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Verfahren und Vorrichtungen zum Beseitigen der Verunreinigungen aus Dampfkessel und zum Verhüten der Bildung von Kesselstein.
Es sind Vorrichtungen zum Entfernen der auf der Oberfläche des Kesselwassers angesammelten Verunreinigungen bekannt. Diese Vorrichtungen bestehen im wesentlichen darin, dass ein Trichter vorgesehen ist, dessen oberer Rand mit dem höchsten Wasserstand übereinstimmt, wobei bei Erreichung dieses Wasserstandes die Verunreinigungen in den Trichter abfliessen und von dort abgeleitet werden.
Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Entfernung der Verunreinigungen zuwenig oft erfolgt, wodurch sich schädliche Niederschläge bilden können.
Es sind auch Abschlämmeeinrichtungen bekannt, bei denen das Abblasen des Schlammes von der Wasseroberfläche in regelmässigen Zeitabständen erfolgt, indem eine mechanisch angetriebene Vorrichtung in gleichmässigen Intervallen das Auslassventil öffnet. Hiedurch kann die Niederschlagsbildung wohl vermindert, aber auf keinen Fall vollständig verhütet werden, da es notwendig ist, den Schlamm im Momente seiner Abscheidung aus dem Speisewasser zu entfernen, bevor er noch Zeit findet, sich an den Kesselwandungen niederzuschlagen. Da die Schlammbildung aber mit der Dampfentwicklung, also mit der Belastung des Kessels, schwankt, so kann eine Vorrichtung, die von der Kesselbeanspruehung unabhängig arbeitet und in gleichbleibenden Zeitintervallen das Ausblasen durchführt, unmöglich die Bildung von Kesselstein gänzlich hintanhalten.
Die vorliegende Erfindung bezweckt jedoch die vollkommene Verhütung der Niederschlagsbildung und damit auch die Vermeidung ihrer schädlichen Folgen und ermöglicht einen länger dauernden Betrieb des Kessels ohne das sonst in kurzen Zeitintervallen notwendige Auswaschen.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass einerseits die oberste Schicht des Kesselwassers unter Mitwirkung der normalen Zirkulation auf der ganzen Breite des Kessels aufgesammelt und in Zeitabständen und Mengen, die von der Dampfproduktion (bzw. vom Kohlenverbraueh) abhängig sind, selbsttätig ausgeblasen und durch entsprechende Frischwassermassen ersetzt wird und dass anderseits die am Boden sich ansammelnden Verunreinigungen unter gleichzeitiger Zerkleinerung mittels Dampfdruckes aus dem Kessel entfernt werden.
Zuerst wird die obere ganz dünne Schicht des Kesselwassers, die am stärksten mit schädlichen Bestandteilen verunreinigt ist, möglichst oft und in kleinen Mengen ausgeblasen. Sodann muss der minder schädliche Schlamm beseitigt werden, der sich auf dem Boden nach Beendung der Arbeit ansammelt, also nach Aufhören der energischen Zirkulation des Wassers. Dieser Schlamm wird unter Dampfdruck ausgeblasen, wobei diese Ausblasungen nach einer längeren Arbeitsdauer, z. B. täglich einmal, durchgeführt werden. Endlich ist ein periodischer vollständiger Austausch des Kesselwassers notwendig, der die Beseitigung der immer mehr wachsenden Verdichtung der gelösten Salze bezweckt, die in der ganzen Wassermenge enthalten sind und welche durch das vorher beschriebene Verfahren nicht beseitigt werden.
Dieser Austausch ist nach einem Zeitraum durchzuführen, der der Zeit des üblichen Auswaschens des Kessels entspricht, und soll bei Dampfdruck und durch ein oberes Auslassventil stattfinden. Die unteren Auslassventile eignen sich nicht für diesen Zweck, weil das eingepumpt k : iltere, nach unten strebende Wasser durch diese Ventile wieder ans dem Kessel ausfliessen könnte.
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Bei der Durchführung des beschriebenen Verfahrens und bei richtiger Arbeit der entsprechenden Vorrichtungen wird der Kessel ohne die üblichen Pausen für das Auswaschen gut arbeiten. Das Auskühlen des Kessels wird nur im Falle der Revision oder Ausbesserung notwendig, jedenfalls aber nach bedeutend längerer Arbeitsdauer als bisher.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass innerhalb des Kessels Behälter angeordnet sind, die mit Hilfe von Schwimmern immer in gleicher Höhe mit dem Wasserspiegel gehalten werden und die durch eine elastische Rohrleitung mit einem Auslassventil in Verbindung stehen, welches in Zeitabständen, die von der Kesselbelastung abhängen, vorzugsweise bei jedmaligem Öffnen der Feuertüre, betätigt wird.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. In Fig. 1 ist ein nach der Erfindung eingerichteter Kessel im Längsschnitt veranschaulicht. Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Vorderansicht bei quer durchschnittenem Kessel und Fig. 3 in Draufsicht bei waagreehtem Schnitt durch den Kessel. In Fig. 4 ist das Stirnventil im Längsschnitt dargestellt, in Fig. 5 in Seitenansicht, wogegen in Fig. 6 und 7 das untere Auslassventil im Schnitt und in Ansicht gezeigt wird.
DieVorTichtung zur Beseitigung der oberen Schicht des Kesselwassers besteht aus einem oder mehreren Gefässen P, die an dem Schwimmer P'befestigt und in deren unterem Teil Öffnungen vorgesehen sind, die mittels entsprechender Ansätze mit einem elastischen Ableitungsrohr c verbunden sind. Das Ableitungsrohr c reicht durch den Kessel hindurch und mündet in ein Ventil v, das an der Stirnwand des Kessels angebracht ist. Der Schwimmer P'ist auf einem senkrechten Führungsbolzen oder sonstwie im Kessel derart beweglich aufgehängt, dass sich die ganze Vorrichtung entsprechend den Veränderungen des Wasserstandes im Kessel heben oder senken kann.
Das Gefäss ist oben offen und besitzt an einer Seite eine Kante, die niedriger ist als diejenige auf der gegenüberliegenden Seite. Diese niedriger liegende Kante befindet sich etwas unter dem Wasserspiegel des Kessels, so dass nur die obere, am stärksten verunreinigte Wasserschicht in Richtung der eigentlichen Zirkulation in das Gefäss einfliessen kann.
Das Wasser wird im Gefäss gesammelt, und beim Öffnen des Ventils v werden die gesammelten Verunreinigungen mittels des Dampfdruckes ausgeblasen.
Der Schwimmer, der mit einer Flüssigkeit mit einer andern Siedetemperatur als der des Kesselwassers gefüllt ist, ist durch eine elastische Rohrleitung mit einem den Druck im Schwimmerinnern anzeigenden Manometer verbunden. Als Flüssigkeit wird z. B. Wasser mit einem Zusatz von Alkohol, Benzin od. dgl. verwendet. Diese Flüssigkeit wird z. B. mit einem im elastischen Rohr angeordneten Trichter, welcher mit einem Hahn k versehen ist, in das Innere des Schwimmers gegossen (Fig. 1 und 2).
Durch diese Flüssigkeit bildet sich im Innern des Schwimmers nach dem Erhitzen des Kessels ein Druck, der ein wenig höher ist als der Kesseldruck. Dieser Druckunterschied schützt den Schwimmer vor dem Zerquetschtwerden. Im Falle des Zerreissens des Schwimmers, wodurch ein Versinken des Schwimmers und dadurch eine Störung der Vorrichtung verursacht würde, oder bei Undichtheit desselben erfolgt sofort der Ausgleich der Drücke, die durch den Kessel-und den Schwimmermanometer angezeigt werden.
Dieser Druckausgleich ist dann ein Zeichen dafür, dass der Schwimmer unbrauchbar geworden ist. Der
Gebrauch des Schwimmermanometers wird unnötig, wenn die obengenannte Flüssigkeit durch gefärbtes Wasser oder eine andre färbige Flüssigkeit ersetzt wird. Im Falle einer Schwimmerbeschädigung fliesst das gefärbte Wasser aus dem Schwimmer aus und färbt das Wasser in dem Kessel, was im Wasserstandzeiger sichtbar wird und die Beschädigung des Schwimmers signalisiert.
Eine Kontrolle des Schwimmerzustandes, bei der der Gebrauch des Manometers unnötig wird, geschieht in folgender Weise :
Nach der Drucksenkung im Kessel bis auf 2-3 Atm. (d. i. die Grenze der Schwimmerfestigkeit ohne Innendruck) und nach Öffnen des Hahnes k erfolgt bei einem Unbesehädigtsein des Schwimmers ein plötzlicher, kurzer Auspuff des Dampfes, während ein stetiger, dauernder Auspuff eine Beschädigung anzeigen würde. Zum erneuten Eingiessen des Wassers in den Schwimmer dient der Trichter 1 (Fig. 1 und 2).
Zur weiteren Kontrolle ist in der den Schwimmer P'mit dem Ventil v verbindenden Rohrleitung c ein Draht a : (Fig. 4 und 5) vorgesehen, welcher einerseits mit dem Schwimmer P'und anderseits mit einem in einer Bohrung innerhalb des Ventilkegels angeordneten Dorn x'verbunden ist. Der Draht x wird so dimensioniert, dass er wohl dem Dampfdruck, der den Dorn x'aus dem Ventilkegel herausdrücken will, Widerstand leistet, jedoch durch Beanspruchungen, die einen Bruch des Rohres c verursachen (z. B. Wasserspiegelschwankungen infolge von Erschütterungen der Lokomotiven), und durch das Gewicht des gebrochenen Rohres zerrissen wird.
Infolge des Zerreissens des Drahtes x wird der Dorn x'in seiner Lage nicht mehr festgehalten und von dem Dampfdruck aus dem Ventil herausgeschoben und signalisiert auf diese Weise den Bruch des Rohres.
Eine Selbstsignalisierung von Beschädigungen des Schwimmers und des Rohres kann auch mittels eines elektrischen Schalters erreicht werden, wobei dieser Schalter ein Schall-oder Lichtsignal betätigen kann.
Um eine Selbststeuerung des Ventils v in Abhängigkeit von der Kesselbelastung zu erreichen, wird das Auslassventil z. B. durch ein Hebelgestänge mit der Feuerungstür verbunden. Jedes Öffnen der
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Tür hat dann das Öffnen des Ventils zur Folge. Die Zahl dieser Bewegungen ist mehr oder weniger von der Menge der verbrannten Kohle, also von der Menge des erzeugten Dampfes, abhängig. Das Ventil v kann aber auch z. B. mit der Speisewasserpumpe verbunden werden.
Zum Beseitigen des am Boden sich ansammelnden Schlammes ist ein Ventil M vorgesehen, durch welches der Schlamm mittels Dampfdruckes gepresst wird. Die Verunreinigungen werden vor ihrem Durchtritt durch das Auslassventil M mittels eines oder mehrerer am Ventilkopf angeordneter Messer F durch Drehung der Ventilstange so stark zerdrückt, dass diese zerdrücken Verunreinigungen durch das Ventil leicht ausgeblasen werden können.
Während der Hebel R den Ventilschaft axial verschiebt, dreht er ihn gleichzeitig, indem die Klaue L in das Sperrad T eingreift und dieses entgegen dem Uhrzeigersinn weitersehaltet. Die Klaue L beschreibt nämlich einen Kreisbogen mit dem Hebeldrehpunkt S als Mittelpunkt, und die infolgedessen auftretende vertikale Relativbewegung gegenüber der Ventilspindel bewirkt die Drehung des Sperrades. Das Mitnehmen der Spindel in verkehrter Richtung wird durch eine Sperrfeder H verhindert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Beseitigen der Verunreinigungen aus Dampfkessel und zum Verhüten der Bildung von Kesselstein, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die oberste Schicht des Kesselwassers unter Mitwirkung der normalen Zirkulation auf der ganzen Breite des Kessels aufgesammelt und in Zeitabständen und Mengen, die von der Dampfproduktion (Kohlenverbrauch) abhängig sind, selbsttätig ausgeblasen und durch entsprechende Frisehwassermassen ersetzt wird und anderseits die am Boden sieh ansammelnden Verunreinigungen unter gleichzeitiger Zerkleinerung mittels Dampfdruckes aus dem Kessel entfernt werden.