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Verfahren und Einrichtung zur Vermeidung des Austrittes von Rauchgasen aus
Feuerungen, insbesondere bei Dampfkesseln.
Die Erfindung bezieht sich auf Feuerungen, insbesondere bei Dampfkesseln, deren Leistung durch einen Rauchgasschieber od. dgl. geregelt und die Verbrennungsluft in die Feuerung durch den Essenzug frei angesaugt wird, wobei am Einlass für die Verbrennungsluft in den luftdichten Aschenfall Regelklappen od. dgl. vorgesehen sind ; Zweck der Erfindung ist die Verhinderung des Austrittes von Heizgasen aus dem Oberteil von Feuerungen bei schwacher Belastung, wo die Rauchgasströmung durch den Rauchgasschieber abgedämpft wurde.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass bei Unterschreitung einer voraus bestimmten Gasströmung bei sinkender Belastung durch den dadurch zunehmenden Druck der Feuergase ein an sich bekannter selbsttätiger Zugregler in Tätigkeit gesetzt wird und durch Einstellung der Aschenfall-Luftklappen den Lufteinlass so drosselt, dass der dadurch hervorgerufene Druckabfall den durch die geringere Gasströmung verminderten Druckabfall im Roste auf den zur Aufrechterhaltung des gewünschten Gasdruckes (Unterdruckes) in den Feuerungszügen notwendigen Wert ergänzt.
Das Verfahren nach der Erfindung wird unter Zugrundelegung der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine vereinfachte Rauchgasströmung, z. B. durch einen Steil-
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Roste 2 befindlichen Brennstoff in den Feuerraum 3 und weiter durch die Züge 4 in den Fuchskanal 5, in dem sich eine Regelklappe 7 befindet. Der Zug in den Aschenfall wird durch eine Klappe 6 geregelt.
Wählt man den Luftdruck in mm-Wassersäule im Oberteil des Kessels als 0 (Spalte a), so nimmt dieser Druck in der Richtung nach unten in jedem Meter um zirka 1'16 mm Wassersäule zu, was dem Gewicht einer 1 m hohen Luftsäule von 1 cm2 Querschnitt entspricht. Diese Aussendlücke sind in der Spalte a mit 0-4 bezeichnet.
Wenn man sich nun den (in der Praxis unmöglichen) Grenzfall vorstellt, dass die Regelklappe 7 ganz geschlossen ist und man voraussetzt, dass die Gase ihre annähernd gleiche Temperatur beibehalten, so erhält man im Inneien der Feuerung z. B. Drücke nach der Spalte bund d. Wenn man über dem Rost 2 denselben Druck wie aussen in derselben Höhe, u. zw. 4 mm voraussetzt, so wäre in der Höhe des äusseren Druckes von 3 mm (Spalte a) innen gegenüber dem untersten Druck z. B. ein bloss um 0'3 mm geringerer Druck vorhanden, was dem Gewicht der 1 m hohen Säule von sehr heissen Rauchgasen entspricht. Der Druck wäre daher 3'7 mm. In der Zone a2 wäre nun innen ein Druck von z.
B. 3'3 mm, in der Zona al ein innerer Druck von 2'8 mm und in der Zone ab ein Druck von 2'2 mm vorhanden. Dies bedeutet, dass von der Rosthöhe an die Rauchgase im Innern der Kesselzüge einen überdruck aufweisen würden und demgemäss bestrebt wären, in die Umgebung zu entweichen. Die Grösse des Überdiuekes und der Sinn seiner Wirkung sind in der Spalte c angegeben und durch Pfeile angedeutet. In gleicher Weise ist ein Gasüberdruek im absteigenden Zug (Spalten d und e) vorhanden.
Fig. 2 veranschaulicht die Züge derselben Feuerung, jedoch bei voller Kesselbelastung. Hier rufen zwar die heissen Rauchgase ebenfalls einen von oben nach unten zunehmenden Druck hervor, das durch die starke Strömung der Rauchgase hervorgerufene Druckgefälle hat aber einerseits über dem Rost einen geringeren Druck, nämlich z, B, einen Druck von bloss 1 mm gegenüber von 4 mm des Aussen-
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druckes und anderseits in den Zügen in jeder Zone gegenüber der vorhergehenden Zone einen Druckabfall zur Folge.
Wie ersichtlich, kommt hier in den Zügen überhaupt kein Überdruck vor und der Unterdruck ändert sich je nach der Lage der einzelnen Zonen.
Zwischen den beiden angeführten Grenzfällen kommt eine Reihe von Übergangsfällen vor. Fig. 3 veranschaulicht durch wieder schätzungsweise angegebene Werte für die verschiedenen Zonen einen Fall, wo an der höchsten Zugstelle genau der atmosphärische Druck entsteht, wobei die Klappe 6 als vollständig offen angenommen wird. Wenn sich diese Belastung (Gasströmung) vergrössert, so kann in den Zügen kein Gasüberdruck entstehen, wogegen bei geringerer Belastung und daher auch geringerer Gasströmung in den Zügen ein Überdruck entstehen würde. Eine Einrichtung, durch welche diese sehr störende Erscheinung nach dem Verfahren nach der Erfindung beseitigt werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Klappe 6 ist immer so zu drosseln, dass der Druck der Rauchgase an der höchsten Stelle der Züge, wo also ein Überdruck am ehesten eintreten würde, den Druck der Aussenluft nicht erreicht. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der Stelle 12 der Kesselzüge ein Mikromanometer angeschlossen wird, nach dessen Angaben die Klappe 6 gedrosselt wird. Eine selbsttätige Regelung der Klappe 6 kann durch einen Druckregler erreicht werden, der aus einem glockenförmigen Schwimmer 18 besteht, welcher mit seinem Rande in eine in einem Gefäss-M befindliche Flüssigkeit taucht. Unter den Schwimmer 18 mündet eine Leitung 14 ein, die an den Kesselzug bei 12 angeschlossen ist, wo bei abnehmender Belastung der grösste Überdruck entsteht.
Der Schwimmer 18 hängt an einer Schwinge 20, die in 21 verschwenkbar gelagert ist und mittels einer Zugstange 22 eine Steuerung 24 für einen mit einem Druckmittel, z. B. mit Druckluft oder Druckflüssigkeit arbeitenden Servomotor 26 einstellt. Die Kolbenstange 28 des Servomotors 26 ist durch eine Kette 30 od. dgl. mit der Aschenfallklappe 6 verbunden. Die Schwinge 20 ist durch eine Feder 32 belastet, deren Zug mittels eines Stellorganes 34 geregelt werden kann und die das Mass desjenigen geringen Unterdruckes bestimmt, welchen der Regler an der Stelle 12 aufrecht erhalten soll. Dieser Unterdruck ist der kleinste zulässige Unterdruck. Ein grösserer Unterdruck ist unschädlich und entsteht bei grösserer Belastung auch bei voll geöffneter Klappe 6.
Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt :
Bei normaler Kesselbelastung herrscht im oberen Teil der Züge bei 12 immer ein grösserer Unterdruck und die Klappe 6 steht daher ganz offen. Die Feuerungsleitung wird in an sich bekannter Weise von Hand aus oder selbsttätig durch die Essenklappe 7 geregelt. Wenn die Kesselbelastung abnimmt, so wird die Feuerungsleistung durch die Essenklappe 7 gedämpft, wodurch die Strömung der Feuergase in den Kesselzügen abnimmt. Schliesslich tritt ein Augenblick ein, wo sich der Unterdruck an der Stelle 12 dem Aussendruck nähert. In diesem Augenblicke wird der Schwimmer 18 in der Pfeilrichtung durch den Zug der Feder 32 gehoben und die Steuerung 24 regelt das Druckmittel in dem Servomotor 26 derart, dass die Kolbenstange 28 desselben die Klappe 6 drosselt.
Dadurch entsteht im Aschenfall1 1 ein Unterdruck, welcher sich mit dem durch den Rost 2 hervorgerufenen Druckabfall addiert und sich über den ganzen Weg der Rauchgase verbreitet. Die Schliessbewegung der Klappe 6 hört erst dann auf, wenn sich bei der Stelle 12 wieder der gewünschte geringe Unterdruck (z. B. von 0-2 mm Wassersäule) einstellt.
Bei weiterer Abnahme der Belastung und dadurch auch der Strömungsintensität der Rauchgase (infolge einer weiteren Drosselbewegung der Rauchklappe 7) wiederholt sich dieser Vorgang. Wenn dagegen die Belastung zunimmt, so setzt eine Öffnungsbewegung der Rauehklappe 7 ein, wodurch sich auch der Unterdruck vergrössert und die Klappe 6 durch den Servomotor 26 nach und nach geöffnet wird, bis sie ihre Endlage erreicht, in der sie nunmehr auch bei noch weiterer Belastungszunahme in Ruhe verbleibt. Die Regelung des Kessels besorgt dann auch weiterhin die Rauchklappe 7, ohne aber die Klappe 6 zu beeinflussen.
Anstatt der beschriebenen Einrichtung kann zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wohl auch jeder beliebige Druckregler, z. B. ein solcher mit elektrischem oder auch Transmissionsantrieb angewendet werden ; wesentlich bleibt, dass die Luftklappe 6 durch den an derjenigen Stelle der Kesselzüge herrschenden Druck geregelt wird, wo ein Überdruck der Rauchgase entstehen könnte. Als solche Stelle wird zweckmässig eine Stelle im obersten Teil des ersten Zuges gewählt.
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