpfver-          brauchsstellen,    zum Beispiel Heizungen,  Hilfsmaschinen, Färbereien oder dergleichen.  



  Der Wärmespeicher x besteht im wesent  lichen aus einem     wärmeleitenden    Körper 30,  zum Beispiel einem massiven     Metallblock,    der  durch eine oder mehrere Isolierschichten 31,  32 (zum Beispiel Korkstein,     Thermolyth)     praktisch nach aussen hin vollständig     abge--          schlossen    ist. Der durch .den Wärmespeicher  block verlaufende Kanal 34 steht durch eine  die     Isolationsschichten    durchbrechende     31uffe          33    mit der Leitung 8 und durch die     bluffe     35 mit der Leitung 10 in Verbindung.

   Der  Block     kann    also. durch überschüssigen Kes  seldampf erwärmt     -werden.    Im Innern des  Blockes ist ein geschlossenes Kanalsystem     -h0     angeordnet     (vergleiche        Fig.    1, 2, 3, 4 und 6).    In das     Kanalsystem        40    ist ein für allemal  ein wärmeübertragender Stoff     eingefüllt,    der  die Aufgabe hat, die dem Block zugeführte  Wärme derartig gleichmässig auf die ganze  Masse des Blockes     .z-    zu verteilen, dass der  Block jederzeit an allen Stellen die     g1F.iclie     Temperatur besitzt.

   Als     Wärmc@übertra,",ungs-          stoff    kommen     solche    Flüssigkeiten (zum Bei  spiel     M'asser,        Ammoniak,        Alkohol)    in Be  tracht, die sich zwischen den Temperatur  grenzen,     innerhalb        welcher    die in dem Block  aufgespeicherte Wärme nutzbar     gemacht     wird, ein Höchstmass an     6L'ä.rmeleitfähigkeit     besitzen.

   Es wurde gefunden, dass der gün  stigste     Wä.rmeleitungszustand        zwischen        dem     Siedepunkt und der kritischen     Temperatur     der Flüssigkeit     liegt,        tvenn    sie sich im Zu  stande des     gesättigten        Dampfes    befindet. Da  es sich im vorliegenden Falle um die     N'utz-          barnia,cliung    der Wärme für eine Dampf  kraftanlage handelt, sind die Temperatur  grenzen     ungefähr    70 und 400  .

   Es wird da  her als     "'lirmeühertragungssubsta.nz    vorteil  haft Wasser     v(i- -eiidet.        Da.s        Kanalsystem    40  wird nach dein Einfüllen einer bestimmten  Menge des      'ärmeü.bertragungsliörpers    in ge  eigneter     Weise    (zum Beispiel durch Pfropfen  oder durch     -\'ersehweissen)    druck- und gas  dicht abgeschlossen, so     rlass    der     eingefüllte     Stoff in dein gleichbleibenden Volumen des       Kanalsvsteins    erhitzt werden kann, ohne dass  sich seine     Menge    ändert.  



  Das durch die Leitung 16     strömendi-          Wasser    tritt durch die Muffe 36 in den  Wärmespeicher ein, durchströmt eine in       Schlangenwindungen    den Block 30 durch  ziehende Rohrleitung 37 (vergleiche     Fig.    2,  4 und 5) und verlässt durch die Muffe 38 den  Speicher.

   Dabei wird     di(@    im Bloch 30 auf  gespeicherte Wärme an das Wasser     ab@ge-          geben    und     .dieses,    je nach der Temperatur des       Blockes,    entweder in Dampf     verwandelt    und  über die Leitungen 17 und 22 zu     Dampfvei--          brauchsstellen        geführt    oder nur erwärmt     lind     als heisses Wasser     dureb    die Leitung 21     i1('111     Kessel 1 zugeführt.  



  In den     Fig.    2 bis 6 ist eine Ausführungs  form des     wärmeleitenden    Blockes dargestellt.      Der Block 30 ist an seiner Unterseite in der  Längsrichtung von .dem Kanal 34 durchbohrt,  der für die Heizung des Blockes dient. Fer  ner ist der Block von einem geschlossenen  Kanalsystem 40 durchsetzt, in das die       Wärmeübertragungssubstanz    ein für allemal  eingefüllt ist. Die für die Erhitzung des       Wassers    dienende Rohrleitung besteht aus  drei Bohrungen 37, die in der Längsrichtung  des Blockes verlaufen und durch Rohrkrüm  mer 39 zu einer Schlange verbunden sind.  



  In den     Fig.    7 und 8 ist 30 der Metall  block des Wärmespeichers, 34 der für die  Heizung des Blockes .dienende Kanal und 40  das geschlossene     Kanalsystem,    das den       Wärmeübertra,gungskörper    enthält. Die für  die Erhitzung des Wassers dienende Rohr  schlange 50 ist an der Aussenfläche des     Blok-          kes    angebracht. Diese Rohre     haben    an der  Unterseite einen Flansch 51, der an der  Aussenfläche des Blockes anliegt, so dass er  in gut wärmeleitender Verbindung mit dem  Block steht. Der Flansch 51 kann beispiels  weise auf den Block aufgeschweisst sein.

   Die       wärmeisolierende    Umhüllung, die bei dieser       Ausführungsform    auch die Rohrleitung 50  umschliessen muss, ist in der Zeichnung weg  gelassen. Diese     Ausführungsform    hat     dexi     Nachteil, dass im Innern des Blockes mehr  Raum für die Unterbringung des Kanal  systems 40 zur Verfügung steht.  



  In     Fig.    9 ist 30 der Metallblock des  Wärmespeichers. Die für     die    Erhitzung des  Wassers dienende Rohrleitung besteht aus  drei Bohrungen 60, die durch die querverlau  fenden Bohrungen 61 zu einer den Block in       Schlangenwindungen    durchsetzenden Rohr  leitung verbunden sind. Die Bohrungen 60,  61 sind an ihren Enden mit Ausnahme der       Zuströmöffnung    62 und der     Ausströmö    ff  nung 63, durch Blindflanschen 65 abgeschlos  sen. Zur Reinigung der Bohrungen werden  die Blindflanschen abgenommen.

      Die Bauart .des     Wärmespeicherblockes,     seine     Anordnung    und     Anschaltung    an die  Dampfkraftanlage, die chemische Zusam  mensetzung des in die     Blockkanäle    ein für    allemal eingefüllten     Wärmeübertragungskö,r-          pcrs    können auch     geändert        werden.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmespeicher für Dampfkraftanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auf Speicherung der Wärme des jeweilig über schüssigen Kesseldampfes ein von einem ge schlossenen Kanalsystem durchsetzter wärme leitender Körper dient, wobei das Kanal system ein für allemal mit einem Stoff an gefüllt. ist, der sich zwischen den Tempera turgrenzen, innerhalb welcher die in dem Körper aufgespeicherte Wärme für die Dampfkraftanlage nutzbar gemacht wird, so wohl bei der Erwärmung als bei der Wärme abgabe im Zustande des gesättigten Dampfes unter Druck befindet.

   UNTERANSPRüCHE 1. Wäamespeicher nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der wärmelei tende Körper<B>(</B>30) aus einem metallischen Block besteht, der mit Ausnahme von den durch den Kesseldampf der Dampf kraftanlage beheizbaren Kanälen und jenen Kanälen, welche die aufgespeicherte Blockwärme für die Dampfkraftanlage nutzbar machen, allseitig durch wärme isolierenden Baustoff geschützt ist. 2.

   Wärmespeicher nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .dass die zur Nutzbarmachung der aufge speicherten Wärme dienenden Blockteile mit Einrichtungen (21, 22) der Dampf- kraftanlage durch Kanäle (37) so@ verbun den sind, dass die aufgespeicherte Block wärme nach Bedarf zur Erhitzung des in ,der Dampfkraftanlage verwendeten Was sers verwendet werden kann. 3. Wärmespeicher nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, da,ss ..der Block (30) einen vom Kesseldampf bespülten Kanal (34) besitzt, der für die Erwärmung des Blockes dient. 4.

   Wärmespeicher nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- zeichnet; da.ss für die Entnahme der @Vä.ime aus dem Block (30) eine mit die sem in wärmeleitender Verbindung ste hende Rohrleitung vorgesehen ist. a. Wärmespeicher nach Patentanspruch und Untera.nsprucli 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Entnahme der Wärme aus dem Block (30) dienende Rohrleitung im Innern des Blockes verläuft.

   @@. \\,'ä.rmespeicher nach Patenta.nsprueh und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Entnahme der Wärme aus dem Bloch (30) dienende Rohrleitung (50) an der Aussenfläche des Blockes anlie,,_,t. 7.

   Wärmespeicher nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch bekenn- zeichnet, dass der für die Erwärmung g des Blockes (30) dienende Kanal (34) ein,-r- seits mit der rrischdampfleitunb (3) des Kessels (1) der Dampfkraftanlage, a.nder- seits mit einer in den Kessel mündenden Rohrleitung (10) verbunden ist.

   Wärmespeicher nach Patentanspruch und Unteransprüch en 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die für die Entnahme der Wärme ans dem Block (30.) dienende Rohrleitung (37) einerseits mit der Speise- (1.3.). anderseits mii einer in den Iiesel der Dampfkra.fta.nlage Inün- denden Rohrleitung (21) verbunden ist. 9.

   Wärmespeicher nach Patentanspruch. und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- zeiclinet, dass die für die Entnahme der 'ä.rme aus dem Bloel: (3Ü) dienende Rohrleitung (37) einerseits mit der Speise- wa.sserleitung (13), anderseits mit einer Dampfverbrauchsstelle (durch 17, 22) ver bunden ist.