DE2721221C3 - Vorrichtung zum Erwarmen von pumpbaren Substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausscheiden von beim Erwärmen von pumpbaren Substanzen in diesen entstehenden Dämpfen, umfassend einen Erhitzer zum Erwärmen der Substanz, von welchem eine Ablaufleitung für die erwärmte Substanz ausgeht und in welchen eine Zulaufleitung für die zu erwärmende Substanz einmündet, wobei in der Zulaufleitung eine Pumpe für den Umlauf der Substanz vorgesehen ist, und wobei ferner von der Zulaufleitung — in Umlaufrichtung der Substanz gesehen — vor der Pumpe eine zu einem Vorratsbehälter führende Zweigleitung abzweigt. Der Vorratsbehälter kann dabei gleichzeitig als Ausdehnungsgefäß für die pumpbare Substanz dienen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist unter Bildung einer Wärmeübertragungsanlage die Ablaufleitung mit einer zu einem Wärmeverbraucher führenden Vorlaufleitung und die Zulaufleitung mit einer vom Wärmeverbraucher kommenden Rücklaufleitung verbunden, wobei die pumpbare flüssige Substanz aus einem Wärmeträgeröl besteht. Bei solchen bekannten Wärmeübertragungsanlagen besteht bisher nur die Möglichkeit, die z. B. vor der Inbetriebsetzung einer solchen Anlage im öl bzw. in den zu beheizenden Apparaten oder Verbrauchern beispielsweise durch Druckproben im Herstellerwerk vorhandenen Restwasseranteile in stundenlangen Auskochprozessen zu eliminieren. Für diese Auskochprozesse ist es notwendig, das in solchen Wärmeübertragungsanlagen notwendigerweise über dem Erhitzer angeordnete Expansionsgefäß in den Umlauf einzubeziehen, indem eine separate Rohrleitung mit Ventil zwischen dem bis zu 3 m über der Pumpe angeordneten Expansionsgefäß und der Rücklaufleitung zum Erhitzer eingeflanscht wird.

Nachteilig ist dabei, daß das erhitzte Öl immer zuerst im Gcsamtkreislauf zunächst zum Verbraucher, durch diesen hindurch und durch die Rücklaufleitung zurück zur Pumpe fließen muß.

Die während des Erhitzungsvorganges entstehenden Dampfblasen gehen damit zwangsläufig den langen Weg durch den Verbraucher und haben erst im Rücklauf die Chance, sich kurz vor der Pumpe durch die vorerwähnte Zulaufleitung in das höher liegende Expansionsgefäß hindurchzuarbeiten. Meist wird aber durch die Ansaugleistung der Pumpe die Dampfblase erneut in den Kreislauf hineingerissen. Im höherliegenden Expansionsgefäß sammelt sich der — wenn überhaupt — dort hingelangende Dampf, kann aber nicht augenblicklich entweichen, weil die Dampfableitung ihrerseits nach unten führt. Jedenfalls findet sich meist alles, was im Expansionsgefäß kondensiert, als Wasser im ölkreislauf wieder, weil das Wasser in den meisten Fällen schwerer ist als öl und von oben nach unten in die Saugleitung der Pumpe gelangt. Auf diese Weise reduzieren sich die Restwasserrückstände nur sehr zögernd. Dampfblasen verursachen Dampfschläge mit allen schädlichen Wirkungen. Die Lebensdauer von Anlagenteilen wird negativ beeinflußt, von Hand zu betätigende Dampfablaßventile bergen insbesondere wegen drohender Verbrühung Gefahren für die Gesundheit.

Aus der DE-OS 25 19 032 ist weiterhin eine

Vorrichtung zum Ausscheiden von beim Erwärmen von pumpbaren Substanzen in diesen freiwerdenden Gasen bekannt, mit der jedoch das Ziel verfolgt wird, das sich in Kühlmittelkreislaufrohren ansammelnde Gas bzw. die Luft aus diesen Rohren abzuziehen, damit der Wärmeübergangskoeffizient auf der Innenseite der Rohre im Bereich je eines Oberflächenwärmeaustauschers sowohl eines Turbinenabdampf-Konden^ators als auch eines Kühlturmes nicht durch ein Gas- oder Luftpolsier herabgesetzt wird. Um dies zu erreichen, wird vor der Inbetriebnahme des Turbinenabdampfkondensators das mit diesem zusammenarbeitende Luftabsaugaggregat derart umgeschaltet, daß es über eine Leitung in einem oberhalb des Kühlmittelkreislaufes angeordneten und mit diesem mittels Leitungen verbundenen Ausgleichsbehälter einen Unterdruck erzeugt, wodurch bei in Betrieb befindlichem Kühlmittelkreislauf das Kühlmittel in freiem Strahl oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Ausgleichsbenälters austritt und dort unter der Einwirkung des Unterdrucks von den Gasen bzw. der Luft befreit wird. Das Gas bzw. die Luft wird dann von einem Luftabsaugaggregat abgeführt.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung dagegen ist in dem Kreislauf einer Wärmeträgerflüssigkeit, vornehmlich eines Wärmeträgeröls, ein Erhitzer eingeschaltet, dessen an den Wärmeträger abgegebene Wärme in erster Linie an einer anderen Stelle des Kreislaufes wieder von einem Wärmeverbraucher, wie beispielsweise von einer Raumheizanlage oder von einer mit einem endothermen chemischen Prozeß arbeitenden c.'iemisehen Anlage, aufgenommen wird. Dabei geht es vornehmlich darum, die im Wärmeträgerkreislauf enthaltenen Restwasserrückstände unschädlich zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren Anwendung in Wärmeübertragungsanlagen die Entwässerung des Wärmeträgeröls rasch und gefahrlos vor sich geht, um so die bei der Verdampfung des Restwassers möglicherweise eintretenden Dampfschlage mit allen ihren bekannten schädlichen Wirkungen zu vermeiden. Außerdem soll es im Bedarfsfall durch einfaches Umschalten der Kreisläufe auch möglich sein, den Wärmeverbraucher auszuschalten und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Selbstzweck, beispielsweise als Separator von Lösungsmitteldämpfen oder zum Eindampfen von Lösungen, einsetzen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nun bei einer Vorrichtung der eingangs näher umrissenen Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß von der Ablaufleitung eine Verbindungsleitung abgezweigt ist, die in den unterhalb des Erhitzers angeordneten Vorratsbehälter in dessen oberen Bereich einmündet, wo dieser eine Dampfabzugsöffnung aufweist, und daß die Verbindungsleitung und die Zulaufleitung durch eine zuschaltbare Stichleitung miteinander verbunden sind.

Eine in dieser Weise ausgebildete Vorrichtung zum Ausscheiden von Dämpfen aus pumpbaren Substanzen macht es möglich, daß irr Pai';· der Entwässerung bzw. t>o Ausdampfung von Ölen oder anderen ähnlichen wasserhaltigen Flüssigkeiten die auszudampfende Flüssigkeit durch die Pumpe aus dem Vorratsbehälter angesaugt und in den Erhitzer gedrückt wird. Im Erhitzer wird die auszudampfende Flüssigkeit bis zu ihrem Siedepunkt erhitzt. Die siedende Mischung wird über die Verbindungsleitung in den Vorratsbehälter geführt, wo sich die dampfförmigen Bestandteile der siedenden Mischung bei Austritt aus der Verbindungsleitung in dem freien Raum des Vorratsbehälters entspannen und über die z. B. als Stutzen ausgebildete Entgasungsöffnung in's Freie abgeleitet werden. Durch die Anordnung einer zuschaltbaren Stichleitung zwischen der oberen Verbindungsleitung und der unteren Zulaufleitung kann ein Teilstrom über die Stichleitung in die zur Pumpe führende Zulaufleitung eingeleitet werden, falls die Eigenschaften der zu entwässernden bzw. auszudampfenden flüssigen Substanz dies geboten oder notwendig erscheinen lassen. In der Verbindungsleitung und in der Stichleitung kann dabei je ein Ventil angeordnet sein, welches als Regel- und Absperrventil ausgebildet ist. Dieses Ventil dient demnach zum Absperren und Öffnen der strömenden Substanz sowie zur Regulierung der Menge pro Zeiteinheit.

Die Entspannung im Vorratsbehälter geht besonders einwandfrei vor sich, wenn die Verbindungsleitung ein in den Vorratsbehälter mündendes perforiertes Leitungsende aufweist.

Von Vorteil ist, wenn die vom Erhitzer zum Vorratsbehälter führende Verbindungsleitung einen etwa horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt aufweist, welcher zum Vorratsbehälter führt und in welchem das Ventil angeordnet ist.

Die Stichleitung mündet zweckmäßig — in Umlaufrichtung der pumpbaren Substanz gesehen — vor der Pumpe und — ebenfalls in Umlaufrichtung gesehen — vor der Einmündung der vom Vorratsbehälter kommenden Zweigleitung in die Zulaufleitung ein. Die Einmündungsstelle der Stichleitung in die Verbindungsleitung liegt zweckmäßig — in Umlaufrichtung gesehen — vor dem in der Verbindungsleitung angeordneten Ventil.

Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß von der Zulaufleitung zwischen der Einmündung der Stichleitung und der Pumpe eine in den Vorratsbehälter führende Ableitung abzweigt. Diese Ausführungsform ist besonders dann zweckmäßig, wenn in dem über die Stichleitung in die Zulaufleitung eingeleiteten Teilstrom dampfförmige Bestandteile enthalten sind, welche dann über die in den Vorratsbehälter führende Ableitung in den Vorratsbehälter geführt werden und dort ausdampfen können. Außerdem besteht der Vorteil, daß durch die letztgenannte Teilstromableitung die sicherheitstechnisch bedingten Mindestflüssigkeitsmengen durch den Erhitzer geführt werden können.

Die auszudampfende Flüssigkeitsmischung bzw. pumpbare Substanz kann solange im Kreislauf geführt werden, bis der Ausdampfungsprozeß beendet ist.

Für den Fall, daß es sich bei der auszudampfenden pumpbaren Substanz um ein Wärmeträgeröl od. dgl. handelt, welches in einem weiteren Kreislauf einen Wärmeverbraucher beaufschlagen soll, wird vorgeschlagen, daß die Ablaufleitung — in Umlaufrichtung gesehen — hinter der Einmündung der Verbindungsleitung über ein Vorlaufventil mit einer zu dem Wärmeverbraucher führenden Vorlaufleitung und die Zulaufleitung — in Umlaufrichtung gesehen, vor der Einmündung der Zweigleitung über ein Rücklaufventil mit einer vom Wärmeverbraucher kommenden Rücklaufleitung verbunden sind, wobei die Zulaufleitung vor der Einmündung der Stichleitung mit der Rücklaufleitung verbunden sein kann.

Diese Ausführungsform macht es möglich, daß Restwasserbestände aus dem Wärmeträgeröl und der Apparatur des Wärmeverbrauchers auf einfache Weise

ausgedampft werden können, bevor das Wärmeträgeröl in dem genannten weiteren Kreislauf den Wärmeverbraucher beaufschlagt. Dies kann durch entsprechende Betätigung des Vorlaufventils und des Rücklaufventils bewerkstelligt werden. Für die Ausdampfung von im Wärmeverbrai her bzw. in den dazugehörenden Verbindungsrohrleitungen vorhandenen Restwasserbeständen wird, wie oben erwähnt, ein Teilstrom über die Verbindungsleitung in den Vorratsbehälter abgezweigt, wobei auch in diesem Fall durch öffnen des in der Stichleitung vorgesehenen Vemils ein weiterer Teilstrom über die Stichleitung und die Ableitung eine Mindestdurchflußmenge durch den Erhitzer gewährleistet ist.

Auf diese Weise geht die Beseitigung von Restwasseranteilen durch Ausdampfung erheblich rascher vor sich. Der durch die Erhitzung der pumpbaren Substanz entstehende Heißdampf kann im Vorratsbehälter gefahrlos entspannen und ebenso gefahrlos durch die Entgasungsöffnung abgeleitet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet bereits in der Anfangsphase und von vornherein die Möglichkeit der erwähnten Teilstromableitung zur Gewährleistung von Mindestdurchflußmengen durch den Erhitzer. Damit werden Störungen infolge durch Dampfblasen bedingten Strömungsunterbrechungen oder -störungen weitgehend ausgeschieden. Das Bedienen von besonderen Entlüftungsventilen mit der Gefahr des Heißdampfaustritts, was wiederum die Gefahr von Verbrühungen für das Bedienungspersonal mit sich bringt, ist dadurch vermieden.

Die bei der Erhitzung des Restwasserrückstände enlhaltenden Wärmeträgeröl-Wasser-Gemisches entstehenden Wasserdampfblasen gelangen gar nicht erst in den Kreislauf, sondern werden praktisch unmittelbar nach dem Verlassen des Erhitzers zur Entspannung gebracht. Etwaige kondensierende Dämpfe schlagen sich in dem separaten Vorratsbehälter nieder und gelangen nicht mehr in den Kreislauf.

Nach dem Ausdampfen der Restwasserbestände im Wärmeträgerö! kann durch öffnen des Vorlaufventils und des Rücklaufventils das entwässerte öl in den Verbraucher geleitet werden und sodann die im Verbraucher bzw. in den Verbindungsleitungen etwa noch vorhandenen Restwasserbestände in gleicher Weise ausgedampft werden.

Durch die vorgeschlagene Vorrichtung läßt sich der gesamte Ausdampfvorgang auf einen Bruchteil der sonst notwendigen Zeit reduzieren.

Die vorgeschlagene Vorrichtung kann nicht nur zur Entwässerung von Wärmeträgerölen, sondern ebenso mit Vorteil zum Separieren von Lösungsmitteldämpfen aus pumpbaren Substanzen verwendet werden. Fernerhin ist die Benutzung des Vorratsbehälters als Reaktionsbehälter möglich, wobei in dem oben genannten, über die Verbindungsleitung stattfindenden internen geschlossenen Kreislauf eine FlOssigkeitsmischung so lange auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, bis die gewünschte Reaktion eintritt Außerdem ist mit der vorgeschlagenen Vorrichtung das Eindampfen von Lösungen möglich. Generell können mit Hilfe des erwähnten geschlossenen internen Kreislaufes und damit mit Hilfe der auf diese Weise gebildeten Verdampfereinrichtung praktisch aus allen flüssigen pumpbaren Substanzen Stoffe von unterschiedlichen Dampfdrücken ausgedampft werden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung zum Erwärmen von pumpbaren Substanzen besteht aus einem Erhitzer 6, von welchem eine Ablaufleitung 7 für die erwärmte Substanz ausgeht und in welchen eine Zulaufleitung 15 für die zu erwärmende Substanz einmündet. In der Zulaufleitung ist eine Pumpe 4 zur Aufrechterhaltung des Umlaufes der Substanz vorgesehen. Außerdem zweigt von der Zulaufleitung 15 — in Umlaufrichtung der Substanz gesehen — vor der Pumpe 4 eine zu einem

ίο Vorratsbehälter 1 führende Zweigleitung 3 ab. In die Ablaufleitung 7 mündet eine in den Vorratsbehälter 1 führende Verbindungsleitung 8, 10 ein. Der Vorratsbehälter 1 ist mit einer stutzenartigen Entgasungsöffnung 12 versehen.

!5 Zur Erleichterung des Austritts der dampfförmigen Bestandteile der die Verbindungsleitung 8,10 verlassenden siedenden Mischung weist die Verbindungsleitung ein in den Vorratsbehälter 1 mündendes perforiertes Leitungsende 11 auf. Die Verbindungsleitung 8, 10 mündet in den oberen Bereich des Vorratsbehälters ein, wobei die Entgasungsöffnung 12 im oberen Bereich 5 der Wandung des Vorratsbehälters 1 angeordnet ist. In der genannten Verbindungsleitung 8, 10 ist ein Ventil 9 vorgesehen. Der Vorratsbehälter 1 ist unterhalb des Erhitzers 6 angeordnet, wobei die Verbindungsleitung 8, 10 einen etwa horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt 10 aufweist, welcher zum Vorratsbehälter 1 führt und an welchem das Ventil 9 angeordnet ist. Der horizontal verlaufende Leitungsabschnitt 10 steht über einen im wesentlichen vertikal verlaufenden Leitungsabschnitt 8 mit der Ablaufleitung 7 in Verbindung.

Die Verbindungsleitung 8,10 und die Zulaufleitung 15 sind durch eine Stichleitung 14 miteinander verbunden. Die Stichleitung 14 ist dabei als nach unten führende Verlängerung des im wesentlichen vertikalen Leitungsabschnittes 8 ausgeführt. In der Stichleitung 14 ist ein Ventil 13 angeordnet. Wie ersichtlich, mündet die Stichleitung 14 — in Richtung des durch den Pfeil A angedeuteten Umlaufes der pumpbaren Substanz gesehen — vor der Pumpe 4 und vor der Einmündung der Zweigleitung 3 in die Zulaufleitung 15 ein.

Von der Zulaufleitung zweigt zwischen der Pumpe 4 und der Einmündung der Stichleitung 14 eine in den Vorratsbehälter 1 führende Ableitung 16 ab, wobei die Einmündung der Zweigleitung 3 zwischen den Einmündungen der Stichleitung 14 und der Ableitung 16 liegt.

Die Zulaufleitung 15 verläuft bis etwas über die Pumpe 4 hinaus im wesentlichen horizontal. An diesen horizontalen Abschnitt schließt sich ein im wesentlichen vertikaler Abschnitt an, der über zwei rechtwinklige Abbiegungen mit dem Erhitzer verbunden ist. Die Ableitung 16 weist von der Einmündung in die Zulaufleitung 15 aus zunächst einen vertikal nach oben verlaufenden Abschnitt auf, an welchen sich ein bis zum Vorratsbehälter 1 führender, etwa horizontaler Abschnitt anschließt Die Zweigleitung 3 zweigt mit einem etwa vertikal nach unten verlaufenden Abschnitt von der Zulaufleitung 15 ab. Hieran schließt sich ein etwa horizontaler Abschnitt an, welcher mittels eines sich vertikal nach oben erstreckenden Abschnittes mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden ist

Die Ablaufleitung 7 ist — in Umlaufrichtung gesehen — hinter der Einmündung der Verbindungsleitung 8,10 über ein Vorlaufventil 17 mit einer zu einem Wärmeverbraucher 21 führenden Vorlaufleitung 18 und die Zulaufleitung 15 hinter der Einmündung der Zweigleitung 3 und hinter der Einmündung der Stichleitung 14 über ein Rücklaufventil 20 mit einer vom

Wärmeverbraucher 21 kommenden Rücklaufleitung 19 verbunden.

Die dargestellte Vorrichtung bictet noch die Möglichkeit, einen Kreislauf flüssiger Substanzen zu unterhalten, welche zunächst im Erhitzer 6 erhitzt und dann nach öffnung des Ventils 9 durch das perforierte Leitungsen-

de 11 als Benetzungsflüssigkeil versprüht werden können. Der Vorratsbehälter ist mit einem Entleer- und Einfüllstutzen 2 versehen, welcher ein Ventil 2a aufweist. Über den Stutzen 2 kann bei geöffnetem Ventil 2a kontinuierlich Flüssigkeit in den Kreislauf zum Erhitzer 1 gepumpt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausscheiden von beim Erwärmen von pumpbaren Substanzen in diesen entstehenden Dämpfen, umfassend einen Erhitzer zum Erwärmen der Substanz, von welchem einp Ablaufleitung für die erwärmte Substanz ausgeht und in welchen eine Zulaufleitung für die zu erwärmende Substanz einmündet, wobei in der Zulaufleitung eine Pumpe für den Umlauf der Substanz vorgesehen ist, und wobei ferner von der Zulaufleitung — in Umlaufrichtung der Substanz gesehen — vor der Pumpe eine zu einem Vorratsbehälter führende Zweigleitung abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß von der Ablaufleitung (7) eine Verbindungsleitung (8, 10) abgezweigt ist, die in den unterhalb des Erhitzers (6) angeordneten Vorratsbehälter (1) in dessen oberen Bereich einmündet, wo dieser (1) eine Dampfabzugsöffnung (12) aufweist, und daß die Verbindungsleitung (8, 10) und die Zulaufleitung (15) durch eine zuschaltbare Stichleitung (14) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (8, 10) ein in den Vorratsbehälter (1) mündendes perforiertes Leitungsende (11) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (8, 10) und in der Stichleitung (14) je ein Ventil (9) bzw. (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (8, 10) einen etwa horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt (10) aufweist, welcher zum Vorratsbehälter (1) führt und in welchem das Ventil (9) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daii die Stichleitung (14) — in Umlaufrichlung f/tj gesehen — vo^rder Pumpe (4) in die Zulaufleitung (15) mündet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung (14) — in Umlaufrichtung (A) gesehen — vor der Einmündung der Zweigleitung (3) in die Zulaufleitung (15) mündet. α·>

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung (14) — in Umlaufrichtung gesehen — vor dem Ventil (9) in die Vcrbindungsleitung(8,10) einmündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, w dadurch gekennzeichnet, daß von der Zulaufleitung (15) zwischen der Einmündung der Stichleitung (14) und der Pumpe (4) eine in den Vorratsbehälter (1) führende Ableitung (16) abzweigt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Wärmeverbraucher in der Umlaufleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufleitung (7)

— in Umlaufrichtung (A) gesehen — hinter der Einmündung der Verbindungsleitung (8, 10) über ein Vorlaufventil (17) mit einer zu dem Wärmeverbrau- *>ο eher (21) führenden Vorlaufleitung (18) und die Zulaufleitung (15) — in Umlaufrichtung (A) gesehen

— vor der Einmündung der Zweigleitung (3) über ein Rücklaufventil (20) mit einer vom Wärmeverbraucher (21) kommenden Rücklaufleitung (19) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung (15) vor der Einmündung der Stichleitung (14) mit der Rücklaufleitung (19) verbunden ist.