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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Speisewasserzufuhr bei Dampferzengungs- anlagen.
Die Nachteile der üblichen Vorrichtungen zur Regelung der Speisewasserzufuhr bei Dampf- erzeugungsanlagen, welche die Speisung in Abhängigkeit von dem Wasserstande beeinflussen, sind seit längerer Zeit bekannt. Sie bestehen im wesentlichen darin, dass dem Kessel bei grosser Dampfentnahme und infolgedessen sinkendem Wasserstand Wasser zugeführt wird, was ein Sinken der Kesselspannung zur Folge hat, da in diesem Falle die Feuerung nicht nur der vergrösserten Dampfentnahme, sondern auch den erhöhten Wärmebedarf für die Erwärmung des zugeführten Wassers auf die Verdampfungs- temperatur zu liefern hat. Diesem Ubelstande suchen manche Vorrichtungen, z. B. der bekannte Copes- ziegler. dutch eine gewisse Trägheit des Regelvorganges abzuhelfen.
Ausserdem ist vorgeschlagen worden, die Kesselspeisung in Abhängigkeit von der Kesselbelastung derart durchzuführen, dass bei steigender
Kesselbelastung die Speisewasserzufuhr gedrosselt wird, und umgekehrt.
Alle diese Methoden entsprechen nicht vollkommen den Anforderungen einer richtigen Kesselspeisung, u. zw. deshalb nicht, weil die Speisewasserzufuhr nicht unter allen Umständen bloss von dem Wasserstande oder bloss von der Kesselbelastung abhängig gemacht werden darf, sondern auch der jeweiligen Stärke der Feuerung Rechnung tragen müsste, die aber der schwankenden Dampfentnahme nicht oder zumindest nicht sogleich angepasst werden kann.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Speisewasserzufuhr nur so lange der wechselnden Dampfentnahme linear angepasst werden darf, als die Feuerung der wechselnden Dampfentnahme entspricht, d. h. die Kesselspannung nicht sinkt, dass sie aber, selbstverständlich innerhalb einer oberen und unteren Grenzlage des Wasserspiegels, nicht mehr im linearen Verhältnis zur Dampfentnahme vor sich gehen darf, wenn z. B. bei vergrösserter Dampfentnahme die Feuerleistung nicht mehr imstande ist, eine im linearen Verhältnis zur Dampfentnahme zugeführte Wassermenge unter Aufrechterhaltung der Kesselspannung auf die Verdampfungstemperatur zu bringen.
Dementsprechend besteht der der Erfindung zugrunde liegende Grundsatz der Kesselspeisung darin, dass die Speisewasserzufuhr nicht bloss von der wechselnden Dampfentnahme oder der schwankenden Kesselspannung abhängig gemacht wird, sondern von beiden Grössen gleichzeitig. Gemäss diesem Grundsatz wird die Speisewasserzufuhr sowohl von einem unter dem Einflusse der jeweils entnommenen Dampfentnahme stehenden Regelorgan als auch von einem bloss durch die Spannung des entnommenen Dampfes betätigten Regelorgan beein- flusst, so dass die Kesselspeisung bei gleichbleibender Kesselspannung bloss in Abhängigkeit von der Dampfentnahme, bei sinkender Kesselspannung jedoch, sei es bei gleichbleibender oder steigender Dampfentnahme, gedrosselt wird.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele des der Erfindung zugrunde liegenden Grundsatzes der Kesselspeisung ; die Fig. 3 zeigt ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Ausführungsform nach der Fig. 1 sind der Dampfkessel mit A, die Speiseleitung mit B, das Speisewasserventil mit C und die Dampfentnahmeleitung mit D bezeichnet. In die Entnahmeleitung D ist ein Venturirohr E eingeschaltet, in dem eine Regelnadel F angeordnet ist, die einen bestimmten kleinsten Durchtrittsquerschnitt freigibt. Von der engsten Stelle des Venturirohres E führt eine Leitung G in einen Zylinder H, in welchem ein Steuerkolben I verschiebbar angeordnet ist, der unter der Wirkung einer Feder K steht und mittels der Kolbenstange J auf das Speiseventil C einwirkt. Der an der engsten Stelle des Venturirohres E herbeigeführte, auf den Steuerkolben I einwirkende Druckabfall hängt von
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der Menge und von der Spannung des. durch die Leitung D entnommenen Dampfes ab.
Der Einfluss der Dampfspannung kann aber auf einfache Weise ausgeschaltet werden, indem der unterhalb des Kolbens I liegende Raum mittels einer Leitung L mit der Entnahmeleitung D verbunden wird.
Je grösser die das Venturirohr E durchfliessende Dampfmenge ist, desto grosser ist die auf den Steuerkolben I einwirkende Druckverminderung. Die Verbindung des Steuerkolbens I mit dem Speiseventil 0 ist derart ausgebildet, dass einem grösseren Druckabfall ein grösserer Durchtrittsquerschnitt des Speiseventiles entspricht, und umgekehrt, su dass der bisher beschriebene Teil der Vorrichtung für sich allein ausschliesslich nach der Dampfentnahme regeln würde.
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kolben N verbunden, der in einem Zylinder P verschiebbar ist. Der Zylinder P ist durch eine Leitung Q mit der Dampfentnahmeleitung D verbunden, während auf die andere. Seite des Kolbens eine Feder einwirkt.
Die, Feder Rist der, art gewählt, dass sie der in der Dampfan1age gewünschten Betriebsspannung das Gleichgewicht hält.
Solange in der Entnahmeleitung D d : e gewünschte Dampfspannung herrscht, bleibt der Steuer-
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und gibt einen grösseren Durchtrittsquersohnitt frei, wodurch der durch das Venturirohr bewirkte Druckabfall geringer wird. Die vergrösserte Dampfentnahme, die für sich allein eine erhöhte Kesselspeisung zur Folge hätte, wird durch die gesunkene Kesselspannung ganz odjr teilweise ausgeglichen, die Erhöhung der Kesselspeisung unterbleibt daher oder es wird, je nach der Grösse des Druckabfalles in der Entnahmeleitung D, die Regelnadel F so weit aus dem Venturirohr E zurückgezogen, dass der auf den Steuerkolben I wirkende Druck kleiner wird als die Kraft der Feder K und die Kesselspeisung gedrosselt oder unterbrochen wird.
Genau der gleiche Vorgang tritt ein, wenn infolge einer geringeren Feuerleistung bei gleichbleibender Dampfentnahme die Kesselspannung sinkt.
Würde die Verbindungsleitung L entfallen, so wäre die in dem Venturirohr E bewirkte Druckverminderung auch von der Kesselspannung abhängig. In diesem Falle würde der Steuerkolben N gegen eine durch das Venturirohr herbeigeführte Druckverminderung wirken, die sowohl von Dampfentnahme als auch von der Kesselspannung abhängig wäre.
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diesen Betriebsfall ist eine Umgehungsleitung S vorehsn, in dia eh Ventil T eingebaut ist. Dieses Ventil kann bei Erreichung des tiefsten Wasserstandes entweder vom Kesselwärter von Hand aus geöffnet oder aber von einem als Sehwimmerregler ausgebildeten Sicherheitsregler betätigt werden.
Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von der nach der Fig. 1 bloss dadurch, dass der Einfluss der wechselnden Kesselspannung auf den Steuerkolben I auf eine andere Weise aus-
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Zweigleitung Di hinter einem Druckminderventil U, das auf eine niedrigere Spannung eingestellt ist als die niedrigste überhaupt zulässige Kesselspannung beträgt. Durch die Zweigleitung Di strömt daher hinter dem Ventil U Dampf von gleicher Spannung, und die hindurchfliessende Dampfmenge ist bloss von der durch die Leitung D erfolgenden Dampfentnahme abhängig.
Um die zur Betätigung des Speiseventiles C dienende Dampfmenge, die sehr gering sein kann, auszunutzen, wird diese Teildlmpfmenge in einem Röhrenvorwärmer V zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers verwendet. Im übrigen ist die Ausgestaltung und die Wirkung der Vorrichtung die gleiche wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 1.
Die Fig. 3 der Zeichnung stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die auf dem gleichen Grundsatz beruht wie die nach der Fig. 1. Die Druckverminderung oder Ventnriwirkung wird aber nicht durch die bisher übliche Verengung und Erweiterung eines Rohres erzielt, sondern dadurch, dass in einem zylindrischen Rohrstück a, das in die Dampfentnahmeleitung d eingeschaltet ist, ein Rotationskörper b angeordnet ist, der die aufeinanderfolgenden Durchtrittsquerschnitte auf die gleiche Weise zunächst allmählich verkleinert und dann vergrössert, wie es bei -einem gewöhnlichen Venturirohr durch die übliche Formgebung der Fall ist.
Der von dem zylindrischen Rohr a und dem als Rotationskörper b gebildete Ringraum e entspricht somit vollkommen dem Venturirohr E bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 und wird auch im folgenden einfach als Venturirohr bezeichnet. Neben dem zylindrischen Rohr a und vorzugsweise mit diesem aus einem Stück hergestellt sind zwei kleinere Zylinder 71 und p angeordnet, in denen die Steuerkolben i und n verschiebbar sind, die den Steuerkolben I und N der ersten Ausführungs-
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Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach der Fig. 3 ist genau die gleiche wie die nach der Fig. 1. Solange die Dampfspannung unverändert ist, bleibt der Rotationskörper b in Ruhe, und der von dem Venturirohr e erzeugte Druckabfall hängt ausschliesslich von der Dampfentnahme ab. h Sinkt die Kesselspannung, so verschiebt der Steuerkolben n mittels des Gestänges. m den Rotationskörper (in der Zeichnung nach links), die engste Stelle e1 des Venturirohres e entfernt sich von der Öffnung und der auf den Steuerkolben i wirkende Druckabfall wird geringer, der Steuerkolben i wird von der Feder. k verschoben und drosselt oder schliesst das Speiseventil.
Die Vorrichtung nach der Fig. 3 gewährt die Vorteile, dass sie viel leichter und billiger herstellbar ist als ein gewöhnliches Venturirohr und dass die Regelnadel F überflüssig wird. Die Venturivorrichtung kann mit den beiden auf das Speiseventil wirkenden Regelorganen h, i und p, n leicht als ein Armaturstück hergestellt und braucht bloss in die Dampfentnahmeleitung eingebaut werden.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform nach der Fig. 3 bestellt darin, dass diese Vorrichtung auf sehr einfache Weise auch als Temperaturregler ausgebildet werden kann, indem auf die Spindel 10 ein Rohrstück x geschoben wird, das aus einem Metall mit grossem Ausdehnungskoeffizienten tbesteht. Die engste Stelle e1 des Venturirohres e befindet sich bei normalem Betrieb des Kessels nicht genau gegen- über der Öffnung g, sondern ist in bezug auf diese Öffnung um den Betrag y versetzt.
Steigt die Dampf" temperatur aus irgendeinem Grunde über jene Höhe, die mit Rücksicht auf den naehgeschalteten Überhitzer und die Kraftmaschine zulässig oder zweckmässig ist, so dehnt sich das Rohr x aus und drückt den Rotationskörper gegen die Wirkung der Feder r nach rechts, so dass sich die engste, Stelle er.
des Venturirohres e der Öffnung g nähert und der auf den Steuerkolben i wirkende Druckabfall grösser wird, was erhöhte Kesselspeisung und infolgedessen eine Herabsetzung der Dampftemperatur zur Folge (hat Dieser Betriebsfall tritt namentlich beim Übergang von einer längere Zeit andauernden Überlastung des Kessels auf normale Belastung ein, während der Überlastung musste die Feuerung forciert werden
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sächlich stattfindet und stellt eine erhöhte Kesselspeisung ein. Auf diese Weise wird der Kessel nach der Überlastung rasch aufgefüllt, was mit Rücksicht auf die geringere Dampfentnahme und die Nachwirkung der foreierten Heizung auch zweckmässig ist.
Die normale Wirkung der Steuerorgane p, n, r wird durch das Ausdehnungsrohr x nicht verhindert, weil bei steigender Kesselbelastung und sinkender Dampfspannung auch die Dampftemperatur abnimmt und ein Zusammenziehen des Rohres x zur Folge hat.
Die Ausgestaltung der Venturivorriehtung nach der Fig. 3 ist nicht bloss im Rahmen der Erfindung zweckmässig, sondern kann in allen Fällen das übliche Venturirohr ersetzen, z. B. auch bei den bekannten Venturidampfmessern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung der Speisewasserzufuhr bei Dampfanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisewasserzufuhr von einem unter dem Einfluss der jeweils entnommenen Dampfmenge stehenden Regelorgan und von einem bloss durch die Spannung des entnommenen Dampfes betätigten zweiten Regelorgan unter gegenseitiger Beeintlussung eieser Regelo gane derart geregelt wird, dass die Kessel-
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der Kesselspannung jedoch, sei es bei gleichbleibender oder steigender Dampfentnahme, gedrosselt wird.