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Einrichtung zur Regelung der Speisung von Dampfkessel.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Speisung von Dampfkesseln, bei welcher Regelorgane zur Verwendung gelangen, die unter dem Einfluss der Differenz des hydraulischen Druckes zweier Wassersäulen stehen. Gemäss der Erfindung ist nun die Einrichtung - ähnlich wie dies für Anzeigevorrichtungen u. dgl. vorgeschlagen wurde-derart getroffen, dass die eine der das Speiseventil beeinflussenden Wassersäulen ständig mit dem Wasserstand im Kessel ihre Höhe ändert, während
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Um die Speisung nicht nur in Abhängigkeit vom Wasserstand im Kessel, sondern auch in Abhängigkeit von der Dampfentnahme bzw. vom Dampfdruck im Kessel durchzuführen, wird das Speiseventil nebst der Beeinflussung durch die Druckdifferenz der beiden Wassersäulen noch einer Beeinflussung durch beim Übersteigen eines bestimmten Druckes im Kessel frei werdendes Druckmittel unterworfen.
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druckes im Kessel Dampf zum Regelorgan des Speiseventils überströmt, wobei die zum Speiseventil führende Dampfleitung durch ein Ventil überwacht wird, das unter dem Einfluss der Differenz des hydraulischen Druckes zweier Wassersäulen steht. Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Regleranordnung wie Fig. 1, jedoch mit einem andern Regelorgan für das Speiseventil.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit zwei Speiseventilen dargestellt, von welchen das eine durch den Dampfdruck und das andere durch hydraulische Druckdifferenz gesteuert wird. Fig. 4. steHt schliesslich eine Ausführungsform dar, bei welcher die Steuerung ebenfalls durch hydraulische Druckhöhendifferenz, jedoch unter Verwendung eines Relais erfolgt. In
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Leitungen im Schnitt dargestellt.
An erster Stelle sei die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschrieben.
1 ist das Speisewasserregelventil (Speiseventil) des Dampfkessels. Dieses Ventil ist zweckmässig, wie die Zeichnung zeigt, als Doppelsitz-oder Doppelgleitventil ausgebildet. 2 ist die Ventilspindel, die aus dem Gehäuse 3 herausragt und eine Membrane 4 trägt, die im Membrangehäuse 5 eingespannt ist.
An ihrem freien Ende ist die Ventilspindel2 ausserdem mit einem gewichtsbelasteten Hebel 6 verbunden, der über einer Skala 7 spielt. An das Membrangehäuse 5 kann ein Manometer 8 angeschlossen sein. Das Membrangehäuse steht in Verbindung mit einer Leitung 9, die vom Sicherheitsventil 10 abzweigt, das an der Kesselwand 11 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Sicherheitsventil gewichtsbelastet und es ist an den Druckstift 13 des Gewichtshebels ein Anschlag 12 angebracht, der den Hub des Sicherheitsventils begrenzt und zweckmässig auf den Stift einstellbar ist. Vorteilhaft ist im Gehäuse des Sicherheitsventils eine Drosselschraube 14 angeordnet und es kann auch überdies in der Leitung 9 ein gewichtsbelastetes Sicherheitsventil 15 angebracht sein.
Bei der dargestellten Gesamtausführung der Regeleinrichtung ist in die Leitung 9, die zum Steuerorgan des Speiseventils führt und die für das frei werdende Druckmittel dient, ein Regelorgan 16 eingebaut, das bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Doppelsitzventil besteht, dessen Ventilspindel 17 einerseits gewichtsbelastet ist und anderseits mit der Membrane 18 verbunden ist, die im Membrangehäuse 19 eingespannt ist. Die beiden Druckseiten der Membrane stehen nun, wie dieFig. 1 zeigt, einerseits durch die Leitung 20, anderseits durch die Leitung 21 mit zwei Wasserbehältern in Verbindung.
Der eine dieser Wasserbehälter, der mit
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22 bezeichnet ist, kann der Dampfkessel sein, dessen Speisewasserzufuhr zu regeln ist, oder es kann dies ein gesonderter Behälter sein, der mit dem Wasserraum des Dampfkessels in Verbindung steht. In dem Behälter 22 ist daher der Wasserstand veränderlich. Der zweite Wasserbehälter 23 hingegen hat konstanten Wasserstand, u. zw. beispielsweise dadurch, dass er bis zum Verbindungsrohr 24 von Haus aus gefüllt ist und durch sich ober dieser Wasserfläche kondensierenden Dampf stets bis zu der angegebenen Höhe (Überfallkante) gefüllt bleibt.
Wie die weitere Beschreibung darlegt, ist ja ein Ansteigen der Wassersäule im Behälter 22 über die Überfallkante ausgeschlossen. An die Leitung 9 ist überdies ein Abzweigstutzen 25 mit einem einstellbaren Drosselorgan 26 angeschlossen.
Die Wirkungsweise dieser in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung ist die folgende : Wenn der Dampfdruck im Dampfkessel das Mass übersteigt, für welches das Sicherheitsventil. M eingestellt ist, so wird dieses Ventil gehoben und es strömt aus dem Dampfkessel Dampf in das Ventilgehäuse und von dort einerseits in die Leitung 9 und anderseits zur Drosselschraube 14 und zum Sicherheitsventil 15.
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wo dieser Dampf auf die Membrane zur Wirkung gelangt, das die Schliesskraft des Gewichtshebels 6 überwindet und das Speiseventil 1 eröffnet. Es strömt also Speisewasser in den Dampfkessel.
Damit nun der Dampfdruck in der Leitung 9 und damit über der Membrane 4 nicht eine bestimmte Höhe überschreiten kann, ist die erwähnte Drosselschraube 14 angebracht, über welche ein Teil des Dampfes aus dem Ventilgehäuse ins Freie abströmen kann. Genügt diese Abströmung zeitweilig nicht, sc bläst bei Überschreitung des gewählten und am Gewichtshebel des Sicherheitsventils eingestellten Druckes dieses Sicherheitsventil ins Freie ab.
Es ist also ersichtlich, dass dieser Teil, der in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung bereits derart selbsttätig wirkt, dass bei Entstehung von Überdruck im Dampfkessel das Speisevel1til geöffnet wird.
Die Regeleinrichtung in Fig. 1 ist aber überdies mit dem Regelorgan 16 ausgerüstet, welches in folgender Weise arbeitet :
Es sei 22 der Dampfkessel selbst. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, der Wasserstand im Kessel 22 gleiche Höhe hat wie die konstante hydraulische Druckhöhe im Gefäss 23, so heben sich die beiden Drücke auf die Membrane auf und das Doppelsitzventil 16 bleibt daher infolge der Gewichtsbelastung geschlossen.
Wenn jedoch der Wasserstand im Behälter (Dampfkessel) 22 sinkt, so überwiegt die konstante hydraulische Druckhöhe und es wird daher die Membrane 18 nach oben durchgebogen und damit das Doppelsitzventil16 eröffnet. Wie sich aus dieser Wirkungsweise der Gesamteinrichtung ergibt, arbeitet daher dieselbe auf Aufrechthaltung eines gewählten Wasserstandes im Behälter 22, u. zw. in Abhängigkeit von den im Dampfkessel herrschenden Dampfdruck. Ist der Dampfdruck im Kessel kleiner als der gewählte maximale Dampfdruck, auf welchen das Sicherheitsventil 10 eingestellt ist, so erfolgt überhaupt keine Speisung in den Dampfkessel. Wird dieser Maximaldampfdruck im Kessel überschritten, so erfolgt Speisung nur dann, wenn der Wasserstand im Behälter 22 unter den gewählten maximalen Wasserstand gesunken ist.
Die Drosselvorrichtung 26 hat den Zweck, den im Membrangehäuse 5 etwa befindlichen Dampf abblasen zu lassen, wenn das Doppelsitzventil16 geschlossen ist. Überdies dient dieses Organ auch zur Abführung von Kondensaten.
Um auch eine Speisung herbeiführen zu können, wenn etwa während des Kesselbetriebes jene
Spannung, bei der das Sicherheitsventil abbläst nicht erreicht wird, kann eine Umgehungsleitung vorgesehen sein, welche die vor und hinter dem Speiseventil befindlichen Teile der Speiseleitung miteinander verbindet und normal durch ein von Hand zu betätigendes Absperrorgan abgeschlossen ist. An Stelle dieser Anordnung kann auch von irgendeiner Druckmittelquelle eine Verbindung zu dem Membranraum 5 geschaffen werden, welche durch ein von Hand zu betätigendes Absperrorgan abgeschlossen ist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Gesamtanordnung ist an Stelle des als Membrane ausgebildeten Regelorgans 4 der Fig. 1 ein anderes Regelorgan für das Speiseventil dargestellt. Dieses Regelorgan besteht aus einem Gehäuse 29, welches zwei Zylinder 34, 35 aufweist, die miteinander durch das Rohr. 10 verbunden sind, so dass die beiden Zylinder kommunizieren. Im Zylinder 34 ist der Schwimmer 27 und im Zylinder 35 der Schwimmer 28 angeordnet. Die beiden Schwimmer sind durch eine Kette od. dgl. 31 miteinander verbunden, die über ein Kettenrad 32 läuft, dessen Achse 33 das Speiseventil 1 betätigt, welches als Schraubenventil ausgebildet sein kann.
Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Regeleinrichtung ist die gleiche wie diejenige der Fig. 1. Wenn Dampf aus der Leitung 9 in den Zylinder 34 einströmt, so wird das Wasser in diesem Zylinder hinabgedrückt und steigt im Zylinder 35, dadurch werden die beiden Schwimmer entsprechend bewegt, es sinkt der Schwimmer 27 und es steigt im angeführten Beispiel der Schwimmer 28. Bei Verschiebung der Schwimmer erfolgt eine Verdrehung des Kettenrades 32 und somit die entsprechende Verstellung des Speiseventils 1.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der ganzen Regeleinrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform gelangen zwei Speiseventile zur Verwendung, welche der Einfachheit halber in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das eine der beiden Speiseventile mit der VentiJ\, pindel 2 wird in gleicher Weise vom Überdruck im Dampfkessel gesteuert, wie dies bei den Ausführungsformen in den Fig. 1 und 2 dargestellt und beschrieben wurde. Das zweite Speiseventil mit der Ventilspindel 2'wird
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der Dampfkessel selbst sein kann oder ein Behälter, der mit dem Wasserraume des Dampfkessels in Verbindung steht.
Dieses Steuerorgan des Speiseventils 2'besteht aus einer Membrane 4', deren einer Druckraum mit dem Behälter 2J und der andere Druckraum mit dem Behälter 22 verbunden ist. wie dies die Zeichnung deutlich zeigt. Die Membrane 4' steht unter Gewichtsbelastung durch Vermittlung des Gewichtshebels 6', so dass bei gleichen hydraulischen Druekhöhen in den Behältern 22 und. M das Speiseventil 2'durch die Gewichtsbelastung geschlossen gehalten wird. Mit den beiden Behältern 22 und 2. 3 ist nun ein zweites Regelorgan verbunden, u. zw. entweder direkt oder über die betreffenden Druckräume der Membrane zu Dieses zweite Regelorgan besteht ebenfalls aus einer Membrane 18', die im Gehäuse 19'
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Druckstift wirkt auf den Gewichtshebel 36 des Sicherheitsventils 10 ein.
Die Wirkungsweise dieser Gesamtregeleinrichtung ist die folgende :
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und 22 gleich sind, wie es in der Fig. 3 angedeutet ist. so ist der Druck in den beiden Druckräumen der Membranen 4' und 18' der gleiche und es werden daher beide Membranen durch die Gewichtshebel nach abwärts durchgebogen, so dass sowohl das Speiseventil 2'wie auch das Sicherheitsventil 70 geschlossen gehalten werden.
Sinkt aber der Wasserstand im Behälter so sinkt dementsprechend auch der Druck in den Räumen oberhalb der beiden Membranen, der Druck infolge der konstanten hydraulischen Druckhöhe, der von unten auf die beiden membranen ausgeübt wird, überwiegt und es stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen dieser Druckdifferenz und der Gewichtshebelbelastung ein, d. h. es wird im entsprechenden Masse das Speiseventil 2'geöffnet und das Sicherheitsventil 10 freigegeben. Es wird dann also in den Kessel durch das Speiseventil 2' gespeist und überdies, wenn Überdruck im Kessel vorhanden ist, auch das Speiseventil 2 betätigt.
Die Fig., 4 zeigt nun eine Ausführungsform einer Regeleinrichtung, bei welcher ein Relais eingeschaltet ist. Hier wird das Speiseventil 1 des Kessels in gleicher Weise durch die hydraulische Druck- höhendifferenz betätigt, wie dies bei der Fig. 3 bezüglich des oberen Speiseventils 2'der Fall ist. Die Membrane 4 steht nämlich einerseits unter dem hydraulischen Druck des Wasserstandes im behälter 22. anderseits unter dem hydraulischen Druck des Wasserstandes im Gefäss 2J. Nun ist in die Leitung 21,
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zweites Ventil 2"eingebaut, welches mit der Membrane 4" verbunden ist und unter der Wirkung des Gewichtshebels 6"steht.
Der obere Druckraum der Membrane 2" ist nun mit der Leitung 20 mit dem Behälter 22 verbunden. während der untere Druckraum der Membrane 4"durch das Rohr 21'mit dem Gefäss 2i'verbunden ist. Das Gefäss 2-7 ist wesentlich tiefer angeordnet als das Gefäss 23. Überdies ist für das grosse Speiseventil 2 der Behälter für die konstante hydraulische Druckhöhe ziemlich hoch zu legen, weil die Massen dieses Ventils, der Membrane und der zugehörigen Gewiehtsbelastung ziemlich erhebliche sind. Eine solche Regeleinrichtung würde nun bei kleinen Druckschwankungen im Behälter 22
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schwankungen ansprechen kann.
Für dieses Relaisventil empfiehlt es sich. den Behälter 2. 7 für die konstante Wassersäule tiefer zu legen als den Behälter 2.'. damit nicht die Verwendung eines zu grossen Ausgleichsgewichtes notwendig wird. wodurch wieder die Masse dieses Relaisventils vergrössert würde. Wenn beispielsweise das Speiseventil 2 geschlossen ist. und es sinkt sodann der Wasserstand im Behälter 22 auch nur in sehr geringem Masse, so wird dieses Absinken des Wasserstandes genügend sein. um das
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des Behälters 2 auf die Membrane 4 zur Wirkung, so dass auch das Speiseventil 2 sicher und rasch in Funktion tritt, trotzdem die die Regelung auslösende Wassersäulenveränderung nur sehr gering war.
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säule des Gefässes 2J steht.
Es ist ohne weiteres klar. dass die im Prinzip hier beispielsweise angeführten Anordnungen und Kombinationen von Schalteinrichtungen verschiedentlich verändert werden können. Es können andere Kombinationen zur Anwendung gelangen zu den verschiedensten Zwecken. Es können auch natürlich an Stelle der dargestellten Regelorgane selbst andere Ausbildungen solcher Regelorgane, wie sie gebräuchlich
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