Verfahren und Vorrichtung zum Speisen von Dampferzeugern für hohen Druck. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speisen von Dampferzeugern für hohen Druck mit hydraulisch angetriebenen Kolben pumpen, insbesondere von Röhrendampf erzeugern, bei denen am einen Ende das flüssige Speisemittel zugeführt und am an dern Ende der überhitzte Dampf entnom- nien wird, und eine Vorrichtung zum Aus üben des Verfahrens.
Letzteres besteht darin, dass mindestens an einem Hubende des Pumpenkolbens zwischen den beiden aufein ander folgenden Kolbenhüben eine Regelzeit eingeschaltet ist, um zum Beispiel ohne Beeinträchtigung der Saug- und Förder- geschwindigkeiten die Speisemenge regeln zu können. Das Verfahren kann durch eine Vor richtung ausgeübt werden, die den Antrieb des Pumpenkolbens derart beeinflusst, dass mindestens an einem Hubende des Pumpen kolbens zwischen den beiden aufeinander folgenden Kolbenhüben eine Regelzeit ein geschaltet ist. Vorteilhafterweise ist die Vor- riehtung als ein unter Einwirkung eines Be triebsfaktors gesteuerter Taktgeber - aus gebildet.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Vorrichtung nach der Er findung schematisch dargestellt.
Filz. l zeigt die Steuerung des Steuer- organes des Kraftkolbens der hydraulisch angetriebenen Kolbenpumpe mittelst eines Taktgebers; Fig. 2 und 3 stellen Zeitdiagramme der Hubbewegungen dar; Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungs form der Vorrichtung.
Die Speisepumpe 3 in Fig. 1 führt dem Röhrendampferzeuger 1 durch die Druck leitung 2 das Speisemittel zu, das von der Pumpe 3 aus der Leitung 4 angesaugt wird. Der Kolben 5 der Speisepumpe 3 wird an getrieben vom Kraftkolben 6, der im Zylin der 8 arbeitet. Das Steuerorgan 9 öffnet und schliesst die Durchlässe 10, 11 für das Druckwasser von der Druckpumpe 14, zum Beispiel eine Zentrifugalpumpe, zu den Ar beitsräumen 15 und 16 des Zylinders 8 und die Durchlässe 12 und 13 aus den Arbeits räumen 15 und 16 zu den Leitungen 18 und 1.9, die das Druckwasser in den Behälter 20 zurückführen.
Das Steuerorgan 9 wird über die Rolle 22 durch die Kurvenscheibe 23 mit den Nockenbahnen 24, 25 und den Über gangsstellen 27, 28 betätigt, welche mittelst des Kegelradgetriebes 29 vom Taktgeber 30 angetrieben werden. Zum Zurückführen dient die Feder 31. Der Taktgeber 30 ist als ver stellbares Reibradgetriebe ausgebildet, und das Reibrad 32 mit der Achse 33 wird durch den Kolben 34 verschoben, der unter dem Druck des durch die Leitung 35 zugeführten Druckmittels und unter dem Gegendruck der Feder 37 steht.
Die Achse 33 ist in der Hohlwelle 38 wohl verschiebbar gelagert, wird aber bei der Drehung der Riemen scheibe 39 mitgenommen. Der Druck in der Leitung 35, die zum Beispiel an eine weiter nicht dargestellte Pumpe angeschlossen ist, wird durch die Stellung des Drosselorganes 40 bestimmt, das den Austritt von Druck mittel aus dem Stutzen 41 regelt. Die Stel lung des Organes 40 wird durch den Ther mostat 42 bestimmt, .der mittelst der Leitung 43 mit dem Dampferzeuger 2 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung ist die folgende: Die Kurvenscheibe 23 dreht sich in der Pfeilrichtung; in der in Fig.1 gezeichneten Stellung ist der Steuerschieber 9 in .der rechten Totpunktlage, und die Pumpe 14 fördert das Druckwasser durch den ge öffneten Einlass 11 in den Arbeitsraum 16, während der Arbeitsraum 15 durch den ge öffneten Auslass 12 mit der Abflussleitung 18 verbunden ist. Der Kraftkolben 6 geht von der rechten in die linke Endlage und drückt den Hubinhalt der Speisepumpe 3 in den Röhrendampferzeuger 1.
Die Riemen scheibe 39 treibt über die Achse 33 das Reibrad 32 und dieses den Taktgeber 30 mit der Kurvenscheibe 23. Solange die Rolle 22 sich auf der Nockenbahn 24 befindet, bleibt das Steuerorgan 9 in der rechten Endlage, bis die Übergangsstelle 28 das Steuerorgan in die andere Endlage verschiebt. Indem beim Verschieben des Steuerorganes 9 die Durchlässe 11 und 12 zugedeckt und 10 und 13 aufgedeckt .werden, erhält der Arbeits raum 15 Druckwasser aus der Druckpumpe 14, und der Arbeitsraum 16 wird mit der Abflussleitung 19 verbunden.
Infolgedessen macht der Stufenkolben 5, 6 einen Hub nach rechts, wobei die Speisepumpe 1 das Speise mittel ansaugt.
Die Geschwindigkeit des Stufenkolbens 5, 6 hängt lediglich von dem beim Ansaugen und Fördern des Speisemittels zu über windenden Widerstand, dem Druck des von der Pumpe 14 gelieferten Druckwassers, sowie den Widerständen im Kreislauf dieses Druckmittels ab. Es braucht daher der Stufenkolben 5, 6 eine bestimmte Zeit für den Saughub und eine bestimmte Zeit für den Druckhub.
In Fig. 2 und<B>3</B> ist der zeitliche Verlauf. der Saug- und Druckhübe a,, b,. usw. durch den Linienzug P über der Zeit t für die Speisepumpe l dargestellt und gleichzeitig die Bewegungen des Steuerorganes 9 in dem Linienzug<B>8</B> gezeigt. Die Zeit A, zwischen dem jeweiligen Umsteuern des Steuerorganes 9 durch die Übergangsstellen 27 und 28 wird durch die Drehzahl des Taktgebers 30 bestimmt. Da die Förderzeit f, kleiner ist als h,, so bleibt der Kolben 5, 6 während des Zeitabschnittes, das heisst des Regel abschnittes r,, in Ruhe.
Die bei jedem Förderhub geförderte Speisemenge ist gleich, so dass zum Regeln der Speisemenge die An zahl Förderhübe in der Zeiteinheit ver ändert werden muss. In derselben Zeit er folgen im Diagramm nach Fig. 2 zwei Förderhübe und in Fig. $ drei Förderhübe, indem die Zeit des Taktes h" kleiner ist als 1a,. Da nun die Förderzeit f" mindestens ebenso lang wie f, ist, unter Umständer wegen Steigen des Förderdruckes noch etwas länger, wird die Regelung der Förderung durch Verkürzen des Regelabschnittes von r, auf r" erzielt.
Ebenso ist der Regel abschnitt nach dem Ansaugen a" kürzer als nach a,.
Sind die Umkehrstellen 27, 28 auf der Nurvenscheibe 23 nahe zusammen angeord net, so folgt, wie Fig. 2 zeigt, auf den Saug hub a2 der Förderhub b", die Linienzüge P und<B>8</B> ändern sich wie strichpunktiert an- gegeben. Infolgedessen ist nur am Ende des einen Hubes des Pumpenkolbens ein Regel abschnitt r2, vorgesehen, der auch auf den Saughub folgen kann. wenn der Saughub unmittelbar auf den Förderhub folgt.
Die Grösse des Regelabschnittes r20 beträgt die Taktzeit h2Q, vermindert um die Saug- und Förderzeiten s2, -E- f zo und wird bestimmt durch den Taktgeber 30, wobei die Zeit des Taktes ko einer Umdrehung der Kurven scheibe 23 entspricht.
Die Drehzahl des Taktgebers 30 wird unter Einwirkung eines Betriebsfaktors, nämlich der Dampftemperatur, gesteuert, indem der Thermostat 12 durch Steuerung des Abflusses von Drucköl aus dem Aus trittstutzen 41 den Druck in der Leitung 35 bezw. auf den Kolben 34 ändert. Dadurch verschiebt sich der Kolben 34 und mit ihm das Reibrad 32, wodurch das Übersetzungs verhältnis zwischen der Riemenscheibe 39 und dem Taktgeber 30 geändert wird, dessen Drehzahl sich erhöht oder verringert.
In Fig. 4 sind vier Speisepumpen 3 ge meinsam an die Saug- und Druckleitung 4 bezw. 2 angeschlossen. Die Pumpenkolben 5 werden von den Kraftkolben 6 in den hydraulischen Zylindern 44-=r7 angetrieben. Die untern Arbeitsräume der hydraulischen Zylinder 44-47 sind untereinander und durch die Leitung 48 mit dem hochgelegenen Behälter 49 verbunden. Die Zu- und Ab flüsse<B>50-57</B> des von der Pumpe 14 ge förderten Druckwassers zu und von den hydraulischen Zylindern -,werden durch die Steuerschieber 58, 59 gesteuert.
Der Antrieb derselben erfolgt durch die Servomotoren 60, 61, die über die Ölleitungen 63, 64 durch die Steuerorgane 65, 66 abwechselnd an den Zu- oder Abfluss,68, 69 angeschlossen werden.
Die Steuerorgane 65, 66 werden über die Kurbelwelle 71 und das Übersetzungsgetriebe 72 durch die Ölturbine 73 angetrieben. Durch die Düse 74 wird der Turbine 73 Drucköl zugeleitet, dessen Menge mittelst der Nadel 7 5 geregelt wird.
In der Stellung gemäss Fig.4 hat das Steuerorgan 65 den Servomotor 60 mit dem Druckölabfluss 69 verbunden, so dass der Steuerschieber 58 sich in der linken End- lage befindet und das Druckwasser durch den Zufluss 50 in den hydraulischen Zylin der 44 gelangt, dessen Kolben 6 nach ab wärts geht, während für den Zylinder 45 der Abfluss 53 geöffnet ist und der Kraftkolben 6 im Zylinder 45 unter dem Einfluss der Wassersäule im Rohr 48 und dem Behälter 49 nach oben geht.
Die Kraftkolben 6 in den Zylindern 46 und 47 haben ihren Saug hub bezw. Druckhub beendet, der Steuer schieber 59 befindet sich jedoch noch in sei ner rechten Endlage, bis das Steuerorgan 66, das in der Mittelstellung gezeichnet ist, den Servomotor 61 mit dem Zufhuss 68 für das Drucköl verbindet und den Steuerschieber 59 umsteuert. Die Kurbeln für die Steuer schieber 65, 66 sind unter<B>90'</B> Versetzung angeordnet.
Die Regelabschnitte am Ende der Kolbenhübe werden durch die Verände rung der Drehzahl der Ölturbine 73 verkürzt bezw. verlängert, und da die Ölturbine 73 nahezu stets gleich belastet ist, ist ihre Dreh zahländerung proportional der durch die Nadel 75 bewirkten Mengenänderung des aus der Düse 74 austretenden Drucköls. Diese Mengenänderung, die durch die Verschiebung des Kolbens 34 gesteuert wird, erfolgt unter der Einwirkung des Thermostaten 42, der den Oldruck in der Leitung 35 mittelst des Drosselorganes 40 bestimmt.
Die beschriebene Regelvorrichtung hat den Vorteil, dass die Fördermenge pro Förder- hub gleich bleibt, so dass für Röhrendampf- erzeug-er bei bei der absatzweisen Speisung auch bei schwacher Belastung des Dampferzeugers eine wesentliche Verschiebung der Ver- da,mpfungszone erfolgt.
Indem die Rege lung der Speisung ohne Beeinträchtigung der Fördergeschwindigkeit erfolgt, ergibt sich besonders bei hohen Drücken der Vorteil, dass die Förderleistung bei hohen Belastun gen nur proportional mit der Fördermenge zunimmt und nicht durch starke Erhöhung des Förderdruckes, infolge der Erhöhung der Fördergeschwindigkeit, eine zusätzliche Lei stung für das Speisen des Dampferzeugers notwendig ist.
Die Ausbildung des Takt gebers als Ölturbine hat den Vorteil, dass die Regulierung der Speisemenge, im Gegensatz zu elektrischem Antrieb der Kurbelwelle der Steuerorgane, vereinfacht wird; insbesondere wird durch die Verwendung der Ölturbine die Betriebssicherheit der Regelvorrichtung verbessert. Die Versetzung der Steuerorgane für mehrzylindrige Pumpen bewirkt, dass das Drehmoment der die Steuerorgane antreiben den Kurbelwelle gleichmässiger wird, was insbesondere bei Verwendung einer Ölturbine als Taktgeber von Vorteil ist.
Der Taktgeber kann auch unter dem Einfluss eines Druckes oder unter dem Einfluss eines Druckes und einer Temperatur bezw. unter kombiniertem Einfluss der Drücke und Temperaturen an verschiedenen Stellen des Rohrstranges ge steuert werden.