DE1526955C - Einrichtung zur Vorwärmung und Entga sung von Kesselspeisewasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vorwärmung und Entgasung von Kesselspeisewasser.

Bei derartigen bekannten Einrichtungen wird das Wasser in einem unter Druck oder Vakuum stehenden Speisewasserbehälter versprüht, in dem das Wasser in einer ersten Behandlungsstufe in einem Sprühraum unter gleichzeitiger Erwärmung und teilweiser Entgasung verteilt und nach Erreichen des Sammelraumes in einer Hauptbehandlungsstufe durch Dampf weiter entgast wird.

Das Wasser muß dem Sprühraum mit einem größeren Druck als der Dampfdruck zugeführt werden, damit eine Versprühung erfolgen kann. Bei den bekannten Ausführungsformen muß der Druck des Wassers auf den maximalen Durchsatz abgestimmt werden, woraus sich ergibt, daß diese bekannten Entgasungseinrichtungen nur bei konstanten Betriebsverhältnissen eine ideale Entgasung gewährleisten. Bei auftretendem Lastabfall und der dadurch bedingten Verringerung der zuzuführenden Wassermenge erfolgt keine ausreichende Entgasung mehr, da bei dem konstanten Querschnitt der Sprühöffnungen sich die Kontaktfläche und die Kontaktzeit zwischen dem versprühten Wasser und dem Dampf- während des Sprühvorganges ebenfalls verringert. Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtungen.

Zur befriedigenden Entgasung und Wasserverteilung im Sprühraum ist es erforderlich, daß stets die gleiche Differenz zwischen dem Dampfdruck und dem Druck des aus den Sprühöffnungen austretenden Wassers besteht. Zur Erzielung einer optimalen Arbeitswelse bei sämtlichen auftretenden Belastungsbereichen ist es daher notwendig, diese Druckdifferenz stets gleich zu halten. Es ist nun schon eine Entgasungseinrichtung bekannt. geworden, bei der auf dem Speisewasserbehälter eine das zugeführte Wasser aufnehmende Kammer angeordnet ist, die mit dem Speisewasserbehälter über einen Kolbenschieber verbunden ist, der auf der oberen Seite von dem Druck des zugeführten Wassers und auf der unteren Seite von dem im Sprühraum herrschenden Dampfdruck und dem dem Wasserdruck entgegengesetzt gerichteten Druck einer Feder beaufschlagt ist. Bei Steigen des Wasserdruckes in der Kammer verstellt sich der Kolbenschieber in axialer Richtung und gibt hierbei eine oder mehrere übereinanderliegende Reinen von Wasserdurchtrittsöffnungen frei, durch die das Wasser in den Sprühraum verspritzt wird. Hierbei steht der Kolbenschieber unter der Wirkung eines dem Wasserdruck entgegengesetzten, aus dem Dampfdruck und dem Federdruck resultierenden Druckes, wobei der Federdruck durch, ein Handrad verstellbar ist. Durch die Anordnung der mit dem Handrad verstellbaren Feder soll erreicht werden, daß die Druckdifferenz zwischen dem aus den Sprühöffnungen austretenden Wasser und dem Dampf für sich ändernde Betriebszustände gleichgehalten wird. Bei Änderungen in der Belastung ist es also erforderlich, daß beim Auftreten einer solchen Änderung mit dem Handrad der auf den Kolbenschieber wirkende Druck nachreguliert wird. Eine derartige Nachregulierung ist von Hand bei größeren Änderungen in der Belastung möglich, jedoch wegen des Handbetriebes unbefriedigend. Selbst wenn man unterstellt, daß bei Auftreten von starken Belastungsschwankungen eine Regulierung des auf den Kolbenschieber wirkenden Federdruckes möglich ist, ergibt sich bei geringen, durch das Handrad nicht nachregulierbaren Belastungsschwankungen zufolge der eintretenden Längenänderung der Feder durch die Selbstverstellung auf Grund des sich ändernden Wasserdruckes immer ein unterschiedlicher Differenzdruck, da die Feder, die den Druck von dem Handrad auf den Kolbenschieber überträgt, beispielsweise bei steigendem Wasserdurchsatz auf Grund der Federcharakteristik einen höheren Wasserdruck erfordert. Aus diesem Grunde ist daher

ίο auch diese bekannte Einrichtung wenig befriedigend. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der eine Gewähr dafür gegeben ist, daß unabhängig von der jeweils wechselnden Belastung stets der gleiche Differenzdruck selbsttätig aufrechterhalten und somit eine befriedigende Wasserverteilung, und Wasserentgasung bei Änderungen der Belastung, d. h. bei Änderung der Wasserzufuhr gewährleistet ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verbindungsstange einen im oberen Bereich der Wasserkammer angeordneten, dichtend an der Kammerinnenwandung anliegenden, einen gegenüber dem Durchmesser des Kolbenschiebers geringeren Durchmesser aufweisenden Steuerkolben besitzt und der oberhalb des Steuerkolbens liegende Kammerraum mit dem der Entgasung dienenden Dampf gespeist wird, und daß an dem Gehäuse der Wasserkammer ein zweiarmiger, um einen Drehpunkt schwenkbarer Hebel angeordnet ist, der mit seinem einen Arm an der Verbindungsstange angreift und auf seinem anderen, außerhalb der Wasserkammer liegenden Arm ein verschiebbares Gewicht trägt.

Durch den geringeren Durchmesser des Steuerkolbens gegenüber dem Kolbenschieber wird das Kolbensystem auf einen bestimmten Differenzdruck ausgelegt. Da zur Verspritzung der Wasserdruck den Dampfdruck übersteigen muß, liegt auf dem Kolbenschieber ein größerer Wasserdruck als auf dem Steuerkolben, so daß sich ein Druckunterschied ergibt. Die durch Verschiebung einstellbare Gewichtsbelastung wirkt dem auf Grund der verschieden großen Flächen von Kolbenschieber und Steuerkolben vorgegebenen Differenzdruck entgegen und entlastet das Kolbensystem vollständig. Die geringste Druckänderung in der ,Wasserkammer bei Belastungsschwankungen ändert wiederum den Unterschied der auf dem Kolbenschieber und dem Steuerkolben herrschenden Drücke, so daß beispielsweise bei eintretender Erhöhung der Wasserbelastung sich der Kolbenschieber weiter nach unten bewegt und weitere Austrittsöffnungen für das Wasser freigibt, und zwar, solange, bis der Kolbenschieber sich durch die größere austretende Wassermenge wieder im Gleichgewicht befindet. Auf diese Weise wird eine selbsttätige Gleichhaltung der Druckdifferenz zwischen dem aus den Sprühöffnungen austretenden Wasser und dem im Sprühraum herrschenden Dampfdruck unabhängig von dem Belastungszustand erreicht.

Bei einem Ventil für einen mit einer Pumpe ausgestatteten Dampfwasserableiter ist es bereits bekannt, an dem Ventilstößel eine Membrane anzuordnen, so daß in dem Ventilgehäuse zwei durch die Membrane getrennte Kammern entstehen, von denen die eine an die Pumpenleitung angeschlossen ist, während die andere über eine Nebenleitung unter dem Dampfdruck steht. Auf diese Weise hält die den Ventilstößel beaufschlagende Feder diesen bei Normalbetrieb, d. h. bei Nichtanfall von Wasser, in

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Schließstellung. Beim Anfall von Wasser wird durch beispielsweise können sie rechteckig oder vieleckig die Pumpe der Druck in der unteren Ventilkammer ■ sein.

erhöht, so daß das Ventil sich öffnet. Wegen der Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin,

anderen Problemstellung kann der Durchschnitts- daß sich die Durchbrechungen über einen Teil des fachmann aus dieser bekannten Ventilanordnung kei- 5 Umfanges des Kolbenschiebers bzw. der Wassernen Hinweis auf die Lösung der der Erfindung kammer erstrecken. Ein weiteres Kennzeichen besteht zugrunde liegenden Aufgabe entnehmen. noch darin, daß eine die Wasserkammer im unteren

Die meisten Anlagen, die mit entgastem Kessel- Bereich umschließende, nach dem Sprühraum des speisewasser versorgt werden, weisen einen gleich- Speisewasserbehälters offene, mit einer zur Abfühbleibenden Dampfdruck auf. Um auch bei Anlagen, io rung. der Brüden dienenden Leitung ausgestattete die einem wechselnden Dampfdruck unterliegen, die Ringkammer vorgesehen ist. Die erfindungsgemäß anselbsttätige Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zu geordnete Ringkammer bedingt eine zusätzliche Vorgewährleisten, besteht die Erfindung weiter darin, daß wärmung des in der Wasserkammer aufgenommenen, der Steuerkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, zu entgasenden Speisewassers und die Brüdenabfühdessen dem oberen Kammerraum zugekehrter Kolben- 15 rung an zentraler für die Entgasung wirksamster teil den gleichen Durchmesser aufweist wie der Stelle innerhalb des Dampfraumes. Kolbenschieber, und daß die Wasserkammer im Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausfüh-

Bereich des Kolbenraumes einen Stutzen aufweist. rungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung, Auf Grund der Tatsache,, daß der Steuerkolben als und zwar

Stufenkolben ausgebildet ist und in seinem dem obe- 20 F i g. 1 Darstellung der mit dem erfindungsgemäßen ren mit dem Dampf beschickten Kammerraum zu- Kolbensystem ausgestatteten Wasserkammer, gekehrten Kolbenteil den gleichen Durchmesser auf- Fig. 2 Darstellung gemäß Fig. 1, wobei der

weist wie der Kolbenschieber, wirkt sich ein wech- Steuerkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, selnder Dampfdruck auf die Verstellung des Kolben- F i g. 3 Darstellung gemäß F ί g. 1 mit einer rohr-

systems nicht aus, da bezüglich des Dampfdruckes 35 förmigen Verbindungsstange des Kolbensystems und das Kolbensystem sich stets im Gleichgewicht befin- einer Brüdenkammer sowie det. Hier erfolgt die selbsttätige Einregulierung des · F i g. 4 bis 7 verschiedene Ausführungsformen der Kolbensystems in Abhängigkeit von den Belastungs- Kolbenschieber und der Wandung der Wasserschwankungen, also dem unterschiedlichen Zufluß kammer.

des Speisewassers zur Wasserkammer, unabhängig 30 Wie F i g. 1 zeigt, ist auf der Oberseite eines Speisevon dem schwankenden Dampfdruck. . * Wasserbehälters 1 eine Wasserkammer 2 angeordnet.

Die durch den Stufenkolben zwischen Dampf- und der durch die Leitung 3 das zu entgasende Wasser Wasserraum gebildete Kolbenkammer steht unter zufließt. Die Wasserkammer 2 besitzt an ihrem unteeinem konstanten Druck, der kleiner als der Wasser- -^ ren, in den Speisewasserbehälter 1 mündenden Ende druck sein muß, da er den für die Versprühung fest- 35 einen Kolbenschieber 4, der mit mehreren Reihen zulegenden Differenzdruck im Zusammenwirken mit übereinanderliegender Durchbrechungen 5 versehen der Dimensionierung der Kolbenflächen bestimmt. ist. Der Kolbenschieber 4 gleitet in dem unteren Ende Die Einrichtung kann so durch Änderung des Kolben- der Seitenwand der Wasserkammer 2. Wenn der kammerdruckes und Tarierung über die Gewichts- Kolbenschieber 4 sich nach unten bewegt, werden belastung auf jeden anderen Differenzdruck eingestellt 40 eine oder mehrere Reihen von Durchbrechungen 5 werden. frei, so daß das Wasser aus der Wasserkammer 2 in

Die Erfindung kennzeichnet sich weiter dadurch, den Sprühraüm 1 α des Speisewasserbehälters 1 ausdaß eine vom Deckel der Wasserkammer zum Sprüh- gesprüht wird und auf den Wasserspiegel 6 fällt. Der raum des Speisewasserbehälters führende Verbin- Kolbenschieber 4 besitzt eine Verbindungsstange 7,· dungsleitung vorgesehen ist. In weiterer Ausbildung 45 die mit einem im oberen Bereich der Wasserkammer 2 der Erfindung kann die Verbindungsstange aus ejnem angeordneten Steuerkolben 8 fest verbunden ist, der oder mehreren oberseitig und unterseitig offenen einen ' geringeren Durchmesser aufweist als der Rohren bestehen. Der Dampf tritt hierbei von dem Kolbenschieber 4 und in einer diesem Durchmesser . Sprühraum des Speisewasserbehälters durch das angepaßten Wandung 9 der Wasserkammer 2 gleitend offene Rohr in den oberen Kammerraum der Wasser- 50 geführt ist. Die Wasserkammer 2 ist durch einen kammer über und dient hierbei zur Vorwärmung des Deckel 10 verschlossen, in dem eine Leitung 12 anin der Wasserkammer befindlichen Wassers. geordnet ist, die in den Sprühraum 1 α des Speise-

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht Wasserbehälters 1 führt. Der Steuerkolben 8 bildet darin, daß am Deckender Wasserkammer ein Stutzen einen zwischen ihm und dem Deckel 10 liegenden für die Zufuhr von Frischdampf angeordnet ist. 55 oberen Kammerraum 11, in den über die Leitung

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vorzugsweise der im Sprühraum 1 α befindliche Dampf strömt. Die geeignet für die Vorwärmung und Entgasung von Verbindungsstange 7 besitzt einen Flansch 13, an dem Kesselspeisewasser. Sie kann jedoch auch in vorteil- ein Hebel 14 angelenkt ist, der um einen Drehpunkt hafter Weise für alle Zwecke angewendet werden, bei 15 schwenkbar ist, welcher in einem Lagerbock denen Wasser in einem unter beliebigem Druck oder 60 der Wasserkammer 2 liegt. Auf dem freien Ende des Vakuum stehenden Behälter oder auch außerhalb von Hebels 14 ist ein verschiebbares Gewicht 17 anBehältern versprüht wird, beispielsweise zur Ozonung geordnet.

und zur Belüftung für die Enteisenung oder Entsäue- . Gemäß Fig. 2 ist der Steuerkolben als Stufenrung des Wassers. kolben mit einem unteren Kolbenteil 18 und einem

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der 65 oberen Kolbenteil 19 ausgebildet. Der obere Kolben-Steuerkolben als Membran ausgebildet sein. Der teil 19 entspricht in seinem Durchmesser dem Durch-Steuerkolben oder die Membrane können selbst- messer des Kolbenschiebers 4, während der untere verständlich verschiedene Flächenformen besitzen, Kolbenteil 18 einen geringeren Durchmesser besitzt

und in einem, eingeengten Wandungsteil der Wasserkammer 2 geführt ist. Die Kolbenteile 18,19 schließen zwischen sich einen Kolbenraum 20 ein, der einen Stutzen 21 besitzt, welcher zu einer Druckquelle führt.

Im übrigen entspricht die Fig. 2 der vorbeschriebenen Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung gegenüber der F i g. 1, die darin besteht, daß die Verbindungstange aus einem ober- und unterseitig offenen Rohr 22 besteht. Auch ist in dem Deckel 10 der Wasserkammer 2 ein Stutzen 23 zur Zufuhr von Frischdampf angeordnet. Im unteren Bereich der Wasserkammer 2 ist eine diese umschließende, nach dem Sprühraum la des Speisewasserbehälters 1 offene Ringkammer 24 angeordnet, die eine Abflußleitung 25 für die in dem Sprühraum 1 α entstehenden Brüden besitzt. Es ist selbstverständlich, daß bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 auch der als Stufenkorben 18,19 ausgebildete Steuerkolben Anwendung finden kann.

Die F i g. 4 zeigt das untere. Ende der Wasserkammer 2, in der mehrere übereinanderliegende Rei- ' hen von Durchbrechungen 27 im Bewegungsbereich eines Kolbenschiebers 26 angeordnet sind, wobei die zylindrische Wandung des Kolbenschiebers geschlossen ausgebildet ist. Die F i g. 5 entspricht der F i g. 4 mit der Ausnahme, daß hier ein Kolbenschieber 28 vorgesehen ist, der die Außenwandung der mit den Durchbrechungen 27 versehenen Wasserkammer 2 übergreift.

Die Fig. 6 entspricht der Fig. 5 mit dem Uriterschied, daß hier ein übergreifender Kolbenschieber 29 Anwendung findet, in dessen zylindrischen Seitenwänden übereinanderliegende Reihen von Durchbrechungen 5 angeordnet sind, während die Wandung der Wasserkammer 2 geschlossen ist. Die F i g. 7 zeigt eine andere-Abwandlung, bei der ein Kolbenschieber 32 vorgesehen ist, der mit seiner Stirnfläche 30 die Öffnung der Wasserkammer 2 übergreift; der Kolbenschieber 32 besitzt einen aufrecht stehenden Rand 31, in dessen Umfang düsenartige Durchtrittsöffnungen 31 α für das Wasser vorgesehen sind.

Claims (8)

Patentansprüche: 45

1. Einrichtung zur Vorwärmung und Entgasung von Kesselspeisewasser durch Versprühen des Wassers in einem unter Druck oder Vakuum stehenden Speisewasserbehälter, in dem das- Wasser in einer ersten Behandlungsstufe in einem Sprüh raum unter gleichzeitiger Erwärmung und· teilweiser Entgasung verteilt und nach Erreichen des Sammelraumes in einer Hauptbehandlungsstufe durch Dampf weiter entgast wird, wobei auf dem Behälter eine der Zuführung des Wassers dienende Kammer angeordnet ist, die mit dem Behälter durch einen auf einer Seite von dem Druck des zugeführten Wassers, auf der anderen Seite von dem im Behälter herrschenden Dampfdruck beaufschlagten, übereinanderliegende Reihen von. Durchbrechungen freigebenden oder verschließenden Kolbenschieber verbunden ist, der eine axial gerichtete Verbindungsstange trägt, die unter der Wirkung einer einstellbaren, der Öffnungsrichtung entgegengesetzten Kraft steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (7) einen im oberen Bereich der Wasserkammer (2) angeordneten, dichtend an der Kammerinnenwandung anliegenden, einen gegenüber dem Durchmesser des Kolbenschiebers (4) geringeren Durchmesser aufweisenden Steuerkoliben (8) besitzt und der oberhalb des Steuerkolbens (8) liegende Kammerraum (11) mit dem der Entgasung dienenden Dampf gespeist wird und daß an dem Gehäuse der Wasserkammer (2) ein zweiarmiger, um einen - Drehpunkt (15) schwenkbarer Hebel (14) angeordnet ist, der mit seinem einen Arm an der Verbindungsstange (7) angreift und auf seinem anderen, außerhalb der • Wasserkammer (2) liegenden Arm ein verschiebbares Gewicht (17) trägt (Fi g. 1).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der. Steuerkolben als Stufenkolben (18,19) ausgebildet ist, dessen dem oberen Kammerraum zugekehrter Kolbenteil (19) den gleichen Durchmesser aufweist wie der Kolbenschieber (4), und daß die Wasserkammer (2) im Bereich des Kolbenraumes (20) einen Stutzen (21) aufweist (F j g. 2).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Deckel (10) der Wasserkammer (2) zum Sprühraum (la) des Speisewasserbehälters (1) führende an sich bekaniite Verbindungsleitung (12) vorgesehen ist (Fig.l).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange aus einem oder mehreren, oberseitig und unterseitig offenen Rohren (22) besteht (F i g. 3).

5. Einrichtung nach Anspruch 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (10) der Wasserkammer (2) ein Stutzen (23) für die Zufuhr von Frischdampf angeordnet ist (F i g. 3).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben als Membran ausgebildet ist. '

. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchbrechungen : (5, 27, 31a) über einen Teil des Umfanges des Kolbenschiebers (4, 29, 32) bzw. der Wasserkammer (2) erstrecken (Fig. 4 bis 7).

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Wasserkammer (2) im unteren Bereich umschließende, nach, dem . Sprühraum (1 α) des Speisewasserbehälters (1) offene, mit einer zur Abführung der Brüden dienenden Leitung (25) ausgestattete Ringkammer (24) vorgesehen ist (F i g. 3). * ■ *

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen