Speicher- und Heizeinrichtung für bituminöse Ware
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Speichern und zum Aufheizen von bituminöser Ware (z. B. von Bitumen 801100, 180/200, Teerbitumen, Cutbacks usw.).
Bitumen 80/100 hat ungefähr folgende Eigenschaften: bei 0 hart, jedoch noch plastisch verformbar, bei 200 plastisch, Eindrücke entstehen bei kräftigem Daumendruck, bei 400 plastisch, zähflüssig, bei 600 zähflüssig, bei 100" flüssig wie Motorenöl bei Zimmertemperatur, bei 140 dünnflüssig, wie Petrol bei Zimmertemperatur.
Die spezifische Wärme beträgt 0,5 Kal./Grad.
Bei 0" beträgt das spezifische Gewicht etwa 1 tim und bei 100" etwa 0,9 tlm3 für Bitumen 801100.
Das Material ist ein guter Isolator, weshalb beim Erwärmen sofort örtliche Überhitzungen auftreten können.
Die Wärmezirkulation setzt erst bei Temperaturen von 70 oder mehr Grad richtig ein, und es kann grosse Temperaturdifferenzen in der Masse geben.
Bei Temperaturen über 2000 gibt es Verkokung an den Wärmeübertragungsstellen, was bei der grossen Isolationswirkung des Kokes zu weiteren örtlichen Temperatursteigerungen führt. Das Resultat sind Schäden an den Kesseln, gerissene Schweissnähte, Abbrand an glühenden Stellen, Beulen durch Deformationen usw., die teure Reparaturen oder Brände verursachen können.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines gemeinsamen Wärmeisolationsmantels ein Vorratstank und ein unter diesem angeordneter Heizkessel untergebracht sind, wobei eine vom Boden des Vorratstanks ausgehende Verteilleitung für die Ware im untersten Teil des Kesselraumes ausmündet.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 zeigt eine Speicher- und Heizeinrichtung nach der Erfindung im Vertikalschnitt, wobei etliche nebensächliche Teile (wie z. B. Thermometer, Thermostaten, Flüssigkeitsstandanzeiger), die für die Erfindung nicht von Belang sind, weggelassen sind.
Fig. 2 ist ein schematischer Seitenriss einer Hahnkombination, die Fig. 3 und 4 sind zur Fig. 2 gehörende, schematische Vertikalschnitte, welche zwei verschiedene Betriebslagen zeigen, und die Fig. 5, 6 und 7 sind der Fig. 1 ähnliche schematische Vertikalschnitte des unteren Teiles der Einrichtung und dienen zur Erläuterung von drei verschiedenen Betriebszuständen dieser letzteren.
Die dargestellte Einrichtung weist einen Vorratstank 1 auf, der von einem Gestell 2 getragen wird. Ein Heizkessel 3 ist zentral unter dem Vorratstank 1 angeordnet und zusammen mit diesem von einem Wärmeisolationsmantel 4 umgeben, der z. B. aus einem aus Blech gefertigten Gehäuse 5 und einer dicken Zwischenlage 6 von Mineralwolle bestehen kann.
Im unteren Teil des Heizkessels 3 ist eine z. B. elektrische Heizvorrichtung 7 untergebracht, deren Heizleistung zweckmässig auf zwei oder mehr Werte einstellbar ist.
Eine recht weite Verteilleitung 8, die im Inneren des Heizkessels 3 gegabelt ist, wobei die Gabelschenkel 8a im untersten Teil des Kesselraumes 9 ausmünden, durchsetzt die Decke des Kessels und den Boden des Vorratstanks 1, wobei im Zwischenabschnitt 8b ein Absperrorgan, z. B. ein Absperrschieber, eingebaut ist. Unmittelbar unter der Decke des Kessels 3 hat die Verteilleitung 8 ein Entlüftungsloch 10.
An den obersten Teil des Kessels 3 ist eine Warenentnahmeleitung 11 angeschlossen. Von dieser zweigt, in der Nähe ihres Anschlusses am Kessel, eine Zweigleitung 12 ab, in die eine Warenspeiseleitung 14 einmündet. Absperrorgane 15, 16 und 17 sind in die Speiseleitung 14, in die Entnahmeleitung 11 und in dem sich zwischen diesen beiden Leitungen erstreckenden Abschnitt der Zweigleitung 12 eingesetzt. Eine Warenrücklaufleitung 18 hat zwei je mit einem Absperrorgan 19 bzw. 20 ausgerüstete und an den mittleren bzw. unteren Teil des Kessels 3 angeschlossene Gabelenden.
Im oberen Teil des Kessels ist ein Wärmeaustauschrohr 21 angeordnet, das sich zweckmässig längs einer Schraubenlinie erstreckt, dessen Enden mit einer Vorlaufleitung 22 bzw. einer Rücklaufleitung 23 für Wärmeaustauschöl oder eine sonstige Wärmeaustauschflüssigkeit verbunden sind. Die Vorlaufleitung, die parallel geschaltete Abschnitte 22a, 22b hat, dient zur Wärmehaltung der Absperrorgane 15, 16, 17, ist aber im übrigen wärmeisoliert; hingegen stehen die parallel geschalteten Abschnitte 23a, 23b der Rücklaufleitung 23 mit der Warenspeiseleitung 14 bzw. mit der Warenentnahmeleitung 11 in Wärme austauschverbindung; die Rücklaufleitung 23 ist auch mit einem Expansionsgefäss 24 verbunden.
Eine Luftleitung 25 durchsetzt den Boden des Speichertanks 1 und mündet im obersten Teil des Speicherraumes aus. Unter dem am Speichertankboden anliegenden Teil des Isoliermantels ist diese Luftleitung 25 an einen Dreiweghahn 26 angeschlossen (Fig. 2), durch den sie wahlweise an eine Druckluftzuleitung 27 angeschlossen (Fig. 3) oder durch ein Rohrstück 28 hindurch mit der Umgebungsluft verbunden werden kann (Fig. 4). Zum beweglichen Teil des Dreiweghahns 26 gehört ein Betätigungsarm 29, der durch eine Koppel 30 mit einem entsprechenden Betätigungsarm 31 des als Zweiweghahn ausgebildeten Absperrorgans 15 verbunden ist, derart, dass in der oben zuerst erwähnten Lage (Fig. 3) die Speiseleitung 14 geschlossen und in der anderen Lage (Fig. 4) diese Speiseleitung offen ist.
Die Fig. 1 zeigt zugleich einen ersten Betriebszustand, nämlich denjenigen beim Auffüllen des Vorratstanks 1. Die Hahnkombination 15, 26 befindet sich dann in der Lage gemäss Fig. 4; die Absperrorgane 16, 17, 19, 20 sind geschlossen; das im Verteilrohrabschnitt 8b eingesetzte Absperrorgan kann offen oder geschlossen sein. Die Ware, welche heiss transportiert wird, wird warm aus einem isolierten Eisenbahnzisternenwagen durch eine nicht gezeigte Pumpe in den Vorratstank 1 eingepumpt, wobei sie durch den oberen Endabschnitt der Zweigleitung 12 hindurch ruhig einfliesst, wie in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet. Sobald der Vorratstank 1 teilweise gefüllt ist, tritt dank der Lage der Einmündung eine Zirkulation auf, was eine Vermischung der eingefüllten, warmen Ware mit der kälteren, die sich im Speicherraum befindet, zur Folge hat.
Dank dem sich einstellenden Temperaturausgleich werden die Wärmeverluste verringert. Die Luft wird von der einfliessenden Ware durch die Luftleitung 25 und das Rohrstück 28 hindurch verdrängt.
Bei der erstmaligen Auffüllung ist auch das in der Verteilleitung 8 eingesetzte Absperrorgan offen zu halten, damit die Ware auch den Heizkesselraum 9 vollständig auffüllt. Aus diesem entweicht die Luft durch das Loch 10 hindurch.
Bei der Entnahme der Ware (Fig. 5) fliesst diese durch die Verteilleitung 8 hindurch in den untersten Teil des Kesselraumes 9 ein, steigt an der dann eingeschalteten Heizvorrichtung 7 vorbei in den obersten Teil des Kesselraumes und verlässt diesen durch die Entnahmeleitung 11. Die Strömungsgeschwindigkeit der Ware hängt von dem jeweiligen Füllungsgrad des Vorratstanks ab, wird aber noch durch den im Vorratstank herrschenden Überdruck (z. B. 1,0 bis 1,5 atü) der durch das Leitungssystem 27, 26, 25 eingeführten Druckluft erhöht. Die Temperatur der Ware im Vorratstank beträgt nie mehr als 100"C; eine Explosionsgefahr ist dadurch sicher beseitigt.
Infolge des Aufwärtsströmens der Ware im Kesselraum wird die natürliche Konvektionsströmung unterstützt. Der Kesselraum steht stets unter Druck; dadurch wird nicht nur die Entnahme ohne Pumpen ermöglicht, sondern auch die Verdampfung von leichtflüssigen Bestandteilen (z. B. bei Mischungen von Bitumen mit Petrol) verhindert.
Es ist zu beachten, dass die freie Oberfläche der Ware im Kessel nie unter die Einmündung der Entnahmeleitung 11 in den Kessel fallen kann, auch bei vollständiger Entleerung des Vorratstanks.
Wenn Bitumendosieranlagen mit Umlaufpumpen vorhanden sind, so kann der Warenrücklauf in den Kessel durch das dann zusammen mit dem Absperrorgan 16 geöffnete Absperrorgan 19 hindurch erfolgen. Der Luftdruck im Vorratstank kann belassen werdender beschleunigt das Nachfliessen von Ware aus dem Speicherraum in den Kesselraum bei Verbrauch von Ware in der Dosieranlage. Das Absperrorgan 20 bleibt in diesem Fall geschlossen.
Wenn der Kessel als Hochleistungskessel mit entsprechend höherer Belastung der Heizröhre ausgeführt werden soll, so wird der ganze Kesselraum mit Heizrohren bestückt, und die Ware wird durch das Absperrorgan 20 hindurch mit einer Pumpe umgewälzt (Fig. 6).
Nach einem mehrwöchigen Betriebsunterbruch kann es vorkommen, dass die Ware im Vorratstank so kalt geworden ist, dass die Leistung des Kessels nicht mehr genügt, um bei der Entnahme die pro Stunde benötigte Menge auf die verlangte Temperatur aufzuheizen. In diesem Falle kann der Vorrat vorgewärmt werden, z. B. über Nacht. Es wird hiezu gemäss Fig. 7 die Heizvorrichtung 7 eingeschaltet und das Absperrorgan 17 sofort geöffnet, wogegen die Absperrorgane 15, 16, 19 und 20 geschlossen bleiben.
Das erwärmte Bitumen strömt dann durch die Zweigleitung 12, und es stellt sich ein Warenumlauf ein, wie er in Fig. 7 durch die Pfeile angedeutet ist. Bei Erreichung einer bestimmten Temperatur der Ware im Vorratstank wird durch eine thermostatische Steuerung die Voraufwärmung unterbrochen bzw. abgestellt.
Auch für Dauerbetrieb kann über Nacht die Ware mit billigem Strom in der eben erwähnten Art und Weise vorgewärmt werden.
Am beschriebenen Ausführungsbeispiel können mannigfache Anderungen vorgenommen werden. Es kann z. B. eine andere Heizvorrichtung vorgesehen werden.