CH656204A5 - Dampfkessel mit elektrischer widerstandsheizung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit elektrischer Widerstandsheizung, dessen Wasser- und Dampftankbehälter einen in Abhängigkeit einer Wasserniveau-Steuerung regelbaren Speisewasserzufluss sowie einen Entleerungszapfen zum Abschlämmen aufweist und dessen elektrische Widerstandsheizung eine Mehrzahl zu- und/oder abschaltbare Heizelemente umfasst.

Ein solcher Dampfkessel ist beispielsweise durch das CH-Patent Nr. 339 362 des gleichen Anmelders bekannt und seit dieser Zeit insbesondere für die Dampferzeugung zur Befeuchtung der Luft in Klimaanlagen u.a.m. im Gebrauch.

Allerdings hat sich im Laufe der Zeit ergeben, dass diese Dampfkessel den heutigen Anforderungen nicht mehr genügen. Dies beispielsweise im Hinblick auf einen dynamischen Betrieb mit einer sprunghaft wechselnden Dampfentnahme, was zu grossen Problemen bei der Regelung der Heizelemente führt. Da letztere eine grosse Trägheit sowohl bezüglich deren Aufheizzeit als auch deren Abkühlzeit besitzen, besteht sowohl die Gefahr eines grossen und lang wirksamen Dampfdruckabfalles als auch die Gefahr eines starken Überschwingens des Dampfdruckes, was in der Regel zu einem grossen Energieverlust durch Dampfablassen in den freien Raum führt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dampfkessel der bekannten Art so weiter auszugestalten,

dass dieser insbesondere bezüglich seiner Regelcharakteristik ein energiesparendes Ergebnis bei geringer Neigung zum Überschwingen des Dampfdruckes erlaubt.

Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Heizelemente an mindestens einem, die Heizelemente zyklisch vertauschend schaltenden Stufenschalter angeschlossen sind, welcher Stufenschalter seine Schaltimpulse über eine Steuerleitung von einem Regler erhält, der die Schaltimpulse für den Stufenschalter in Abhängigkeit eines dem Dampfdruck im Tankbehälter proportionalen Regelsignales und in Abhängigkeit eines den eingeschalteten Heizelemente proportionalen Stromsignales erzeugt.

Durch diese Massnahmen kann nicht nur der Dampfdruck sowohl bei stetiger als auch dynamischer Dampfentnahme relativ konstant gehalten werden, sondern es ergibt sich auch für die einzelnen Heizelemente eine praktisch zeitgleiche Einschaltdauer, was eine gleichmässige Verkalkung der Stäbe zur Folge hat, womit sich längere Serviceintervalle

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Hierbei ergeben sich schaltungstechnische Vorteile, wenn das dem Dampfdruck im Tankbehälter proportionale Regelsignal von einem piezoresistiven Druckaufnehmer im Tankbehälter erzeugbar und das Regelsignal ein Differenzsignal aus einem Dampfdruck-Istwert und einem Dampfdruck-Sollwert ist.

Um dabei aus dem den eingeschalteten Heizelementen proportionalen Stromsignal weitere Parameter ableiten zu können, wird dieses Signal einem Oszillator zugeleitet, dessen Ausgangssignal ein Mass für die verbrauchte elektrische Energie bzw. die verbrauchte Warenmenge ist.

Um zudem eine überraschende Druckspitze im Tankbehälter verhindern zu können, ohne dafür den Überschussdampf ungenützt abblasen zu müssen, besteht die erfindungs-gemässe weitere Ausgestaltung des Dampfkessels darin, dass der Kaltwasser-Zulaufstutzen des Speisewasserzuflusses in den Tankbehälter über eine Zusatzleitung und ein ansteuerbares Kaltwasser-Ventil mit einer in den Dampfraum des Tankbehälters mündenden Zuleitung in Strömungsverbindung steht, welche in Form einer Sprühdüse ausmündet,

wobei das Ventil in Abhängigkeit des Regelsignals steuerbar ist, wenn letzteres einen Wert über einen, im Schwellwertschalter eingestellten Schwellwert aufweist.

Durch das Einsprühen von kaltem Wasser in den Dampfraum beim Überschreiten eines voreingestellten Überdruckes kondensiert der Dampf, was einen sofortigen Druckabfall zur Folge hat, ohne dass hierfür Energie durch Dampfablassen verschwendet werden müsste.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Abschlämmventil des Entleerungszapfens über einen Wassermengenzähler in der Speisewasser-Zuflussleitung des Tankbehälters bzw. über die der Wassermenge proportionale Impulskette am Ausgang des Oszillators der Heizelementeschaltungsanordnung und/oder eine Schaltzeituhr ansteuerbar ist, wobei dann am Abschlämmventil des Entleerungszapfens ausgangsseitig ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Abschlämmwassers angeschlossen ist und in das Abschlämmventil ein mit einem ansteuerbaren Ventil versehener Kaltwasser-Zuführungskanal einmündet.

Durch diese Massnahmen wird zunächst die Temperatur des Abschlämmwassers kontrollierbar und durch Zumischung von Kaltwasser regulierbar, und ferner kann sowohl ein leistungsgesteuertes als auch zeitgesteuertes Abschlämmen vollautomatisch eingeleitet werden, wobei das Abschlämmen vorzugsweise in Betriebsrandstunden verlegt werden kann.

Für die vollautomatische Einleitung und Durchführung des Abschlämmzyklus können zudem eine Reihe von vorteilhaften Ergänzungsmassnahmen getroffen werden, beispielsweise derart, dass das Abschlämmventil durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers sperrbar und das Kaltwasser-Ventil innerhalb einer vorgegebenen Abschlämmzeit durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers ansteuerbar ist;

wobei das Steuersignal für das Abschlämmventil über eine, die Dauer des Abschlämmzyklus bestimmende Zeitstufe geführt ist; wobei ferner ein Ausgangssignal der ersten Zeitstufenschaltung ein Entlüftungsventil am Tankbehälter und ein Ausgangssignal der zweiten Zeitstufenschaltung das Abschlämmventil betätigt; und wobei weiter das Steuersignal für das Abschlämmventil ein Sperrsignal für die Heizelemen-tenschaltungsanordnung für die Dauer des Abschlämmzyklus liefert.

Eine weitere Automation der Dampfkesselsteuerung ergibt sich vorteilhaft weiter dadurch, dass das Ventil in der Speisewasser-Zuflussleitung des Tankbehälters durch das genannte Sperrsignal einschaltbar und durch einen, das maximale Wasserniveau im Tankbehälter anzeigenden Fühler abschaltbar ist; und dass ferner das Steuersignal für das Abschlämmventil bzw. für die Einleitung des Abschlämmzyklus ein Rückstellsignal iür die im Tankbehälter das Wasserniveau messende Gruppe elektrischer Fühlerelektroden 5 umfassende Niveausteuerungsschaltung liefert.

Ferner kann vorgesehen sein, zwischen einem Kaltwasser-Zulaufstutzen und dem ansteuerbaren Ventil des Speiswasserzuflusses einen Wärmetauscher anzuordnen, der auf seiner Wärmezuführseite über eine Ableitung mit dem Dampfraum io des Tankbehälters in Strömungsverbindung steht; wobei dann das Ventil im Speisewasserzufluss in Abhängigkeit eines Steuersignals einer ein Niedrigniveau im Tankbehälter anzeigenden elektrischen Fühlerelektrode und einer das Normalniveau im Tankbehälter anzeigenden Fühlerelektrode betätig-i 5 bar ist.

Durch diese Massnahmen ist es nunmehr möglich, das zufliessende Speisewasser vor dem Eintritt in den Tankbehälter relativ hoch aufzuheizen, wofür der vom Dampfkessel selbst produzierte Dampf herangezogen wird. Erfolgt auf 20 diese Weise eine Nachfüllung des Tankbehälters mit Wasser, kann ein Druckabfall im Dampfraum oberhalb des Flüssigkeitsniveaus vermieden werden, da das im Tankbehälter befindliche Wasser durch den Zulauf des Speiswassers nicht wesentlich abgekühlt wird. Dies alles wird zudem ohne 25 Zuführung von Fremdenergie, insbesondere Fremdwärme erreicht.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

30 Fig. 1 in Seitenansicht und in schematischer Darstellung einen Dampfkessel mit elektrischer Widerstandsheizung gemäss dem Stand der Technik:

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Dampfkessels gemäss Fig. 1 ;

35 Fig. 3 in stark schematisierter Seitenansicht einen Dampfkessel gemäss der Erfindung;

Fig. 4 ein Blockschema der Heizelementenschaltungsan-ordnung des erfindungsgemässen Dampfkessels nach Fig. 3 und 40 und

Fig. 5 ein Blockschema für die automatische Steuerung eines Abschlämmvorganges am Dampfkessel gemäss Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Dampfkessel entspricht dem Stand der Technik gemäss dem CH-Patent Nr. 45 339 362 des gleichen Anmelders. Dampfkessel dieser Art umfassen einen Wasser- und Dampftankbehälter 1, der von einem Isoliermantel 2 umgeben und in geeigneter Weise bodenseitig, hier durch eine Wandkonsole 4 (Fig. 2), abgestützt ist. In den Tankbehälter 1 erstrecken sich unterhalb des 50 normalen Wasserniveaus 5 die Heizelemente der elektrischen Widerstandsheizung in Form von mehreren, die elektrischen Heizwiderstände tragenden Keramikstäben oder dergleichen, welche flüssigkeitsdicht in Wärmeübertragungsrohren 6 eingeschlossen sind. Je nach Kesselleistung und -grosse sind in 55 mehreren, hier drei Rohren 6, ein oder mehrere Heizstäbe angeordnet. In dem oberhalb des normalen Wasserniveaus 5 befindlichen Dampfraum ist ein weiteres, einen Heizwiderstand enthaltendes Rohr 7 angeordnet. Dieser Heizwiderstand dient zum Trocknen des Dampfes, der bei 8 dem Kessel hu entnommen wird.

Um den vorgegebenen Druck im Dampfkessel möglichst konstant zu halten, sind bei bekannten Anordnungen der vorbeschriebenen Art zwei elektrische Druckschalter (nicht gezeigt) vorhanden, welche bei ansteigendem Druck über t>5 übliche Relaismittel die Heizelemente 6 in zwei Gruppen nacheinander aus- bzw., bei wieder fallendem Druck, einschalten.

Der Druck wird von einem Manometer 9 angezeigt, woge

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gen 10 ein Sicherheitsventil bezeichnet. Zum Schutze der Heizwiderstände bzw. Heizelemente 6 ist ferner noch ein Sicherheitsthermostat 11 vorgesehen, der die Heizwiderstände abschaltet, wenn die Wassertemperatur zu hoch werden sollte.

Ferner ist ein Wasserstandsanzeiger 12 vorgesehen, dem ein Niveauregler 13 parallel geschaltet ist, der über nicht näher gezeigte elektrische Schaltungsmittel ein Magnetventil

14 für den Zufluss des Speisewassers in Richtung des Pfeiles

15 ansteuert. Ferner befindet sich am Tankbehälter 1 ein Entleerungszapfen 16 zur periodischen Entschlammung des Tankbehälters 1.

Um nun allen vorgenannten Anforderungen gerecht zu werden, umfasst der in Fig. 3 in stark schematisierter Seitenansicht dargestellte Dampfkessel gemäss der vorliegenden Erfindung zunächst eine elektrische Widerstandsheizung mit hier sechs Heizelementrohren 6i-6ó, kurz als Heizelemente bezeichnet, welche in der vorbeschriebenen Weise je aus einem Wärmeübertragungsrohr mit einem oder mehreren eingeschlossenen, die elektrischen Heizwiderstände tragenden Keramikstäben bestehen. Diese Heizelemente sind über einen Schaltkasten 41 am Dampfkessel zugänglich und mittels einer abschraubbaren Flanschplatte unterhalb des normalen Wasserniveaus im Tankbehälter 1 gehalten.

Über entsprechende Zuleitungen sind die Heizelemente 61 —6ö mit einer Heizelementeschaltungsanordnung 65, welche einen Teil der am Dampfkessel angeordneten Steuereinheit 40 bildet, verbunden und von dieser in vorgegebener Weise schaltbar, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.

Weiter ist gemäss Fig. 3 zwischen einem Kaltwasser-Zulaufstutzen 22 zur Zubringung des Speisewassers für den Wasser- und Dampftankbehälter 1 und ein ansteuerbares Ventil 23 im Speisewasserzufluss 26 ein Wärmeaustauscher 24 angeordnet, der auf seiner Wärmezuführseite über eine Ableitung 25 mit dem Dampfraum des Tankbehälters 1 in Strömungsverbindung steht. Dieser Wärmeaustauscher 24 kann ein herkömmlicher Spiralregisterboiler sein, der ausgangssei-tig seiner Wärmezuführseite über einen Kugelschwimmer 36 an einen Kondensatabieiter 38 angeschlossen ist.

Durch diese Massnahmen ist es nunmehr möglich, das zufliessende Speisewasser vor dem Eintritt in den Tankbehälter 1 relativ hoch aufzuheizen, wofür der vom Dampfkessel selbst produzierte Dampf herangezogen wird. Erfolgt auf diese Weise eine Nachfüllung des Tankbehälters 1 mit Wasser, kann ein Druckabfall im Dampfraum oberhalb des Flüssigkeitsniveaus 5 vermieden werden, da das im Tankbehälter 1 befindliche Wasser durch den Zulauf des Speiswassers nicht wesentlich abgekühlt wird. Dies alles wird zudem ohne Zuführung von Fremdenergie, insbesondere Fremdwärme erreicht.

Für eine automatische Regelung des Speisewasserzuflusses erstreckt sich in den Tankbehälter 1 eine erst Fühlerelektrode 31 einer Gruppe von solchen Fühlern 31 bis 35, welche Fühlerelektrode 31 das Normalniveau des Wassers im Tankbehälter 1 überwacht. Weiter überwacht der Fühler 32 das Niedrigniveau, der weitere Fühler 33 das Niveau max. und der Fühler 34 das Niveau min. des Wassers im Tankbehälter 1. Ferner ist noch ein Zweit-Sicherheitsfühler 35 vorgesehen, der ein unteres Wasserniveau zusätzlich überwacht.

Diese Niveauelektroden können beispielsweise mit 6 Volt Wechselspannung betrieben sein und über die Leitfähigkeit des Wassers auf die vorgenannte Steuereinheit 40 arbeiten, wobei in Fig. 3 die Zuleitungen der Fühlerelektroden 31 -34 über eine Zwischenschaltstufe 42 geführt sind.

Sinkt nun das Wasser unter den das Niedrigniveau anzeigenden Fühler 32, wird in der Steuereinheit 40 über die Signalleitung 50 ein Signal erzeugt, das über eine Steuerleitung 51 das Ventil 23 im Speisewasserzufluss 26 öffnet. Mit dem zuströmenden Speisewasser steigt dann das Niveau im Tankbehälter 1 auf das Normalniveau 5, worauf der das Normalniveau anzeigende Fühler 32 über die Zwischenschaltstufe 42 und die Signalleitung 50 in der Steuereinheit 40 ein weiteres Signal erzeugt, womit das genannte Ventil 23 über die Steuerleitung 51 einen Schliessbefehl erhält.

Zweckmässig ist dabei die Schaltungsanordnung so ausgebildet, dass die Steuereinheit 40 nur dann ein Öffnungssignal an das Ventil 23 im Speisewasserzufluss 26 abgibt, wenn nicht ein Sperrsignal infolge einer Störung oder dergleichen vorliegt.

Verhindert das Zuführen von durch Eigenenergie des Dampfkessels vorgeheiztem Speisewasser einen plötzlichen Druckabfall, so ist es ebenso notwendig, einen Druckanstieg im Tankbehälter, etwa durch Restwärme der Heizelemente 6i-6s, zu verhindern. Dies kann natürlich auf einfache Weise durch automatisches Öffnen eines Überdruckventils und Ablassen des Überschussdampfes in den freien Raum erreicht werden, was aber dem heutigen Energiebewusstsein entgegensteht.

Deshalb steht hier der Kaltwasser-Zulaufstutzen 22 über eine Zusatzleitung 27 und ein ansteuerbares Kaltwasser-Ventil 28 mit einer in den Dampfraum des Tankbehälters 1 mündenden Zuleitung 29 in Strömungsverbindung. Hierbei mündet die Zuleitung 29 im Dampfraum in Form einr Sprühdüse 30 aus.

Durch das Einsprühen von kaltem Wasser in den Dampfraum beim Überschreiten eines voreingestellten Überdruckes kondensiert der Dampf, was einen sofortigen Druckabfall zur Folge hat, ohne dass hierfür Energie verschwendet werden müsste. Mit Erreichung des Nenndruckes wird das Einsprühen von kaltem Wasser wieder unterbrochen.

Für eine druckabhängige Steuerung dieses vorbeschriebenen Einsprühvorganges ist hier im Bereich des Überdruckventils 10 ein sogenannter piezoresistiver Druckaufnehmer 39 vorgesehen, der über die Signalleitung 57 an die Steuereinheit 40 bzw. an die Heizelementeschaltungsanordnung 65 ein dem Dampfdruck proportionales Spannungssignal liefert. Übersteigt diese Spannung einen Schwellwert, so erhält das Kaltwasser-Ventil 28 über die Signalleitung 54 ein Öffnungssignal. Sinkt dann die dem Dampfdruck proportionale Spannung wieder unter diesen Schwellwert, dann wird das genannte Ventil wieder geschlossen.

Weiter ist für den Abschlämmvorgang gemäss Fig. 3 am Abschlämmventil 17 des Entleerungszapfens 16 ausgangssei-tig ein Temperaturfühler 18 zur Messung der Temperatur des Abschlämmwassers angeschlossen. Ferner mündet im Bereich des Abschlämmventils 17 ein Kaltwasser-Zuführungskanal 20 ein, in dem ein ansteuerbares Ventil 19 eingeschaltet ist. Weiter ist in der Speisewasser-Zuflussleitung 26 des Tankbehälters 1 ein Wassermengenzähler 43 eingeschaltet.

Das ansteuerbare Ventil 19 ist über eine Steuerleitung 53, das Abschlämmventil 17 und der Temperaturfühler 18 über eine Signal- und Steuerleitung 52 und der Wassermengenzähler 43 über eine Signalleitung 44 mit der Steuereinheit 40 des Dampfkessels verbunden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert ist.

Für eine automatische Steuerung des Dampfkessels sind gemäss Fig. 4 die Heizelemente 6i-6e an einen Stufenschalter 30 angeschlossen, der in der Lage ist, die Heizelemente nacheinander von 6i bis 6ô an das Stromnetz anzuschalten bzw. in der gleichen Reihenfolge von 6i bis 6s wieder abzuschalten, so dass sich eine, alle Heizelemente gleichmässig belastende zyklische Vertauschung ergibt. Es sei hier erwähnt, dass beispielsweise mehrere solcher Stufenschalter kaskadiert werden können, um entsprechend mehr Heizelemente, beispielsweise 12 oder 18 Stück schalten zu können. Der genannte Stufenschalter 30 erhält dabei seine Schaltimpulse über eine Steuer-

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leitung 21 von einem Regler 56, der die Schaltimpulse für den Stufenschalter 30 in Abhängigkeit eines dem Dampfdruck im Tankbehälter 1 proportionalen Regelsignals 58 und in Abhängigkeit eines den eingeschalteten Heizelementen 6i-6<> proportionalen Stromsignals 59 erzeugt.

Gemäss Fig. 4 wird hierbei das dem Dampfdruck im Tankbehälter 1 proportionale Regelsignal 58 vom vorerwähnten Druckaufnehmer 39 (Fig. 3) erzeugt. Hierbei entsteht dieses Regelsignal 58 aus einem Differenzsignal aus dem vom Druckaufnehm'er 39 erzeugten Dampfdruck-Istwert und einem über einen einstellbaren Sollwertgeber 64 einstellbaren Dampfdruck-Sollwert.

Weiter erhält der Regler 56 vom genannten Stufenschaher 30 ein den eingeschalteten Heizelementen 6i-6e proportionales Stromsignal 59, worauf der Regler 56 die erhaltenen Signale vergleicht und entsprechend weitere Heizelemente zu-bzw. abschaltet.

Weiter kann das den eingeschalteten Heizelementen 6i—6e proportionale Stromsignal 59 einem Oszillator 60 zugeleitet werden, dessen Ausgangssignal 61 ein Mass für die verbrauchte Fremdenergie (Stromverbrauch) bzw. die verbrauchte Wassermenge ist.

Wie Fig. 4 weiter im einzelnen zeigt, kann der Regler 56 nur arbeiten, wenn er nicht über die Zuleitung 49 ein Sperrsignal erhält. Zudem kann das Regelsignal 58 zusätzlich über einen Schwellwertschalter 62 geführt sein, um ein weiteres Steuersignal 54 zu erhalten, etwa jenes, welches das Ventil 28 zur Sprühdüse 30 (Fig. 3) einschaltet.

Die den Abschlämmvorgang betreffende Schaltungsanordnung der Steuereinheit 40 ist mehr im Einzelnen als Blockdiagramm in Fig. 5 veranschaulicht.

Danach ist zunächst das Abschlämmventil 17 über den genannten Wassermengenzähler 43 und/oder über eine Schaltzeituhr 47 ansteuerbar. Der Wassermengenzähler 43 erzeugt, beispielsweise durch Impulszählung oder dergleichen ein der in den Tankbehälter 1 eingeleiteten Speisewassermenge proportionales Signal, das beim Überschreiten eines Schwellwertes, der in der Schwellwertstufe 46 eingegeben sein kann, zu einem Steuersignal 3 zur Einleitung des Abschlämmzyklus führt. Wird dieser Schwellwert aber nicht innerhalb einer voreingegebenen Zeit erreicht, etwa durch reduzierten Dampfverbrauch oder Stillstandszeiten, wird dieses Steuersignal von der Schaltzeituhr 47 erzeugt.

Der genannte Wassermengenzähler 43 kann hierbei vorteilhaft durch die der Wassermenge proportionale Impulskette am Ausgang 61 des Oszillators 60 der Heizelementeschaltungsanordnung 65 gebildet sein (Fig. 4).

Durch geeignete Kombination der beiden Signalgeber Wasserzähler 43 bzw. Impulssignal 61 und Schaltzeituhr 47 kann dabei für die Einleitung eines Abschlämmzyklus jeder geeignete Zeitpunkt gewählt werden, und zwar sowohl in Abhängigkeit des Speisewasserverbrauches (Leistung) als auch in Abhängigkeit einer Zeitvorgabe oder in Abhängigkeit von beiden Parametern.

Mit der Erzeugung des Steuersignals 3 als Startimpuls für den Abschlämmzyklus werden verschiedene Massnahmen automatisch in Gang gesetzt. So liefert das Steuersignal 3 ein

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Rückstellsignal 37 für die vorgenannte, im Tankbehälter 1 das Wasserniveau messende Gruppe von elektrischen Fühlerelektroden 31-35. Womit die Niveausteuerungsschaltung für die Zeit des Abschlämmvorganges ausser Betrieb ist. Ferner liefert das Steuersignal 3 das Sperrsignal 49 für den vorgenannten Regler 56 der Heizelementeschaltungsanordnung 65 der elektrischen Widerstandsheizung für die Dauer des Abschlämmzyklus (Flg. 4).

Gleichzeitig wird durch das Sperrsignal 49 das Ventil 23 in der Speisewasserzuflussleitung 26 des Tankbehälters 1 eingeschaltet. Damit wird der Tankbehälter 1 geflutet und die Wassertemperatur im Behälter herabgesetzt. Erreicht dabei das Wasserniveau den das Niveau max. anzeigenden Fühler 33, wird das Ventil 23 wieder geschlossen.

Weiter ist der Fig. 5 entnehmbar, dass das Steuersignal 3 für das Abschlämmventil 17 bzw. die Einleitung des Abschlämmzyklus eine, die Dauer des Abschlämmzyklus bestimmende Zeitstufe mit einer ersten Zeitstufenschaltung ti und eine zweite Zeitstufenschaltung t2 aktiviert. Somit ist die Dauer des Abschlämmzyklus ti +12, wobei die Zeiten in diesen Zeitstufenschaltungen ti und tz selbstverständlich einstellbar sind. Die erste Zeitstufenschaltung ti bestimmt dabei die Dauer der Abkühlzeit und erzeugt gleichzeitig ein Steuersignal zur Öffnung eines, über die Steuerleitung 55 ansteuerbaren Entlüftungsventils 45 (Fig. 3). Dies ist notwendig, um beim Abschlämmen eine Vakuumbildung und bei der nachfolgenden Wiederauffüllung des Tankbehälters 1 eine Kaltluftkompression zu vermeiden.

Eingangs- und Ausgangssignal der zweiten Zeitstufenschaltung t2 schalten dann das Abschlämmventil für die Zeit t2 ein.

Hierbei wird die Einschaltung des Abschlämmventils zusätzlich von der Temperatur des Schlämmwassers abhängig gemacht, wofür das Steuersignal 3 für das Abschlämmventil 17 bzw. die betreffenden Folgesignale durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers 18 sperrbar sind bzw. das Kaltwasser-Ventil 19 innerhalb der vorgegebenen Abschlämmzeit t2 durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers 18 ansteuerbar ist.

Wie Fig. 5 zeigt, ist hierfür dem Temperaturfühler 18 eine Schwellwert-Schaltstufe 48 zugeordnet, welche eine Einstellung der Temperaturwerte zur Steuerung von Abschlämmventil 17 und Kaltwasser-Ventil 19 erlaubt. Ist beispielsweise die Abwassertemperatur höher als etwa +25 °C, so wird das Kaltwasser-Ventil 19 geöffnet und Kaltwasser dem Abschlämmstrom beigemischt. Ist hingegen die Abwassertemperatur höher als beispielsweise 40 bis 80 °C, so wird das Abschlämmventil 17 geschlossen. In diesem Fall ist die Abkühlphase des Abschlämmzyklus zu verlängern, was automatisch durch ein Rückmeide- und Rückstellsignal erreicht werden kann.

Aus dem Vorbeschriebenen ergibt sich nunmehr ein Dampfkessel mit einer elektrischen Widerstandsheizung, der auf Grund seiner neuen Konzeption allen gestellten Anforderungen gerecht wird und insbesondere eine kompakte, umfassend steuerbare, energie- und umweltfreundliche Baueinheit darstellt.

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1. Dampfkessel mit elektrischer Widerstandsheizung, dessen Wasser- und Dampftankbehälter einen in Abhängigkeit einer Wasserniveau-Steuerung regelbaren Speisewasserzu-fluss sowie einen Entleerungszapfen zum Abschlämmen aufweist und dessen elektrische Widerstandsheizung eine Mehrzahl zu- und/oder abschaltbare Heizelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (61-60) an mindestens einem, die Heizelemente zyklisch vertauschend schaltenden Stufenschalter (30) angeschlossen sind, welcher Stufenschalter seine Schaltimpulse über eine Steuerleitung (21) von einem Regler (56) erhält, der die Schaltimpulse für den Stufenschalter (30) in Abhängigkeit eines dem Dampfdruck im Tankbehälter (1) proportionalen Regelsignales (58) und in Abhängigkeit eines den eingeschalteten Heizelementen proportionalen Stromsignals (59) erzeugt.

2. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Dampfdruck im Tankbehälter (1) proportionale Regelsignal (58) von einem piezoresistiven Druckaufnehmer (39) im Tankbehälter (1) erzeugt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelsignal (58) ein Differenzsignal aus einem Dampfdruck-Istwert und einem Dampfdruck-Sollwert ist.

4. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den eingeschalteten Heizelementen (61-60) proportionale Stromsignal (59) einem Oszillator (60) zugeleitet ist, dessen Ausgangssignal (61) ein Mass für die verbrauchte Fremdenergie bzw. die verbrauchte Wassermenge ist.

5. Dampfkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltwasser-Zulaufstutzen (22) des Speisewasserzuflusses in den Tankbehälter (1) über eine Zusatzleitung (27) und ein ansteuerbares Kaltwasser-Ventil (28) mit einer in den Dampfraum des Tankbehälters (1) mündenden Zuleitung (29) in Strömungsverbindung steht, welche in Form einer Sprühdüse (30) ausmündet, wobei das Ventil (28) in Abhängigkeit des Regelsignals (58) steuerbar ist, wenn letzteres einen Wert über einen, in einem Schwellwertschalter (62) eingestellten Schwellwert aufweist.

6. Dampfkessel nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlämmventil (17) des Entleerungszapfens (16) über einen Wassermengenzähler (43) in der Speisewasser-Zuflussleitung (26) des Tankbehälters (1) bzw. über die der Wassermenge proportionale Impulskette am Ausgang (61) des Oszillators (60) der Heizelementeschaltungsanordnung (65) und/oder eine Schaltzeituhr (47) ansteuerbar ist.

7. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Abschiämmventil (17) des Entleerungszapfens (16) ausgangsseitig ein Temperaturfühler (18) zur Messung der Temperatur des Abschlämmwassers angeschlossen ist und in das Abschlämmventil (17) ein mit einem ansteuerbaren Ventil (19) versehener Kaltwasser-Zuführungskanal (20) einmündet.

8. Dampfkessel nach den Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlämmventil (17) durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers (18) sperrbar und das Kaltwasser-Ventil (19) innerhalb einer vorgegebenen Abschlämmzeit (t=) durch das Mess-Signal des Temperaturfühlers (18) ansteuerbar ist; wobei das Steuersignal (3) für das Abschlämmventil (17) über eine, die Dauer des Abschlämmzyklus bestimmende Zeitstufe (ti, t^) geführt ist; wobei ferner ein Ausgangssignal der ersten Zeitstufenschaltung (ti) ein Entlüftungsventil (45) am Tankbehälter (1) und ein Ausgangssignal der zweiten Zeitstufenschaltung (t2) das Abschlämmventil (17) betätigt; und wobei weiter das Steuersignal (3) für das Abschlämmventil (17) ein Sperrsignal (49) für die Heizelementeschaltungsanordnung (65) für die Dauer des Abschlämmzyklus (ti + t:) liefert.

9. Dampfkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (23) in der Speisewasser-Zuflussleitung (26) des Tankbehälters (1) durch das Sperrsignal (49) einschaltbar und durch einen, das maximale Wasserniveau im Tankbehälter (1) anzeigenden Fühler (33) abschaltbar ist: und dass das Steuersignal (3) für das Abschlämmventil (17) zur Einleitung des Abschlämmzyklus ein Rückstellsignal für die im Tankbehälter (1) das Wasserniveau messende Gruppe elektrischer Fühlerelektroden (31-35) umfassende Niveausteuerungsschaltung liefert.

10. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Kaltwasser-Zulaufstutzen (22) und dem ansteuerbaren Ventil (23) des Speisewasserzuflusses (26) ein Wärmetauscher (24) angeordnet ist, der auf seiner Wärmezuführseite über eine Ableitung (25) mit dem Dampfraum des Tankbehälters (1) in Strömungsverbindung steht; wobei das Ventil (23) im Speisewasserzufluss (26) in Abhängigkeit eines Steuersignals einer ein Niedrigniveau im Tankbehälter (1) anzeigenden elektrischen Fühlerelektrode (32) und einer das Normalniveau (5) im Tankbehälter (1) anzeigenden Fühlerelektrode (31) betätigbar ist.