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Regelvorrichtung für Dampfkraftanlagen.
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rohrkessel, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen. Die Anlage kann jedoch auch für ortsfeste Betriebe Verwendung finden. Der Zweck der Erfindung ist, entsprechend dem Dampfverbrauch, eine selbsttätige Regelung auf besondere Weise vorzunehmen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Temperaturregelung bei Dampfkessel unter Verwendung eines Thermostaten vorzunehmen, wie auch durch einen Thermostaten eine Schaltvorrichtung zu betätigen, die mit einem dureh den Kesseldruck beeinflussten Schalter zusammenarbeitet.
Gemäss der Erfindung ist die Anordnung derart getroffen, dass der Thermostatschalter einem unter Wirkung des Kesseldruckes stehenden Schalter in Reihe naehgesehaltet ist. Hiebei kann der unter Wirkung des Kesseldruckes stehende Schalter unabhängig vom Thermostatschalter den Gebläsemotor und die Zündung, der Thermostatschalter dagegen das Hauptspeisewasserventil, das Zusatzspeisewasserventil und die Luftsteuerklappe schalten. Der Thermostatschalter kann erfindungsgemäss derart als Stufenschalter ausgebildet sein, dass bei steigender Temperatur zunächst das Nadelventil für die Einspritzung einer Zusatzwassermenge geöffnet und dann der Luftzutritt zum Brenner auf elektromagnetischem Wege abgesperrt wird.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Mit 1 ist die Umgrenzung des Feuerraumes oder Verbrennungsraumes des Kessels bezeichnet, in welchem sieh die Wasserrohre 2 befinden. Die Zuleitung des Speisewassers erfolgt durch eine Pumpe 3 über ein Rückschlagventil 4, an einem tberdruckventil 5 vorbei, durch die Leitung 6, die Abzweigleitung 7 und das von Hand einstellbare Regulierventil 8. Die Leitung führt bei 9 weiter zu einem besonders betätigten Nadelventil 10, von wo aus dann Wasser durch die Leitung 11 bei 12 in den Dampfraum des Wasserrohrkessels gelangen kann. Mit lli ist ein Speisewasserbehälter bezeichnet, der durch die Rücklaufleitung 14 mit der Hauptspeiseleitung 6 in Verbindung steht, während die Pumpe. 3 mit dem Behälter 1.'3 über ein elektrisch betätigtes Ventil 15 durch die Rohrleitung 16a in Verbindung steht.
Die Pumpe. 3 erhält ihren Antrieb von einem Elektromotor 16 aus, der gleichzeitig ein Luftgebläse 17 antreibt, dessen Druckleitung 18 in den Verbrennungsraum mündet. Ferner ist ein Vergaser 19 vorgesehen, wobei sich die Mündung 20 des Vergaserrohres innerhalb des Druckrohres 18 befindet, so dass durch den Saugzug der durch das Gebläse 17 geförderten Luft Brennstoff und Luft im Gemisch in den Kessel gefördert wird.
Die Zündung dieses Gemisches erfolgt an der Austrittsstelle durch eine Zündkerze 21, die durch die Zündspule 22 mit einem weiter unten beschriebenen Stromkreis in Verbindung steht.
Im Dampfraum des Kessels 2 befindet sich ein Thermostat 2. 3. Dieser Thermostat wirkt derart, dass er sich bei steigender Temperatur in Richtung des Pfeiles P ausdehnt, wogegen er sich bei fallender Temperatur in entgegengesetzter Richtung zusammenzieht. Der Thermostat wirkt auf einen besonderen Schalter 24, der Stufenschalter oder auch Thermostatschalter genannt werden kann. An diesem Schalter ist ein doppelarmiger Hebel 25 bei 26 schwingbar angeordnet und steht zwecks Dämpfung unter Wirkung einer Feder 27. Diese Feder ist ferner bestrebt, den unteren Hebelarm des Schalters unter Benutzung einer Einstellschraube 28 gegen den Thermostaten 23 zu drücken.
Der doppelarmige Hebel 25 besitzt einen zur Längsausdehnung des Hebels senkrechten weiteren Hebelarm 29, welcher am Ende Kontakte 30 und 31 trägt, die mit einer Leitung. 32 verbunden sind. Die Gegenkontakte an dieser Stelle sind mit 33 und 34 bezeichnet und werden durch Einstellschrauben gebildet, die durch Hebel 35, 36 gehen, welche
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unter Wirkung von Federn 37, 38 stehen. Am oberen Ende des Hebels 25 befindet sich ferner ein Kontakt 39, der mit einem Gegenkontakt 40 zusammenarbeitet, welcher ebenfalls aus einer Einstellschraube besteht.
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einer Feder 42 steht.
Die zur Maschine führende Dampfleitung des Kessels ist mit 43 bezeichnet. An dieser Leitung befindet sich eine Abzweigung 44, die zu einem Membrangehäuse 45 führt, in welchem sich die Membrane 46 befindet, die sich entsprechend den Druckschwankungen innerhalb des Kessels bewegt. Gegen die Membrane legt sich auf der von der Leitung 44 abgewandten Seite eine einstellbare Feder 47. Am Membranstössel 48 ist eine Brücke 49 befestigt, die mit den Kontakten 50, 51 zusammenarbeitet, welche an die Leitungen 52, 53 angeschlossen sind.
In der an das Gebläse 17 angeschlossenen Luftleitung 18 befindet sich eine Drosselklappe 54, die unter Beeinflussung eines Elektromagneten oder Solenoide 55 bewegt werden kann, derart, dass entweder die Leitung gedrosselt bzw. abgeschlossen oder voll geöffnet wird. Mit 56 ist eine Batterie bezeichnet, die den notwendigen Strom zum Betriebe des Elektromotors 16 und der verschiedenen Elektromagnete zwecks Betätigung der Ventile liefert. Das Nadelventill0 steht ebenfalls unter Beeinflussung eines Elektromagneten 56 a, während der Elektromagnet zur Bewegung des in die Hauptspeiseleitung eingebauten Ventils 15 mit 57 bezeichnet wird.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende :
Im Ruhezustand, d. h. bei nicht angeheiztem Kessel, wirkt die Feder 27 so auf den Stufenschalter, dass die Kontakte 39, 40 und die Kontakte 31 und 34 geöffnet sind, während die Kontakte 30 und 33 geschlossen sind. Da ferner kein Druck im Kessel herrscht, wird die Membrane 46 durch die Feder 47 in Richtung des Pfeiles pl nach unten gedrückt, wobei sich die Brücke 49 auf die Kontakte 50 und 51 legt.
Sobald nun der Hebelschalter 58 eingelegt wird, fliesst der Strom von der Batterie 56 über die Leitung 53, die Kontakte 50,49, 51, die Leitung 52 zum Elektromotor 16 und zurück zur Erde. Der Elektromotor wird daher in Umdrehung versetzt, die Speisepumpe beginnt zu arbeiten und drückt das Wasser durch die Rohrleitungen 6, 7 über das Ventil S in den Kessel 2. Gleichzeitig wird, da die Drosselklappe 54 geöffnet ist, Luft durch die Leitung 18 gefördert und staubförmiger oder flüssiger Brennstoff bei 20 aus der Brennstoffleitung gesaugt und dieses Gemisch nun durch die Zündkerze 21 gezündet, da die Spule 22 ebenfalls Strom erhält, weil die Brücke 49 die beiden Kontakte 51, 50 infolge der von der Hauptleitung 52 abzeigenden Leitung 60 miteinander verbindet.
Da die Kontakte 39 und 40 unterbrochen sind, erhält die Elektromagnetspule 55 der Drosselklappe keinen Strom, so dass sich die Drosselklappe in ihrer vollen Offenstellung befindet. Die durch den Raum einströmende Flamme erhitzt nun den Wasserrohrkessel 2 und es wird Dampf erzeugt. Inzwischen ist die Wasserförderung unterbrochen worden, da die Spule 57 über die Leitung 61 und die Leitung 32 sowie die Kontakte 51, 49,50 durch die Leitung 53 von der Batterie Strom erhält. Das Ventil 15 ist daher geschlossen. Der im Wasserrohrkessel erzeugte Dampf strömt nun durch die Rohrleitung 43 zur Antriebsmaschine.
Die Anordnung ist so getroffen, dass eine grössere Wärmemenge durch die Beheizung des Wasserrohrkessels zugeführt wird, als an Energie von der Maschine verbraucht wird. Bei gleichbleibender Belastung der Maschine, d. h. bei gleichbleibendem Dampfverbrauch, steigt daher sowohl der Druck innerhalb des Wasserrohrkessels als auch die Temperatur im Dampfraum bzw. im Überhitzerraum. Durch die Steigung der Temperatur im Dampfraum erfolgt eine solche Beeinflussung des Thermostaten 23, dass dieser in Richtung des Pfeiles P eine Ausdehnung erfährt, welche auf den doppelarmigen Hebel 25 unter Vermittlung der Einstellschraube 28 übertragen wird.
Die Anordnung der Kontakte 31, 34 einerseits und der Kontakte 39,40 anderseits ist so getroffen, dass bei einer Bewegung des Hebels 25 bzw. des dazugehörigen Hebelansatzes 29 zuerst die Kontakte 34, 31 ! in Berührung gebracht werden, während die Kontakte 39 und 40 sich nur nähern, ohne dass ein Stromschluss zwischen diesen Kontakten erfolgt.
Sobald nun bei steigender Temperatur die Kontakte 31 und 34 geschlossen sind, dann fliesst der Strom, unter der Voraussetzung, dass der Druck im Kessel noch nicht so weit gestiegen ist, dass eine Beeinflussung der Membrane 46 erfolgt, von der Batterie 56 über den Schalter 58, die Leitung 53, die Kontakte 50, 49, 51 und die Leitung 32 über die Kontakte 31, 34, die Leitung 63 zur Elektromagnetspule 56a. Der Elektromagnet wird erregt und hebt die Nadel 64 des Nadelventiles 10 an, so dass Frischwasser durch die Leitung 9 von der Leitung 6 durch die Pumpe 3 vom Tank 13 über das geöffnete Ventil 15 durch die Leitung 11 bei 12 in den Dampfraum eingespritzt wird. Es sei bemerkt, dass bei dieser Stellung des Stufenschalters die Elektromagnetspule 57 stromlos ist und daher sich das Ventil in geöffnetem Zustande befindet.
Da das Einspritzen von Frischwasser nicht eine sofortige Herabsetzung der Temperatur im Überhitzerraum hervorruft oder im Falle aus irgendwelchen Gründen die Einspritzvorriehtung nicht einwandfrei arbeitet oder wenn nicht genügend Wasser durch zu geringes Abheben des Nadelventils in den Überhitzerraum geführt wird, dann arbeitet der Thermostat noch in Richtung des Pfeiles P weiter und schliesst nun die Kontakte 39, 40, wodurch der Stromsehluss von der Batterie 56 zur Elektromagnetspule 55 geschlossen wird, um die Drosselklappe 54 in ihre Schliessstellung zu bringen, derart, dass nur sehr wenig Luft oder gar keine Luft mehr von dem noch laufenden Gebläse 17 gefördert wird, so dass die Verbrennung im Raum 1 entweder sehr gering ist bzw. ganz aufhört.
Durch das Einspritzen des Frischwassers in den
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Dampfraum bzw. durch das Schliessen der Drosselklappe 54 fällt die Temperatur und der Thermostat bewegt sich entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles P. Die Kontakte-M und.
M werden voneinander abgehoben, der Strom zur Elektromagnetspule 56 ( (, wird unterbrochen und das Einspritzen von Frisch-
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gesetzt, und sei angenommen, dass nun durch dauerndes Zufuhren von Frisehwasser eine weitere Abkühlung herbeigeführt wird. so dass eine weitere Bewegung (Dehnung) des Thermostats entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles P erfolgt, wodurch der Hebel 29 weiter nach unten schlägt und die Kontakte 30 und 13 miteinander in Berührung gebracht werden, so dass der Stromschluss für die Elektromagnetspule 57 zum Schliessen des Speisewasserventils folgender ist :
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. 3 : J, die Leitung 61 über die Spule 57 zur Erde bzw. zum Körper.
Oben ist die Wirkung des Thermostats 23 bei der Erhöhung der Temperatur beschrieben worden, wenn die Kontakte 31, 34 miteinander in Berührung kommen, wodurch das Nadelventil 10 in Tätigkeit tritt. Sowohl der Thermostat als auch die Speisewasser-und Einspritzvorriehtung haben eine gewisse eigene Trägheit, d. h. es vergeht eine gewisse Zeit, bis diese Elemente in Tätigkeit treten. Bei der Er- höhung der Temperatur erfolgt nun gleichzeitig eine Erhöhung des Druckes, und ist bekannt, dass im Dampfkessel der Druck bedeutend schneller steigt als die Temperatur, so dass gegebenenfalls Beschädi- gungen des Kessels infolge der oben beschriebenen Trägheit der Regelungsorgane eintreten können. Um dieses zu vermeiden, ist die Membrane 46 in die Dampfleitung eingebaut worden.
Wenn nämlich der Druck ein gewisses Höchstmass überschrietet, dann wird die Membrane 46 entgegengesetzt dem Riehtungssinn des Pfeiles pl bewegt und die Brücke 49 wird von den Kontakten 51 und 50 abgehoben. Durch das Abheben der Brücke werden alle in der Anlage vorhandenen elektrisch tätigen Organe ausser Wirksamkeit gesetzt. Nicht nur der Zündstromkreis zur ZÜndkerze 21. sondern auch der Speisestromkreis des Elektromotors 16 wird unterbrochen, so dass das Gebläse stillgesetzt wird und auch kein gedrosselter Luftstrom mehr aus der Leitung 18 in den Verbrennungsraum strömen kann und auf diese Weise die Zufuhr von Brennstoff und Luft vollkommen aufhört, d. h. die Flamme erlischt und der Druck sinkt wieder bzw.
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wieder eingeschaltet ist.
Sowohl die elektrische Anordnung und die Schalter der einzelnen Elemente zueinander als auch das mechanische Zusammenarbeiten ist derart, dass im Falle der Störung oder des Versagens eines oder mehrerer Einzelelemente eine Überhitzung des Kessels nicht erfolgen kann oder in irgendeiner anderen Weise der Betrieb der Anlage, d. h. die fortlaufende Förderung von Frisehdampf zur Maschine, gestört wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regelvorrichtung für Dampfkraftanlagen, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen mit einem Wasserrohrkessel, unter Verwendung eines Thermostats und einer durch den Thermostaten betätigten Schaltvorrichtung, die mit einem durch den Kesseldruck beeinflussten Schalter zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostatschalter (24) einem unter Wirkung des Kesseldruckes stehenden Schalter (49, 50, 51) in Reihe naehgeselhaltet ist.