DE15336C - Regulirapparat für Dampfkesselspeisung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die nachstehendbeschriebenenRegulirapparate bezwecken, die Menge des einem Dampfkessel durch eine Speisevorrichtung (Pumpe etc.) zugeführten Wassers derart zu reguliren, dafs die Speisung stets dem Dampfverbrauch proportional geschieht und ein vorgeschriebener Normalwasserstand im Kessel eingehalten wird.

Diese Regulirapparate bestehen aus dem eigentlichen Wasserstandsregulator und einem Hülfsapparat, dessen Thätigkeit darin besteht, dafs wenn der Wasserstandsregulator den Zuflufs von Speisewasser nach dem Kessel absperrt, die Speisepumpe aber in Thätigkeit bleibt, den Druck des von letzterer gelieferten Wassers so zu reguliren, dafs derselbe den Dampfdruck nur um eine gewisse, nahezu constante Gröfse überschreitet.

Fig. ι stellt einen Wasserstandsregulator in Verbindung mit einem Druckregulator Fig. 2 und dem zu speisenden Dampfkessel Fig. 3 dar.

Der gezeichnete Wasserstandsregulator besteht aus drei über einander stehenden Gefäfsen, deren unterstes das Schwimmergefäfs ί ist. Dasselbe ist oben mit einem vom Normalwasserstand des zu speisenden Kessels ausgehenden Dampfrohr α und unten mit dem vom Reguiirapparat nach dem Dampfkessel führenden Stück des Speiserohres b verbunden. Der aus α tretende Dampf strömt über dem durchlöcherten Kupferblech c aus. Im Schwimmergefäfs s kann ein beliebiger Schwimmer angewendet' werden; der Erfinder zieht jedoch die Anwendung eines besonderen Schwimmoder Steuerapparates vor, welcher durch den Dampfdruck niemals undicht werden kann, und welcher aus einem unten geschlossenen Topf m von schwacher Wandstärke (aus Kupferblech) und einem möglichst schweren, daher am besten aus Blei zu fertigenden Vollkörper η besteht. Topf und Bleigewicht hängen an den Enden eines Hebels h, dessen mittlere Drehaxe in einem Träger k gelagert ist. Der Topf m ist stets wassergefüllt. Der Bleicylinder η wird so schwer gemacht, dafs er einestheils den Topf m in die Höhe zieht, wenn das Schwimmergefäfs s mit Wasser gefüllt ist, anderentheils aber von dem wassergefüllten Topf angehoben wird, wenn das Schwimmergefäfs wasserleer ist. Somit steht der Topf m hoch oder tief, je nachdem das Schwimmergefäfs wassergefüllt oder leer ist, und infolge der gezeichneten Rohrverbindungen mit dem Dampfkessel findet dies statt, je nachdem der Wasserstand im Kessel über oder unter der Mündung des Rohres α steht. Der ganze Schwimmermechanismus nimmt aber infolge der Anordnung des Bleicylinders innerhalb des Topfes m nicht mehr Platz ein, als ein Hohlschwimmer von gleicher Gröfse mit dem Topf m einnehmen würde.

Auf der Axe, an welcher der Topf m hängt, ruht die verlängerte Ventilstange eines ganz oder nahezu entlasteten Ventils v, welches sich in dem über dem Schwimmergefäfs angeordneten Regulirventilgefäfs r befindet. Je nachdem der. Topf m hoch oder tief steht, hält er also das Ventil ν geschlossen oder offen, e ist das von der Speisepumpe kommende Druckrohr, in welchem stets ein Ueberdruck über die Kesselspannung herrscht, wenn υ geschlossen ist. Ist ν offen, so fliefst das Speisewasser, von e kommend, durch das Regulirventil ν und geht auf der entgegengesetzten Seite von r

durch das Speiserohr b nach dem Dampfkessel. Ist ν geschlossen, so kann kein Speisewasser nach dem Dampfkessel strömen.

Es ist ferner i ein kleines Rohr, durch welches, wenn gespeist wird, gleichzeitig ein Dampfstrahl von ί nach r übertritt und sich in dem durch r fliefsenden Speisewasser condensirt.

Durch diese letztere Einrichtung werden drei wesentliche Zwecke erfüllt: erstens wird durch i die etwa in ί sich ansammelnde Luft beständig abgeführt, zweitens bringt der durch i strömende kleine Dampfstrahl ein Geräusch hervor, welches dem Heizer anzeigt, dafs der Apparat speist, und drittens liefert das Röhrchen i den Dampf zur Hervorbringung eines Warnungssignales, wenn aus irgend einer Ursache bei gesunkenem Wasserstand die Zuführung von Speisewasser zum Dampfkessel unterbleibt. Ein Röhrchen i von io mm lichter Weite ist vollkommen ausreichend, um obige Zwecke zu erfüllen.

Anstatt eines einzigen Röhrchens i kann man auch mehrere anordnen oder an Stelle derselben blos Löcher in die Scheidewand zwischen ReguHrgefäfs und Schwimmergefäfs bohren, oder man kann die Büchse, durch welche die nach unten verlängerte Spindel des Ventils ν geht, so grofs ausbohren, dafs für obige Zwecke genügend Dampf neben der Spindel überströmt, oder man kann auch das Ventil selbst in seiner Axenrichtung durchbohren. Wesentlich ist, dafs in das dem Kessel zugeführte Speisewasser hier nur wenig Dampf eintritt, der nicht im Stande ist, das Wasser so zu erhitzen, dafs sich Niederschläge bilden, welche die Beweglichkeit des Regulirventils sehr bald hindern würden, der aber genügend ist, um ein Warnungssignal zu geben, sobald im Dampfkessel Wassermangel eintritt. Hört aber die Speisung auf, weil der Normalwasserstand erreicht ist, so hört auch der Dampfzutritt durch i auf, weil sich dann das Gefäfs ί mit Wasser füllt.

Es empfiehlt sich, i so auszuführen, dafs der durch dasselbe strömende Dampf das Wasser durch ein Düsensystem allmälig ansangt. Fig. 4 stellt ein solches Rohr dar, in welches durch α der Dampf eintritt und durch seitliche Oeffnungen b das Wasser den im Innern befindlichen Düsen zugeführt wird. Läfst man nämlich den Dampf durch ein einfaches gerades Rohr übertreten, so verursacht derselbe beim Eintritt ins Wasser ein unangenehm knatterndes Geräusch, dies wird durch die Anordnung eines Düsenaufsatzes in ein gleichmäfsiges Schnurren verwandelt.

Ueber dem Ventilgefäfs r befindet sich das Gefäfs w, welches der Erfinder Sicherheitsgefäfs nennt. Dasselbe steht durch Oeffnungen p beständig mit r in Verbindung. Ein Kupfersieb 0 verhindert, dafs etwa vom Speisewasser mitgeführte gröfsere Unreinheiten nach w gelangen. Die aus dem Speisewasser und dem durch i tretenden Dampf sich ausscheidende Luft gelangt aufsteigend in das Gefäfs w. In w befindet sich eine Schwimmvorrichtung, welche der Luft ein Auslafsventil öffnet, sobald der Wasserstand in ze/ infolge Ansammlung von Luft entsprechend gesunken ist. Es kann sich also niemals so viel Luft ansammeln, um Störungen in der Speiseleitung herbeizuführen.

Die Schwimmvorrichtung in ze/ kann ein Hohlschwimmer sein, der beim Sinken direct oder mittelst Hebelübersetzung das Auslafsventil öffnet. Der Erfinder zieht jedoch auch hier die Anwendung eines combinirten Schwimmers, bestehend aus einem wassergefüllten Blechgefäfs χ und einem Bleicylinder y, vor. Dieselben sind neben einander an die beiden Enden des Hebels ζ gehängt. Auf der Drehaxe von ζ sitzt ein kleines Excenter, welches das kleine Auslafsventil für die Luft öffnet, wenn χ sinkt, und schliefst, wenn χ steigt. Die Gewichte von χ und y sind natürlich wieder so bemessen, dafs bei wassergefülltem Gefäfs w das Blechgefäfs χ vom Bleicylinder emporgezogen wird, und umgekehrt bei wasserleerem Gefäfs w. Man kann hier anstatt eines Excenters auch irgend eine andere Uebertragung der Bewegung auf das Luftauslafsventilchen anwenden.

Um das Auslassen von Luft hörbar zu machen und somit anzuzeigen, dafs eine Speisepumpe zu viel Luft saugt, befindet sich über der Austrittsöffnung der Luft eine Pfeife q, welche beim Entweichen der Luft ertönt. Hierdurch wird diese Luftauslafsvorrichtung gleichzeitig zu einer Signalvorrichtung, welche Wassermangel anzeigt, indem nämlich in letzterem Falle der durch das Röhrchen i nach r und w übertretende Dampf das Wasser aus w verdrängt, die Schwimmvorrichtung umsteuert und durch die Pfeife ausströmend so lange ein andauerndes Signal giebt, bis dem Kessel wieder Wasser zugeführt wird. Der Austritt von Luft markirt sich dagegen jedesmal nur durch einen kurzen Pfiff. Will man auf dem Deckel von ze/ noch eine Signalpfeife mit schmelzbarem Pfropfen anordnen , so würde diese natürlich nur bei Wassermangel ein Signal geben.

Auf dem Deckel des Gefäfses w ist eine Stopfbüchse mit durchgehender Spindel g und Stellrad angeordnet. Diese Spindel g reicht durch w bis in das ReguHrgefäfs r, endigt über der Mitte des Ventils ν und ist so lang, dafs sie das Ventil ν offen hält und am Abschliefsen verhindert, sobald man g so weit niederschraubt, dafs der Ansatz « auf der unteren Führung der Spindel aufsitzt. Schraubt man dagegen die Spindel so weit in die Höhe, dafs, wie die Zeichnung angiebt, der obere Ansatz derselben innen an der Stopfbüchse anliegt, so ist der

Abstand zwischen dem Ende der Spindel g und dem Ventil ν genügend grofs, dafs das letztere ungehindert den Wasserzutritt zum Kessel abschliefsen kann. Diese Einrichtung der Spindel g bezweckt, die Regulirvorrichtung aufser Wirkung setzen zu können, ohne den Lauf des Wassers durch den Speiseregulator zu ändern. Es wird diese Vorrichtung benutzt, wenn man den Kessel über den normalen Wasserstand hinaus speisen will, oder wenn das Ventil ν sich einmal in seiner Abschlufsstellung festsetzen sollte.

Der vorstehend beschriebene Wasserstandsregulator kann unter Beibehaltung seiner wesentlichen Grundzüge noch mehrfach anders angeordnet werden.

Man kann das Schwimmergefäfs direct auf den Dampfkessel setzen, und zwar auf ein Standrohr, welches bis zum Normalwasserstand' reicht, und dann kann die hier gezeichnete Verbindung mit dem Speiserohr und dem ^Dampfrobr α wegfallen. Man kann ferner das Blechgefäfs m allein in dem Schwimmergefäfs ί belassen, die Axe desselben durch die Büchse im Boden des Regulirgefäfses r führen und den Hebel h erst im Regulirgefäfs anordnen und das an sein anderes Ende zu hängende Bleigewicht gleich mit dem Abschlufsventil ν verbinden. Dann erhält natürlich das Regulirgefäfs eine andere Gestalt. Die einfachste und zweckmäfsigste Anordnung ist jedoch nach Ansicht des Erfinders die gezeichnete.

Wenn der beschriebene Wasserstandsregulator sein Wasser von einer Hochdruckwasserleitung erhält, die gröfseren Druck hat als der Dampfkessel, so genügt er allein zur Erzielung einer gleichmäfsigen Speisung. Wenn jedoch die Kesselspeisung durch eine Pumpe oder ähnliche Speisevorrichtung erfolgt, welche fortarbeitet, auch wenn der Speiseregulator den Zugang des Wassers zum Dampfkessel abgesperrt hat, so ist noch ein Hülfsapparat nöthig, welcher verhütet, dafs eine schädliche Druckansammlung in den Druckrohren e der Pumpe eintritt. Man könnte hierzu ein Sicherheitsventil mit einer - den höchsten Dampfdruck etwas übersteigenden unveränderlichen Belastung anwenden. Der Erfinder verwendet jedoch einen neuen Apparat, dessen Belastung vom Dampfdruck des zu speisenden Kessels abhängt.

Fig. 2 stellt einen solchen Apparat dar,' den man Druckregulator nennen kann. Diese Anordnung ist für eine von der Maschine getriebene Speisepumpe oder für Dampfpumpen geeignet. Es ist γ ein Kolben, dessen Kolbenstange unten das Ventil ε trägt, welches ein Ablaufrohr verschliefst. Der Raum unter dem Kolben γ steht mit dem von der Pumpe kommenden Druckrohr e in Verbindung, der Raum über dem Kolben γ ist durch ein Rohr β mit dem Dampfraum oder Wasserraum des Kessels verbunden. Das Rohr β ist so geführt, dafs auch dann, wenn es vom Dampfraum des Kessels abgeht, sich condensirtes Wasser darin ansammeln mufs. So lange das Ventil ν des Speiseregulators offen ist, herrscht in der Druckrohrleitung e Kesseldruck, also auch unter dem Kolben γ. Das Ventil ε wird dann geschlossen gehalten. Sobald aber der Wasserstandsregulator durch Schliefsung von ν den Zutritt des Wassers zum Dampfkessel ganz oder theilweise absperrt, entsteht bei fortarbeitender Pumpe in der Druckrohrleitung und in dem mit ihr verbundenen Druckregulator ein Ueberdruck. Hat derselbe einen gewissen Ueberschufs über den im Dampfkessel herrschenden Druck erreicht, so hebt er den Kolben γ und damit das Ventil ε, welches nun das überschüssige Wasser ausläfst. Der Hahn η dient zur Hervorbringung einer die Bewegungen des Kolbens γ mäfsigenden Drosselwirkung. Der Ueberdruck im Druckregulator, bei welchem sich das Ventil ε öffnen soll, wird durch das Verhältnifs zwischen Kolbenfläche und Ventilfläche bestimmt. Ist z.B. der Durchmesser von γ ioo mm, der Durchmesser der Sitzfläche von ε 30 mm, so öffnet sich, wenn im Dampfkessel ein Druck von 5 Atmosphären herrscht, das Ventil ε bei ca. 5,49 Atmosphären Wasserdruck, und wenn im Dampfkessel nur eine Spannung von 2 Atmosphären vorhanden ist, so öffnet sich ε bei ca. 2,38 Atmosphären Wasserdruck. Diese dem Dampfdruck folgende veränderliche Ventilbelastung ist ein wesentlicher Vortheil, namentlich für Speisung mit Dampfpumpen, welche todte Punkte haben. Diese würden bei starker Abnahme des Dampfdruckes im Kessel zum Stillstand kommen, weil sie bei dem Widerstand, welcher durch das unveränderlich auf höchsten Druck belastete Sicherheitsventil ε bedingt ist, dann nicht arbeiten könnten. Der Kolben γ kann auch durch eine Membran von Gummi oder Metall etc. ersetzt werden.

Eine Abänderung der beschriebenen Anordnung zeigt Fig. 5. Dieser Druckregulator ist bestimmt, bei Anwendung einer Dampfpumpe ohne todte Punkte, welche also in jeder Stellung angehen kann, durch Oeffnen oder Schliefsen der Betriebsdampfleitung den Gang der Pumpe und damit den in dem Druckrohr der Pumpe eintretenden gröfsten Druck so zu reguliren, dafs dieser den Wasserdruck nur um ein geringes Mafs überschreiten kann. Hier ist ein Kolben γ mit einem zweiten kleineren y¹ verbunden; der Cylinder des letzteren'ist unten offen. Die Kolbenstange von γ trägt an ihrem oberen Ende ein Dampfabsperrventil ε, welches den Zugang des zur Dampfpumpe führenden Dampfrohres P verschliefst oder öffnet. D ist ein vom Dampfkessel kommendes Dampfrohr, e das Wasserdruckrohr, welches von der Dampfpumpe kommt. Das Rohr e steht einerseits

mit dem Speiseregulator, Fig. i, andererseits durch eine dünne Röhre mit dem Raum unter dem Kolben γ in Verbindung, und η ist wieder ein Drosselhahn. So lange der Speiseregulator den Zutritt nach dem Kessel offen hält, ist der Druck unter γ gleich dem Druck über γ. Letzterer hält also, weil der Wasserdruck von unten auf eine kleinere Kolbenfläche wirkt, den Kolben nach abwärts gedruckt und das Dampfventil ε offen. Es strömt also Dampf durch P nach der Pumpe, und diese pumpt durch e Wasser in den Kessel. Sobald aber der Zutritt des Speisewassers zum Kessel vom Speiseregulator abgesperrt wird, wächst der Wasserdruck unter γ, hebt den Kolben und schliefst das Dampfventil ε und somit den weiteren Dampfzutritt zur Pumpe, welche dadurch zum Stillstand kommt. Bei welchem Ueberschufs des Wasserdrucks über dem Dampfdruck dies geschehen soll, bestimmen wieder die Abmessungen von ε, γ und γ¹. Sind ζ. B. die betreffenden Durchmesser 20 mm, 120 mm und 48 mm, und ist im Dampfkessel die Spannung 5 Atmosphären, so schliefst sich ε, wenn der Wasserdruck im Rohr e ca. 5,8 Atmosphären beträgt. Sind im Dampfkessel 2 Atmosphären, so schliefst sich ε bei ca. 2,32 Atmosphären Wasserdruck.

Anstatt einen zweiten Kolben γ¹ anzuwenden, kann man den Kolben γ des beschriebenen Druckregulators auch mit einem Gewicht oder einer Feder beschweren, wie Fig. 6 zeigt, oder man kann den Kolben γ nebst Kolbenstange so schwer machen, dafs er das Ventil ε öffnet, sobald der von unten wirkende Wasserdruck dem Dampfdruck nahezu gleich ist.

Es ergibt sich aus dem vorstehenden, dafs man es bei Anwendung der beschriebenen Druckregulatoren in der Hand hat, die Abmessungen so zu treffen, dafs die Regulirventile ν der Wasserstandsregulatoren immer nur gegen niedrige Pressungen von höchstens einer Atmosphäre dicht zu halten brauchen, was deren gute und sichere Wirkung wesentlich unterstützt.

Ein einziger Druckregulator genügt für eine Pumpe, welche beliebig viele Kessel speisen kann; dagegen mufs jeder Kessel, dessen Wasserstand regulirt werden soll, einen besonderen Wasserstandsregulator erhalten, falls die Kessel nicht im Wasserraum und Dampfraum unter einander verbunden sind, was jedoch mit Rücksicht auf Betriebssicherheit nicht empfehlenswerth ist.

Claims (3)

.P ATENT-An Sprüche:

1. Die Construction von Druckregulatoren, welche in Verbindung mit Speiseregulatoren und einer Speisevorrichtung zur selbstthätigen Regulirung der Speisung von Dampfkesseln dienen, und in welchen ein Kolben oder eine biegsame Platte oder mehrere mit einander verbundene Kolben oder Platten nach Befinden in Verbindung mit Gewichten oder Federn auf der einen Seite dem Druck des von der Speisevorrichtung gelieferten Wassers, auf der anderen Seite dem Druck des Dampfkessels ausgesetzt sind, und deren Kolbenstange ein Ventil (oder einen Schieber etc.) bewegt, welches, wenn der Speiseregulator den Zuflufs des Speisewassers zum Dampfkessel unterbricht, entweder durch Absperren von Dampf die Thätigkeit der Speisevorrichtung oder durch Auslassen von Wasser die Spannung des von der Speisevorrichtung gelieferten Wassers wie beschrieben regulirt.

2. Die Construction eines Speiseregulators, bestehend aus einem mit dem Dampfkessel verbundenen, über Normalwasserstand aufgestellten Schwimmergefäfs und einem mit den Wasserrohren, die von der Speisevorrichtung nach dem Kessel führen, verbundenen Regulirventilgefäfse, dessen die Wasserzuströmung regulirendes Ventil von der Schwimmervorrichtung im Schwimmergefäfs gesteuert wird, und welche beiden Gefäfse mit einander durch eine oder mehrere Oeffnungen derart in Verbindung stehen, dafs durch diese Oeffnungen fortwährend Dampf vom Schwimmergefäfs nach dem Regulirventilgefäfs oder dem mit diesem verbundenen Speiserohr b überströmt und sich während des Speisens in dem nach dem Kessel strömenden Speisewasser condensirt, bei eintretendem Wassermangel aber · sich ansammelt und eine Alarmpfeife in Thätigkeit setzt.

3. In Verbindung mit einem Speiseregulator der beschriebenen Art:

a) die Construction einer Schwimm- oder Steuervorrichtung, bestehend aus einem wassergefüllten Topf und einem specifisch schwereren Gegengewicht, welche beide durch Hebel so verbunden sind, dafs der Topf, im wassergefüllten Raum hängend, von dem Gegengewicht emporgezogen wird, im wasserleeren Raum dagegen der wassergefüllte Topf das Gegengewicht anhebt, und die specielle, in Fig. ι gezeichnete Anordnung einer derartigen Steuervorrichtung mit innerhalb des Wassertopfes hängendem Gegengewicht;

b) die Anordnung einer Spindel mit Stellrad oder ähnlicher Vorrichtung, um das Regulirventil offen zu halten und am Abschliefsen hindern zu können

und somit den Kessel auf gewöhnliche Art zu speisen, ohne den Lauf des Speisewassers durch den Regulirapparat zu ändern;

-c) die Einrichtung eines durch beliebige bekannte Schwimmer- und Hebelanordnung gesteuerten Entluftungsventils, welches mit einer Alarmpfeife verbunden ist, so dafs die sich etwa ansammelnde Luft durch die Pfeife ausgestofsen wird, und welches gleichzeitig so angeordnet ist, dafs es auch als Signalapparat bei eintretendem Wassermangel dient, indem der sich ansammelnde Dampf durch die Pfeife entweicht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.