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Vorrichtung zur Regelung der Temperatur des überhitzten Dampfes bei Dampferzeugern.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um den im Dampfkessel erzeugten Dampf, der zu einem Überhitzer geführt wird, zwecks Ragelung der Überhitzungstemperatur fein verteiltes Wasser zuzusetzen.
Erfindungsgemäss erfolgt dieses Wasserzusetzen mittels einer im Wasserraum des Kessels angeordneten, an sich bekannten Dubiauschen Rohrpumpe, mittels welcher Wasser in fein verteiltem Zustande dem aus dem Kessel abströmenden Dampf zugemischt wird. Dabei kann die Einrichtung dann so getroffen werden, dass die Menge des geförderten bzw. des zugemischten Wassers geregelt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bei einem Schrägrohrkessel dargestellt.
Im Wasserraum des Oberkessels wird an geeigneter Stelle, da, wo genügend Dampf emporsteigt, ein oben geschlossenes Gefäss 1 angeordnet, dessen untere, den Dampf aufnehmende Öffnung mehr oder weniger in ihrer Grösse verstellbar sein kann. In das Gefäss hinein ragen von oben ein oder mehrere Rohre 2, deren unteres Ende vorteilhaft schräg abgeschnitten ist und nicht bis an die Unterkante des Gefässes 1 reicht. Oben münden diese Rohre 2 entweder direkt in das Dampfentnahmerohr 5 oder in einen Sammelkasten 3, der mit Öffnungen 4 versehen ist, durch die das Wasser dem durch das Rohr 5 entnommenen Sattdampf zufliesst und so in den
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Kasten gesammelten Wassers begrenzt ist.
Der von unten in das Gefäss 1 eintretende und sich dort ansammelnde Dampf drückt 1 : den.
Wasserspiegel im Gefäss 1 soweit herunter, bis er durch die Rohre 2 nach oben entweichen kann.
Dabei reisst er Wasser mit sich, welches im oberen Gefäss 3 gesammelt wird.
Wenn zu viel Dampf in das Gefäss 1 eintritt, kann es vorkommen, dass der Wasserspiegel bis unter die Rohre 2 gesenkt wird, so dass kein Wasser mehr nach oben befördert wird.
Um dies zu verhindern, kann man die untere Offnung des Gefässes 1 durch Schieber 8 oder in anderer geeigneter Weise von aussen her verkleinern. Man kann aber auch ein weiteres Rohr 7 anoldnen, welches so tief in das Gefäss 1 hineinragt, dass der für die Wasserbeförderung günstigste Wasserstand eingehalten wird ; das Rohr 7 braucht oben nicht in den Sammelkasten 3 hinein-
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Rohr 7, wogegen durch die Rohre 2, deren Öffnungen etwas höher liegen als die des Rohres 7, immer noch genügend Dampf entweicht, um die nötige Wassermenge in den Sammelkasten zu befördern.
Gegenstand der Erfindung ist es ferner, die Menge des dem Dampf zugeführten Wassers entsprechend selbsttätig mit Hilfe der Dubiaupumpe so zu regeln, dass die Temperatur des zur Verwendungsstelle strömenden Dampfes eine gleichmässige bleibt.
Bekanntlich ist die Temperatur des überhitzten Dampfes um so höher, je höher die Kesselbelastung ist. Zur Erreichung des oben genannten Zweckes ergibt sich hieraus die Forderung, mit der Steigerung der Dampftemperatur und der Vergrösserung des Dampfvolumens bei steigender Kesselbelastung eine zunehmende Wassermenge in den Regler einzuführen.
Mit fallender Kesselhelastung erniedrigt sich hingegen die rberhitzertemperatur und um so weniger Wasser ist dem Dampf zuzuführen. Bei sehr schwacher Kesselbelastung ist es sogar das richtige, dem Dampf überhaupt kein Wasser zuzumischen, weil sonst die Temperatur des Maschinendampfes zu sehr erniedrigt würde.
Die verschiedenartige Wasserzunüschung von Null bis zu einer Maximahnenge wird erfindungsgemäss unter Benutzung der Dubiaupumpe ausgeführt.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt schematisch eine Anordnung hiefür. Der in dem Oberkessel aufsteigende Dampf tritt teilweise in den Kasten 1 ein, dessen untere Eintrittsffnung in den aus der Kammer W aufsteigenden Dampfwasserstrom hineinragt. Aus dem Kasten führt das unten schräg abgeschnittene Rohr 2 in die Höhe zu einem oben offenen Behälter 3, durch welchen das Dampfrohr 5 abgeführt ist. Aus dem Behälter reichen Röhrchen 9 in das Dampfrohr 5 hinein. An die Stelle der Röhrchen 9 können auch einfache Löcher in der Wandung des Rohres oder im Boden des Kastens. 3 treten.
Wenn die durch den Kasten 1 und das Rohr 2 gebildete Dubiaupumpe arbeitet, so reisst
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Behälter J, aus dem es durch die Röhrchen 9 in fein verteiltem Zustande in den Dampf gelangt, der zum \'ortrockner und von dort zum Cberhitzer strömt.
Bei schwacher Kesselbelastung tritt von dem Stutzen 10 kommend nur wenig Dampf in den Kasten 1 ein. Durch das Rohr 2 strömt dann Dampf nur mit so geringer Geschwindigkeit
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wird die Geschwindigkeit des Dampfes in dem Rohr 2 so gross, dass Wasser in den Kasten mit übergerissen wird, wobei die Wassermenge mit zunehmender Dampfgeschwindigkeit, d. h. mit zunehmender Kesselbelastung, steigt.
Übersteigt die Kesselbelastung eine gewisse Grenze, so wird durch die in den Behälter 1 eintretende Dampfmenge der Wasserspiegel in diesem bis unter die Mündung des Rohres 2 herab- gedrückt und es strömt dann nur noch Dampf durch das Rohr 2 aus, ohne dass Wasser mitgenommen wird. Das geschieht dann, wenn der der Wamersäule H entsprechende Druck im Kasten 1 gerade hinreichend ist, um die mit wachsender Dampfmenge und Geschwindigkeit zunehmenden Widerstände im Rohr 2 zu überwinden.
Es ergibt sich also für die Tätigkeit der Dubiaupumpe bei einer bestimmten Höhe der Belastung eine Grenze für ihre Wirkung.
Nun gibt aber gerade die Dubiaupumpe die Möglichkeit einer weitgehenden Anpassung an die verschiedenen Belastungsstufen des Kessels.
Die Art bzw. die Menge der Wasserzuführung ist beispielsweise eine andere bei einem engen als bei einem weiten Steigrohr. Ein Rohr mit sehr steiler Schrägöffnung wirkt anders als ein Rohr mit weniger schräger oder wagerechter Öffnung. Durch Beachtung dieser Verhältnisse lässt sich die Zuführung des fein verteilten Wassers verschieden gestalten, je nachdem die Elemente der Dubiaupumpe verschieden ausgebildet werden.
Bringt man in dem Behälter 1 mehrere Rohre an, die sich durch ihren Querschnitt oder durch die Steilheit ihrer Abschrägung unterscheiden, so ist es schon erreichbar, dass das eine Rohr Wasser fördert, während das andere Rohr mit der Förderung noch nicht begonnen oder mit dieser schon aufgehört hat. Ebenso kann man zu Regelungszwecken die Förderrohre in dem Behälter 1 in verschiedenen Höhenlagen ausmünden lassen, wobei auch noch die bereits erwähnten Hilfsmittel, verschiedene Weite oder verschiedene Form der unteren Mündungen, Anwendung finden können.
Es lassen sich auch mehrere Behälter nach Art des in Fig. 2 gezeichneten Kastens 1 be- nutzen, oder es kann mit dem gleichen Erfolge der Behälter 1 in mehrere Abteilungen zerlegt werden. Jeder Einzelbehälter ist dann mit einem oder mehreren Steigrohren zu versehen, die einzeln oder in Gruppen verschiedene Querschnitte, verschieden geformte Mündungen oder ver- schieden hoch gelegene Mündungen aufweisen. Durch verschiedene GröSenbestimmung der unteren Öffnungen der Kasten oder Kastenabteilungen bzw. durch entsprechende Lage der einzelnen Kastenteile über dem Stutzen 10 lässt es sich dann auch so einrichten. dass in die ver- schiedenen Kasten verschieden viel Dampf hineingelangt.
Ein Beispiel für eine der erhaltbaren Regelungsmöglichkeiten ist in Fig. 3 graphisch ver- deutlicht. Auf derLinieO-X sind die jeweiligen Dampfmengen in beliebig angenommenen Einheiten aufgetragen. auf der Linie o-y sind die entsprechend geförderten Wassermengen angegeben.
Bei einer Belastung gleich l beginne die erste Dubiaupumpe zu fördern. Mit wachsender
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Achse O-X ihre Höchstleistung erreichen, wonach bei weiterer Steigerung der Belastung die Kurve wieder ziemlich steil abfällt.
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sprechend vieler Einzelpumpen so klein halten, dass die dadurch hervorgerufenen Temperatur- schwankungen des Maschinendampfes innerhalb enger Grenzen bleiben.
Bei Kesseln, die für die vorliegende Regelung m Betracht kommen, sind vielfach mehrere Obprkessel vorhanden. In dem Falle ist es wichtig, die Dampfräume der Oberkessel durch An- sehlüsse von grossem Querschnitt zu verbinden. Diese Verbindungen lassen sich für die Regelung nutzbar machen, indem sie mit dem nassen Dampf aus dem stärkst beheizten ersten Oberkessel
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trockenem Zustande zu dem Vorüberhitzer strömt.
Auf diese Weise steht immer das gesamte, im vorderen Element vom Dampf mitgerissene
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Eine weitere Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt. Fig. 4 zeigt den oberen Teil eines Schrägrohrsteilrohrkessels im Längsschnitt, Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 4.
Die Dampfräume der Oberkessel d und e stehen durch eine Anzahl von Röhren r in Ver. bindung. In den Oberkessel e ist eine Entwässerungskammer 8 eingebaut, in die die Rohre'1'ein. münden. In der Wand der Kammer s ist durch eine Aussparung 8'ein Überlauf gebildet. Der Stutzen t, der vom Oberkessel e zum Vorüberhitzer b führt, ist durch die Kammer s hindurchgeleitet. An der Stelle des Dampfeintrittes sind Röhrchen v angedeutet, welche in den Innenraum des Stutzens t hineinreichen und durch die das Wasser aus der Kammer 8 in fein verteiltem Zustande dem durch das Rohr t hindurchströmenden Dampf beigemischt wird.
Der durch den Stutzen t in den Vortrockner b eintretende Dampf durchströmt die Röhren b' und tritt bei 11 aus, um zum Überhitzer geleitet zu werden. Vom Überhitzer kommt der Dampf durch das Rohr u', umspült die Röhren b I des Vortrockners uud tritt durch das Rohr w aus, um zur Verwendungsstelle zu strömen.
Der nasse Dampf des Oberkessels d tritt durch die Rohre r in die Kammer s, wo er entwässert wird, so dass am Boden der Kammer sich ein gewisser Wasserstand einstellt. Der Ausschnitt s' oder irgend eine andere Vorrichtung kann dazu dienen, den Wasserstand in der Kammer s konstant zu erhalten. Von diesem Wasser tritt je nach der Bemessung des Querschnittes der Röhrchen *'eine bestimmte Menge in den Dampf über. An die Stelle der Röhrchen können natürlich auch Bohrungen in der Rohrwand von t oder andere Verteilungsvorrichtungen treten. Der vom Wasser befreite Dampf tritt durch die Öffnung s'in den Oberkessel e über und kann durch das Rohr U2 direkt zum Überhitzer strömen. Das Verhältnis zwischen den Dampfströmen t und u2 kann in beliebiger Weise geregelt werden.
Es kann vorkommen, dass durch den gesamten vom Oberkessel d ! zum Oberkessel c übertretenden Dampf ein Überschuss von Wasser zugeleitet wird, derart, dass für die Bewässerung des zum Vorüberhitzer gehenden Dampfes die gesamte Wassermenge nicht in Betracht kommt.
In dem Falle kann man entweder nur eine Anzahl der Verbindungsrohre r nit der Entwässerungskammer s verbinden oder man kann diese Kammer auch derart teilen, dass sie zu einem Teile als Wasserzuführungsvorrichtung für den zum Vortrockner gehenden Dampf, zum anderen Teile lediglich als Wasserabscheider dient.
In Fig. 5 ist bei, punktiert eine Scheidewand angedeutet, bet deren Vorhandensem die linke Stirnwand s3 in Wegfall kommt.
Münden in den für die Dampfbewässerung bestimmten Teil der Kammer s nur wenige oder um ein Rohr r, so macht sich der Einfluss der Kesselbelastung hinsichtlich der Waaserlieferung insofern geltend, als in diesem Fall kein überschüssiges Wasser über den überlauf tritt, wodurch erreicht wird, dass bei schwacher Beanspruchung durch die Röhrchen 1 ; wenig, und bei hoher Beanspruchung mehr Wasser dem Vortrockner zugeführt wird. Es ergibt sich auf diese Weise die Möglichkeit einer selbsttätigen Regelung des \\ asserzusatzes zum Dampf und damit auch der Konstanthaltung der Temperatur des überhitzten Dampfes bei verschiedenen Kessel- beanspruchungen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur des überhitzten Dampfes bei Dampferzeugern durch Zuführung fein verteilten Wassers zum Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass im Dampf- kessel eine Dubiausche Rohrpumpe (1) angeordnet ist, welche das Zusetzen des fein verteilten
Wassers zu dem aus dem Kessel austretenden Sattdampfstrom bewirkt.