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Verfahren und Einrichtung zur Speisung von Dampfkessel.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Speisung von Dampfkesseln und bezweckt eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Betriebes sowie der Leistungsfähigkeit des Kessels und der Feuerung.
Beim Betriebe von ortsfesten Dampfkesseln wird der Wasserstand im Kessel so weit als möglich auf gleicher Höhe erhalten, u. zw. häufig mit Hilfe selbsttätiger Einrichtungen, um vom Bedienungsmanne unabhängig zu sein.
Gemäss der Erfindung wird der Wasserstand im Kessel so geregelt, dass bei höherer als normaler Kesselbelastung ein niederer als der normale Wasserstand und bei niedrigerer als normaler Kesselbelastung ein höherer als der normale Wasserstand im Kessel aufrecht erhalten wi-d, u. zw. derart, dass jeder Belastung ein bestimmter Wasserstand entspricht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Aufrechteihaltung eines bestimmten Wasserstandes im Kessel nur dann zweckmässig ist, wenn die Belastung des Kessels gleich bleibt.
Durch das vorliegende Verfahren wird bei schwankender Belastung grössere Wirtschaftlichkeit des Betriebes, wesentlich einfachere Regelung der Feuerung unter günstigsten Bedingungen erzielt, da bei Verringerung der Belastung mehr Wasser zuströmt als verbraucht wird, so dass die Heizkraft der Feuergase zum Teil in dieser überschüssigen Wassermenge aufgespeichert wird und bei späterer Vergrösserung der Belastung die Leistungsfähigkeit des Kessels erhöht ist. Umgekehrt wird bei Vergrösserung der Belastung durch Zufuhr einer geringeren als der verbrauchten Wassermenge erreicht, dass der Wasserspiegel im Kessel fällt, so die Verdampfungsoberfläche vergrössert und die Abkühlung durch Zuführung einer dem Verbrauche entsprechenden Wassermenge umgangen wird.
Die Feuerung kann dabei wesentlich gleichmässiger erfolgen.
Die Speisung erfolgt überdies in solcher Weise, dass für jede von der normalen abweichende Belastung ein bestimmter vom Normalwasserstand entsprechend abweichender Wasserstand schliesslich eingestellt wird, wenn die Belastung wieder konstant bleibt, u. zw. liegen diese Wasserstände zwischen dem Höchst-und Tiefwasserstand. Zweckmässig erfolgt die Speisung gemäss de- Erfindung derart, dass das Ausmass der Senkung des Wasserstandes bei Vergrösserung der Belastung ein geiingeres ist als das Ausmass der Hebung des Wasserstandes bei entsprechender Verringerung der Belastung. Hiedurch wird die Sicherheit des Betriebes erhöht.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Fig. 1 ist eine Stirnansicht eines Kessels mit einem Speiseregler ; Fig. 2 zeigt ein Speiseventil im Schnitt und Fig. 3 einen Schnitt normal zu Pfeil 3 (Fig. 1).
In Fig. 1 ist der Kessel mit 4 bezeichnet. Die gebrochenen Linien 5,6 und 7 stellen den Normal- tief-und-höchstwasserstand dar. Die Regeleinrichtung besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Ausdehnungsrohr 8, das in Trägern 9 und 10 ruht, die in passender Weise mit dem T-Stück 11 verbunden sind. Das untere Ende des Ausdehnungsrohres ist am Träger 9 starr befestigt. Das T-Stück 11 ist am Kessel derart angebracht, dass der mittlere Teil des Ausdehnungsrohres 8 im wesentlichen in der Höhe des Normalwasserstandes, der untere Teil und der obere Rohrteil jedoch ungefähr in gleicher Höhe mit dem Tief-bzw. Höchstwasserstand des Kessels liegt.
Ein zweiarmiger Hebel 15 ist beispielsweise mittels des Zapfens 13 mit dem Träger 10 schwenkbar verbunden. An dem kurzen Arm des Hebels 15 ist das obere Ende des Ausdehnungsrohres 8 bei 12 gelenkig befestigt, während der lange Arm des Hebels 15 in geeigneter Weise beispielsweise mit einer
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Stange 17 mit dem langen Arm 18 eines zweiten Hebels 19 verbunden ist. Durch den Hebel 19 wird das Speiseventil 20 betätigt, welches in der Speiseleitung 21 angeordnet ist, die in irgendeiner Weise unter Druck gesetzt werden kann. Durch das Gewicht 14 wird die Wirkung des toten Ganges bzw. Spielraumes zwischen dem Ausdehnungsrohr 8 und dem Hebel 19 ausgeschaltet und die Betätigung des Ventils herbeigeführt, wenn dieselbe durch Verkürzung des Ausdehnungsrohres 8 ermöglicht ist.
Die Stellung des oberen Endes des Ausdehnungsrohres 8 im Verhältnis zum Drehpunkt 13 des Hebels 15 kann durch Betätigung der Muttern 16 geändert werden.
Aus dem Aufbau der Einrichtung ergibt sich, dass bei Ausdehnung des Rohres 8 das äussere Ende des langen Armes des Hebels 15 nach aufwärts verschwenkt und dadurch der gewichtsbelastete Hebel 19 derart betätigt wird, dass das Ventil 20 geöffnet wi d. Das untere Ende des Ausdehnungsrohres ist durch das Rohr 27 mit dem Kessel unterhalb des Tiefwasserstandes verbunden, während das obere Ende des Ausdehnungsrohres mittels der Rohre 28 und 29 mit dem Kessel inner-oder oberhalb der Höhe des Höchstwasserstandes in Verbindung steht. Es kann daher in das untere Ende des'Ausdehnungsrohres Wasser und in das obere Ende Dampf vom Kessel frei einströmen. Der Wasserstand im Rohre wird somit vom Wasserstand im Kessel abhängen.
Sinkt der Wasserstand im Kessel, so wird das Wasser im Ausdehnungsrohr in entsprechendem Masse durch Dampf ersetzt, wodurch ein grösserer Teil des Rohres auf die Temperatur des Dampfes erwärmt wird und eine Ausdehnung des Rohres eintritt. Dadurch wird dann das Ventil 20 weiter geöffnet und dadurch die Speisewassermenge vergrössert, so dass dem Sinken des Wasserstandes im Kessel mehr oder weniger entgegengewirkt wird. Wird hingegen die Belastung des Kessels verringert, d. h. weniger Dampf verbraucht und demzufolge der Wasserstand im Kessel steigen, so dringt mehr Wasser in das Ausdehnungsrohr ein, kühlt es ab und bewirkt so ein Zusammenziehen des Rohres. Dadurch wird das Speiseventil mehr geschlossen und die Speisewassermenge verringert. Das Ansteigen des Wasserstandes wird auf diese Weise vermindert.
Wird die Einrichtung entsprechend ausgestaltet und ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis gewählt, so wird der Wasserstand im wesentlichen auf gleicher Höhe bleiben.
Es kann jedoch durch Benutzung eines kurzen Ausdehnungsrohres oder entsprechender Ausgestaltung der Ventilöffnung oder durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Rohr und dem Speiseventil erzielt werden, dass die durch Längenänderung des Ausdehnungsrohres herbeigeführte Veränderung der Ventileröffnung anfänglich genügend gering ist, so dass bei Erhöhung der Kesselbelastung die Speisewassermenge kleiner ist als der Wasserverbrauch und demzufolge das Wasser im Kessel sinkt.
Anderseits wird durch diese Mittel herbeigeführt, dass bei Verkleinerung der Kesselbelastung die Speisewassermenge anfänglich über den Wasserverbrauch anwachsen wird und der Wasserstand im Kessel steigt.
Bei Benutzung einer so ausgestaltetenEinrichtung wird also nicht nur eine ununterbrochene Speisung des Kessels-so lange derselbe belastet ist-sondern auch statt einer Speisewasserregelung, die den Dampfverbrauchsänderungen gleich ist, und mit denselben zusammenfällt, eine Regelung in der Weise erzielt, dass während einer entsprechenden Zeit eine im Vergleich zur Verbrauehsänderung geringere Änderung der Speisewassermenge eintritt, wodurch eine Entlastung des Kessels bei Vergrösserung der Belastung und eine Aufspeicherung von Wärmeenergie bei Verringerung der Belastung herbeigeführt wird.
Die Gestalt der Ventilöffnungen ergibt, dass bei sehr geringer Belastung oder bei Leergang das Speiseventil nahezu oder vollkommen geschlossen ist, während bei übermässiger Belastung die Speisewassermenge dem Verbrauch gleich ist und daher ein entsprechender Wasserzufluss gesichert ist. Tat- sächlich wird auch der Wasserstand konstant, wenn die Belastung-gleichgültig ob dieselbe gross oder klein ist-konstant wird, u. zw. ist jeder Belastung des Kessels ein entsprechender Wasserstand zugeordnet. Durch dieses Verfahren kann nicht nur die Kesselheizung gleichmässiger gehalten werden, sondern es kann auch die Leistungsfähigkeit des Kessels wesentlich erhöht werden.
Erfindungsgemäss wird weiters die Grösse selbst des Unterschiedes der Speisemenge im Vergleich zu den Änderungen der Belastung geändert, u. zw. derart, dass bei geringer Belastung der Unterschied der Änderung der Speisemenge und der Verbrauchsnfenge sehr bedeutend ist und damit für eine gegebene Belastungsschwankung eine sehr wesentliche Änderung des Wasserstandes eintritt, während bei hoher Belastung der Unterschied ein wesentlich geringerer ist und daher der Wasserstand mehr konstant gehalten wird. Dies kann in irgendeiner Weise beispielsweise zweckmässig durch Verwendung V-förmig gestalteter Ventilschlitze 34 erzielt werden.
Statt de'beschriebenen Art von Einrichtungen können zur Ausführung des Speiseverfabrens auch andere Arten von Regelein ichtungen Verwendung finden. Beispielsweise kann als Regelkörper statt des Ausdehnungsrohres 8 eine dehnbare Zelle benutzt werden, die mit einer leicht flüchtigen Flüssigkeit (z. B. Terpentinöl) oder einem Gas gefüllt und luftdicht verschlossen in einem mit dem Kessel kommunizierenden Gehäuse angeordnet ist und das Speiseventil zweckmässig übei eine Einrichtung betätigt, deren Übersetzungsverhältnis geändert werden kann. Sinkt t de. Wasserstand im Kessel, so steigt durch Vergrösserung der dampfberührten Oberfläche der Zelle der Druck in derselben und die Zelle dehnt sich aus und umgekehrt.
Als Regelkörper könnte auch ein Schwimmer benutzt werden, der in einem mit dem Kessel kommunizierenden Behälter entsprechend angeo'dnet ist. Die Verbindung des Schwimmers mit
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dem Speiseventil ist dann derart ausgestaltet, dass die Betätigung des Speiseventils in de eh Speiseverfahren gemäss der Erfindung gegebenen Weise erfolgt. Auch schwingende Behälter, die mittels biegsamer Rohre mit dem Kesselraum verbunden sind und durch die Änderung ihres Gewichtes bei Änderung des Wasserstandes im Kessel wirken, oder irgendwelche andern Regelarten können zur Ausführung des Speiseverfahrens Verwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Speisung von Dampfkesseln, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstand im Kessel so geregelt wird, dass bei höherer als normaler Kesselbelastung ein niedrigerer als der normale Wasserstand und bei niedrigerer als normaler Kesselbelastung ein höherer als der normale Wasserstand im Kessel aufrecht erhalten wird, u. zw. derart, dass jeder Belastung ein bestimmter Wasserstand entspricht.