Regelangseinriclitang an Dampfahltumulatoranlagen mit Gegendrnckmaseliinen, die einen Niederdrackteil besitzen. An Dampfanlagen mit Dampfakkumu latoren ist früher vorgeschlagen worden, ein den Akkumulatordruck anzeigendes Mano meter neben dem Platze des Heizers anzu ordnen, wobei der Heizer die Feuerung in genau derselben Weise bedient; wie er es tun würde für den Fall, dass die Druck schwankungen in der Kesselbatterie statt in einem gesonderten Wasserbehälter, d. h. im Akkumulator, stattfänden. Der durch eine derartige Anordnung des Wasserbehälters ausserhalb des Kessels zu erzielende Vorteil ist oftmals hervorgehoben worden.
In diesem Zusammenhange sei nur darauf hingewiesen, dass ein derartiger Akkumulator für niedrige Drucke und für verhältnismässig grosse Druck schwankungen gebaut werden kann, wodurch besonders an modernen Hochdruckkesseln eine ganz neue Wirkung erreicht wird. Es sind Anlagen ausgeführt worden, bei welchen die Wärmespeicher der Kessel.bis auf das 50fache vergrössert worden sind.
Durch derartige Akkumulatoren wird es oft erst überhaupt möglich, in Fabrikanlagen mit stark wechselndem Wärmebedarf Wasser rohrkessel für hohe Drucke zwecks Gewinnung von Kraft in Gegendruck- -bezw. Anzapf- maschinen mit Kondensationsteil einzuführen. Werden für derartige Anlagen Akkumulatoren nicht angeordnet, so wird es sich heraus stellen, dass es dem Heizer äusserst schwer fällt; den Veränderungen im Dampfverbrauch zu folgen; da ihm dies in den meisten Fällen nicht gelingt, so entsteht oft ein Mangel oder ein Überschuss an Dampf, was mit grossen Übelständen verknüpft ist und unvorteilhaft auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage ein wirkt.
Im folgenden soll eine Regelungseinrich tung an Dampfakkumulatoranlagen mit einen Niederdruckteil aufweisenden Gegendruck maschinen beschrieben werden, die den Zweck verfolgt, den Kesseldruck praktisch annähernd konstant zu halten.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht durch ein in eine Zuleitung zum Niederdruckteil der Maschine eingeschaltetes; von dem Kesseldrucke derart geregeltes Ventil, dass bei etwas erhöhtem Kesseldrucke, die in den Niederdruckteil 'strömende Dampfmenge etwas vermindert und bei etwas herabgesetz tem Drucke entsprechend vergrössert wird.
Durch die Anordnung wird ermöglicht, dass selbst bei sehr grossen Schwankungen im Dampfverbrauch Kraft aus der ganzen zur Verfügung stehenden Dampfmenge erhalten werden kann, womit gleichzeitig der Kessel druck und sämtliche Leitungsdrucke annähernd konstant bleiben.
Einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 1-3 auf beiliegender Zeichnung gezeigt.
In der Fig. 1 ist P eine Kesselbatterie. In der Kesselleitung L' herrscht ein Druck von beispielsweise Pi = 25 kg. In der An lage ist eine Anzapfturbine vorgesehen, welche aus der Gegendruckmaschicie H mit dem Nie derdruck - bezw. Kondensationsteil L besteht. Diese Teile können voneinander getrennt gebaut und, wenn so erforderlich, auf verschiedenen Wellen angeordnet sein, oder aber, wie es die Fig. 1 darstellt, auf derselben Welle sitzen, dabei einen Generator G treibend. Der Dampf aus dem Niederdruckteile wird in einen Ober flächenkondensator Y hinabgeleitet.
In der Leitung zwischen dem Kessel und dem Hoch druckteil ist ein von dem Zentrifugalregler C beeinflusstes Reglerorgan vorgesehen. Die Hochdruck- und Niederdruckteile sind weiter durch eine Leitung miteinander verbunden, in welcher ein Ventil TV und ein vom Zen trifugalregler C2 beeinflusstes Reglerorgan an geordnet sind.
Das Ventil T' wird durch einen federbelasteten Kolben F geregelt, der durch die Leitung LP in solcher Weise unter dein Einflusse des Druckes in der Kesselleitung L, steht, dass sich das Ventil bei etwas erhöhtem Kesseldruck schliesst, während sich dasselbe bei etwas vermindertem Drucke öffnet. In der Figur ist der Einfachheit halber ange nommen, dass diese Regelung mittelst eines Kolbens bewerkstelligt wird, welcher unmittel bar von dem Primärdruck, das heisst von dem in der Leitung Li herrschenden Drucke beeinflusst wird. Der Kolben kann beispiels weise auch durch eine Membran oder der- gleichen ersetzt sein.
Selbstverständlich kann aber statt dessen auch irgendwelche mittel bare Art der Regelung, beispielsweise mit- telst Öldruckes oder dergleichen, Verwendung finden.
Der Zentrifugalregler Ca ist mit Federn solcher Stärke versehen, dass er erst bei etwas erhöhter Umlaufzahl, anfängt die Dampfzufuhr zu regeln. Er arbeitet mit dem Hochdruck zentrifugalregler C derart zusammen, dass Cz zu regeln anfängt, erst nachdem das von C beeinflusste Reglerorgan vollständig geschlos sen hat.
Diese Zusammenwirkung kann bei spielsweise dadurch bewirkt werden, dass auf mechanischem Wege, unmittelbar oder durch Übersetzung, zunächst das eine und nachher das andere Ventil geöffnet bezw. geschlossen wird; oder es könnte diese Zusammenwirkung mittelst eines gemeinsamen Zentifrugalpendels und zweier Hilfsmotoren oder dergleichen herbeigeführt werden.
Der Anzapfdampf aus der Turbine wird in ein Netz La geleitet, an welches der Ak kumulator A angeschlossen ist. In der Figur ist vorausgesetzt, da.ss dieser Anschluss in bekannter Weise mittelst zweier Rückschlag ventile erfolgt.
Die Rücksohlagventile sind mit B, B be zeichnet. Der Akkumulator ist für veränder lichen Druck bestimmt, im vorliegenden Falle beispielsweise für 1,5-0,5 kg.
An das Akkumulatornetz ist mittelst eines Reduktionsventils h'",3 eine Leitung L2 ange schlossen, an welche ein sekundärer Dampf verbraucher angeschlossen ist, der beispiels weise in einer Papiermaschine JZ mit einem Dampfverbrauch @12 besteht. In dieser Leitung herrscht ein Druck P = 0,5 kg.
Von dein Akkumulator aus erstreckt sich eine Leitung Lm, an welche ein an dem Heizer platze aufgehängtes Manometer M. ange schlossen ist. Zwischen dem Primär- und Sekundärnetze ist ein Ü berströinventil <B>0'.</B> gemäss früheren Vorschlägen eingeschaltet. Dieses Überströniventil steht gleich wie das genannte Ventil l unter der Einwirkung des Druckes Pi; hierbei ist aber durch die Wahl von verschiedenen Federn, oder durch me chanischen Zusammenbau der beiden Ventile dafür gesorgt, dass sich das Ventil<B>01,</B> erst bei etwas erhöhtem Leitungsdrucke zu öffnen anfängt.
In dem Falle zum Beispiel, wo das Sicherheitsventil des Kessels mit 25 Atmo sphären abbläst, kann das Ventil V derart eingestellt werden, dass sich dasselbe bei 24,4 kg zu schliessen beginnt und bei 24,6 kg vollständig geschlossen ist, während das Über- strömventil 0i, sich bei 24,6 kg zu öffnen beginnt und bei -24,8 kg vollständig geöffnet ist.
Schliesslich ist ein Reduktionsventil Ri, mit dem Überströmventil im Nebenschluss ein geschaltet, welches Ventil Ri, mit dem Re duktionsventil R,,3 derart zusammenwirkt, dass dasselbe erst öffnet, wenn das letztere voll ständig offen steht, das heisst, wenn der Druck in der Leitung der Papiermaschine unter 0,5 kg gesunken ist.
An die Primärleitung ist noch ein Dampf verbraucher rti angeschlossen, welcher bei spielsweise aus einem Sulfitkocher S mit einem Dampfverbrauch A, bestehen kann. Dieser Verbraucher -4i ist aber in manchen Anlagen nicht vorhanden.
Die in Fig. 1 skizzierte Einrichtung gleicht alle Variationen im Primärnetze aus, welche Variationen durcheine VermehrungoderHerab- setzung des Dampfverbrauches Uli oder von Schwankungen in der Zufuhr von Brenn stoff verursacht werden können. Die letzt genannten Schwankungen können beispiels weise durch Schlackenbildung hervorgerufen werden. Schwankungen treten auch auf bei der Zufuhr von Speisewasser zum Kessel usw. Sogar bei völlig normalem, von den genann ten Einwirkungen ungestörten Betriebe ist durch Messungen nachgewiesen worden, dass prozentual sehr grosse Schwankungen auf treten können.
Aber auch in denjenigen Fäl len, wo Wärme, beziehungsweise Brennstoff zur Heizung des Kessels nur intermittierend zur Verfügung steht, zum Beispiel wenn es sich um Hochofengase, Abwärme von Öfen und in gewissen Fällen, um elektrisch er zeugte Wärme handelt, dient die hier ent worfene Einrichtung dazu, den Primärdruck P, völlig konstant zu erhalten, und gleichzeitig alle entstehenden Möglichkeiten zur Kraft erzeugung auszunutzen.
Den gleichen Zweck erfüllt die Einrich tung bei Schwankungen im Kraftverbrauch K des Generators G und schliesslich auch bei Schwankungen des sekundären Dampfver brauches As.
Es sei nun angenommen, dass beispiels weise der primäre Dampfverbrauch .A1 etwas nachlässt, oder was dasselbe ist, die Brenn stoffzufuhr etwas vergrössert wird, dann steigt der Druck Pi ein wenig und das Ventil V wird durch den Kolben .F' in entsprechendem Grade geschlossen. Infolgedessen wird die zum Niederdruckteil der Turbine strömende Dampf menge und folglich auch die Umlaufzahl der Turbine vermindert; wodurch der Zentrifugal regler C geöffnet wird und mehr Dampf aus dem Primärnetze zum Hochdruckteile strömen lässt.
Der überschüssig gewordene Dampf im Primärnetze wird hierauf aus dem Hochdruck teil H in das Akkumulatornetz zusammen mit derjenigen Dampfmenge abgeleitet, die durch das Ventil V von dem Niederdruck teile abgesperrt wird. Wird der Akkumulator während diesem Vorgang geladen, so wird also die Lademenge etwas vergrössert. Wird der Akkumulator dagegen entladen, so strö men die betreffenden Dampfmengen in das Sekundärnetz La über und setzen die Ent ladung herab.
Es geht somit hieraus hervor, dass, falls der Dampfverbrauch auf derPrimär- seite vermindert wird, der Überschuss an Dampf dem Akkumulatornetz zugeführt wird,. wobei dieser Dampf durch den Hochdruck teil H geleitet wird und somit zur Kraft erzeugung dient, während der Niederdruck teil L in entsprechendem Grade entlastet wird.
Wird Ai vergrössert, bezw. die Brennstoff zufuhr vermindert, so entsteht selbstverständ lich eine entgegengesetzte Wirkung.
Es sei nun vorausgesetzt, dass die Kraft K etwas vergrössert wird, dann sinkt die. Um laufzahl und der Zentrifugalregler C lässt mehr Dampf in den. Hochdruckteil hineinströmen. Infolgedessen sinkt - der- Primärdruck Pi und nun öffnet sich das Ventil V und lässt mehr Dampf in den Niederdruckteil hineinströmen.
Demzufolge wird die Umlaufzahl der Turbine wieder etwas gesteigert, der Zentrifügalregler C schliesst somit aufs neue, und ist es klar, dass das Gleichgewicht erst dann erreicht wird, wenn der gesteigerte Kraftbedarf durch Dampf aus dem Akkumulatornetze L & gedeckt wird, wobei dieser Dampf durch das Ventil V dem Niederdruckteil L zuströmt. Es ist wohl zu bemerken, dass der Dampf, der in dieser Weise aus dem Akkumulatornetze nach dem Niederdruckteil geführt wird, vorher schon den Hochdruckteil durchströmt und dort nütz liche Arbeit abgegeben hat. Analog wirkt die Einrichtung, wenn der Kraftverbrauch nach lässt.
Es ist schliesslich leicht zu ersehen, dass eventuelle Schwankungen im sekundären Dampfverbrauche A2 von dem Akkumulator unmittelbar ausgeglichen werden, ohne dem Kessel fühlbar zu werden.
Dieselbe Schaltung, die oben beschrieben ist, kann auch für den Fall Verwendung finden, dass<B>Al</B> oder A2 oder beide gleich Null sind. Der letztere Fall entspricht der Anordnung einer Dampfkraftanlage ohne Dampfabzweigung. Diese Anordnung kommt zur Anwendung zum Beispiel in Gemeinde- Elektrizitätswerken und ähnlichen Anlagen, in Hüttenanlagen, Bahnkraftanlagen usw. zwecks Ausgleichens von Belastungsschwankungen.
Solche Turbinenänlagen ohne Dampfabzwei gung sind ferner sehr vorteilhaft in Eisen industrien mit Hochofenanlagen zurn Ausglei chen des zur Verfügung stehenden Hochofen gases und des Kraftverbrauches, indem zur Deckung der Mindestbelastung eine Gaskraft maschine und zur Deckung derHöchstbelastung eine solche Turbinenanlage verwendet wird.
In diesen Fällen fällt selbstverständlich das Reduktionsventil Ra, fort. Oftmals kann der Niederdruckteil mit Vorteil von dem Hoch druckteil abgetrennt werden. Letzterer kann aus einer Kolbenmaschine, der Niederdruck teil dagegen aus einer oder mehreren Dampf turbinen bestehen.
In Fig. 2 ist eine andere Schaltungsweise des Akkumulators gezeigt. Nach Fig. 2 ist nämlich der Akkumulator nicht wie im ersten Falle mit dem Niederdrucknetz parallelge schaltet, so dass von dem Akkumulator Dampf auch zum Niederdruckteil der Turbine ge liefert werden kann, sondern der Akkumu lator ist an ein Netz angeschlossen, dessen Druck niedriger ist als der Anzapfdruck.
Bei derartigen Anlagen kann zum Beispiel der höhere Anzapfdruck in Papiermaschinen, Diffuseuren oder dergleichen und der niedri gere Druck in Bleichereien, Trockenanlagen, Färbereien und dergleichen verwendet werden.
In der Anzapfleitung L2 der Turbine herrscht nur ein Druck von 2 kg, welcher Druck kon stant erhalten bleibt teils durch das Über- strömventil 0=, und teils durch das Reduk tionsventil Ri2, welche Ventile infolge gegen seitiger mechanischer Verbindung oder infolge verschiedener Federbelastung derart arbeiten, dass höchstens nur eines der Ventile offen stehen kann, nämlich das Reduktionsventil bei etwas niedrigerem Drucke und das Über strömventil bei etwas höherem Drucke in der Leitung L2 a. Desgleichen ist ein Reduk tionsventil Ri,
zwischen der Primärleitung und der Akkumulatorleitung La vorgesehen. Dieses Reduktionsventil ist wieder mit dem Reduktionsventil Ra, in der Entladeleitung des Akkumulators derart verbunden, dass das selbe öffnet, erst nachdem das letztere voll ständig geöffnet ist, und der Akkumulator somit gänzlich entladen ist. Der Akkumulator druck wechselt zwischen 2 und 0,5 kg. Wenn erwünscht, kann der Höchstdruck des Akku mulators selbstverständlich niedriger als der Druck in der Leitung L2 gewählt werden.
In Fig. 3 ist derselbe Erfindungsgedanke an einer Anlage mit zwei Anzapfdrucken für den Dampf angewandt worden; derartige An lagen kommen in der chemischen Industrie immer häufiger vor. Die betreffende Figur zeigt als Beispiel einen in der Sulfitfabrik vorkommenden Fall; Dampf wird teils unter einem Druck von 5 kg nach Sulfitkochern ,S, und teils unter einem Drucke von 0,5 kg nach Papiermaschinen lIT abgezapft. Ausser dem wird Dampf gegebenenfalls unmittelbar aus der Nesselleitung L, nach einem Kocher U fär sehr hohen Druck geleitet.
Zwischen den verschiedenen Netzen ist eine Anzapfturbine mit Hoch-; Mittel- und Niederdruckteil angeordnet, welche Teile im vorliegenden Falle auf ein und derselben Welle sitzen. Der Hochdruckteil ist mit H, der Mitteldruckteil mit 11-7e und der Nieder druckteil mit L bezeichnet. Hoch- und Mittel druckteil bilden GTegendruckmaschinen, die durch Anzapfleitungen mit den Leitungs netzen L2 und L"1;1, verbunden sind.
Vor dem Hochdruckteile ist wie früher ein Zentrifugal- regler Ci, zwischen den Hochdruck- und Mittel druckteilen ein Überströmventil 02m und ein Zentrifugalregler C2, und zwischen den Mittel druck- und Niederdruckteilen ein Ventil V, welches mittelst eines Kolbens F von dem Kesseldrucke geregelt wird, sowie auch ein Zentrifugalregler Cs angeordnet.
Zwischen den Hochdruck- und Mitteldrucknetzen sind ein Überströmventil 012 und ein Reduktions ventil R12 angebracht; in derselben Weise sind zwischen den Mittel- und Niederdruck netzen ein Überströmventil 02, und ein Re duktionsventil R2, vorgesehen.
Die Arbeitsweise dürfte ohne weiteres aus dem vorhergehenden verständlich sein. Es sei nur bemerkt, dass der Zentrifugalregler Ci für normale Umlaufzahl gebaut ist, während C2 und Cs auf eine etwas höhere Umlaufzahl eingestellt sind. Desgleichen arbeitet das Über- strömventil 0,2 erst bei etwas höherem Drucke als -das Ventil V. Das Überströmventil 02" ist auf einen etwas höheren Druck als 02m und letztere seinerseits auf einen etwas höheren Druck als das Reduktionsventil R12 eingestellt.