DE220583C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Gegenstand der Erfindung ist ein zur selbsttätigen Zugregelung, bei Dampfkesselfeuerungen entsprechend den Druckschwankungen im Kessel dienendes Verfahren, nach welchem die auftretenden kleinen Druckschwankungen in . -einem Ausdehnungsgefäß verstärkt und auf das Wasser eines hydraulischen Zylinders übertragen werden,. dessen Kolben, in geeigneter Weise mit dem Rauchschieber verbunden ist.

ίο Der Dampfeinlaß in das Ausdehnungsgefäß ist so geregelt, daß bei um ein geringes Maß wachsendem Kesseldruck der Druck im Ausdehnungsgefäß in bedeutend erhöhtem Maße variiert, z. B. um ein io-, 12-, 15 faches oder noch darüber, so daß auf den . hydraulischen Kolben eine Kraft ausgeübt wird, die innerhalb weitgehender Grenzen schwankt, wodurch ermöglicht ist, eine äußerst empfindliche Regelung des Rauchschiebers herbeizuführen. Diese Empfindlichkeit der Regelung ist in dem Maße erheblicher, als die Druckschwankungen selbst stark potenziert werden. In dieser Weise vermag man den Brennstoffverbrauch genau dem Bedarf an Dampf anzupassen und die Wartung des Kessels zu erleichtern. Außerdem wird : hierdurch der Kesseldruck. gleichförmig er- ■ .halten und daran gehindert, einen bestimmten Höchstdruck zu übersteigen. .

Der Apparat kann ferner mit einer Vorrich-:

tung versehen sein, die mit dem Riegel der Feuertür verbunden ist und die Dampfkammer ; des Ausdehnungsgefäßes in Verbindung mit dem Kessel setzt, um selbsttätig das Schließen' des Rauchschiebers zu bewirken, wenn die \

35-Feuertür; geöffnet, wird,¹ ; / \> :.: " i

Auf den Zeichnungen ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt in Anwendung auf die Zugregelung im Schornstein eines Kessels.

Fig. ι ist ein senkrechter Schnitt, Fig. 2 eine Seitenansicht.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Kolben und Zylinder, welcher in Verbindung mit dem Frischdampf des Kessels steht.

Fig. 4 stellt einen senkrechten Schnitt durch den Kolben dar, welcher durch den Druck in dem Expansionsraum bewegt wird.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch den oberen Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher der Kolben, welcher mit dem Kessel in Verbindung steht, und derjenige, welcher mit dem Expansionsraum verbunden ist, auf verschiedene Arme des Hebels einwirken.

Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform, gemaß welcher die beiden Kolben auf denselben Hebelarm einwirken.

Fig. 7 stellt eine Vorderansicht einer geradlinigen Verriegelungsvorrichtung für Feuertüren dar.

Fig. 8 stellt eine Schnittansicht einer drehbaren Verriegelungsvorrichtung für die Feuertür dar. .

Fig. 9 stellt eine Gesamtansicht einer Abgleichvorrichtung dar, bei welcher der Kolben des hydraulischen Zylinders und der Schieber im Schornstein sich in entgegengesetzter Richtung bewegt.

Fig. 10 und 11 stellen zwei Ausführungsformen einer Ausgleichvorrichtung in Ansicht

dar, bei welcher der Kolben des hydraulischen Zylinders und der Luftschieber im Schornstein sich in derselben Richtung bewegen.

Die Expansionsvorrichtung besteht aus zwei Kammern ι und 2. Die untere Kammer 1 ist ausgebaucht, um die Stabilität des Ganzen zu erhöhen, und enthält Wasser. Die obere Kammer enthält entspannten Dampf und besteht aus einem langen senkrechten Rohr, welches mit äußeren Rippen versehen sein kann, um die Kondensation des Dampfes zu beschleunigen. Über derselben befindet sich eine Dampfkammer 3, in welche der Frischdampf vom Kessel durch eine Leitung unmittelbar eintritt. In diese Leitung ist ein Hahn 4 eingeschaltet. Eine rohrförmige Verlängerung 5 der Kammer I, auf welcher ein Deckel sitzt, geht bis zu einer gewissen Tiefe in die Kammer 2. Diese Verlängerung bildet die Trennung zwisehen den beiden Kammern, und der Deckel derselben ist in der Mitte durchlocht. Die so gebildete Öffnung gestattet dem Dampf in der Kammer 2, einen Druck auf die Oberfläche des Wassers in der Kammer 1 auszuüben.

Das Kondensationswasser in der Kammer 2 fällt in den ringförmigen Raum, welcher sich zwischen der rohrförmigen Verlängerung und der inneren Wandung der Dampfkammer befindet, und kann von hier durch ein Anschlußrohr 6 mit drei Abzweigungen und einem Wasserabscheider 7 entfernt werden. Auf diese Art wird der Fall von warmem Wasser in die Kammer 1 vermieden, in welcher das Wasser so kalt als möglich gehalten werden muß. Die rohrförmige Verlängerung 5 hat ebenfalls zum Zweck, die Schwankungen des Wasserspiegels in der Kammer 1 zu gestatten, ohne daß dieses Wasser in die Expansionskammer 2 entweichen kann. Steigt das Wasser genügend in dem Rohr 5, so läuft es durch den Umlauf 8, das Anschlußstück 6 und den Wasserabscheider. 7 ab. Ein zweiter selbsttätiger Wasserabscheider 9 ist dazu bestimmt, das Wasser in dem Dampfgehäuse 3 abzuscheiden. Der Druckübersetzer sitzt oben auf dem Gehäuse 3 und besteht aus einem Hebel 10, welcher schwingbar um einen in der Nähe seiner Mitte gelegenen Stützpunkt 11 angeordnet ist. Einerseits wirkt auf diesen Hebel ein Gegengewicht 15 ein und andererseits der Druck von oben nach unten des Kolbens 12 und der Druck von unten nach oben des Kolbens 14.

Der Kolben 12 (Fig. 3) bewegt sich in einem Zylinder, welcher an dem Dampfgehäuse 3 befestigt ist und stetig unter dem Druck des Frischdampfes steht.

Der Kolben 14 (Fig. 4) ist in einem Zylinder

verstellbar, welcher durch das Dampfgehäuse geht, an welchem er befestigt ist. Der Zylinder

ist im Innern dem Durchmesser des Kolbens entsprechend ausgebohrt, doch besitzt er in seiner Mitte eine ringförmige Dampfkammer, die durch eine seitliche öffnung in Verbindung mit der Dampfkammer 3 steht. An dem unteren Teil ist der Kolben 14 verstärkt und in achsialer Richtung mit einem Kanal versehen, in welchen oben zwei kleine seitliche Bohrungen münden, und unten zwei andere kleine seitliche Bohrungen, welche dicht an der Ver-Stärkung des Kolbens vorgesehen sind. Die achsiale Bohrung ist an ihrem unteren Ende z. B. mittels einer Schraube verschlossen.

Der Hebel 10 ist in Gleichgewicht, wenn der Druck im Kessel dem normalen Betriebsdruck gleich ist, und der Druck in dem Expansionsraum ebenfalls auf der bestimmten Normalhöhe steht. Erhöht sich der Druck im Kessel infolge eines stärkeren Feuers, so genügt der Druck des entspannten Dampfes auf den Kolben 14 nicht mehr, um die Wirkung des Kolbens auszugleichen. Dieser geht nach unten und verursacht die Schwingung des Hebels 10, wodurch der Kolben 14 in eine Stellung kommt, in welcher die seitlichen unteren und oberen öffnungen den achsialen Kanal im Kolben in Verbindung setzen mit dem Expansionsraum 2 und der Dampfkammer 3. Der Dampf, welcher von dem Kessel kommt, kann dann in die Kammer 2 eindringen, indem derselbe durch den Hahn 4 des Dampfgehäuses 3 geht, dann durch die seitlichen oberen Öffnungen, die Zentralbohrung und von hier durch die Unteren Öffnungen des Kolbens 14. Der Druck im Expansionsraum unter dem Kolben 14 erhöht sich allmählich und wird bald genügen, um den Hebel wieder in die Gleichgewichtsstellung zu bringen. Hierdurch werden die seitlichen Öffnungen des Kolbens geschlossen, so daß die weitere Einführung von Frischdampf in den Expansionsraum verhindert wird. Die Verwendung von zwei Reihen von seitlichen Öffnungen anstatt einer bietet den Vorteil von zwei Abschlüssen statt nur eines, wodurch die Abdichtung der Vorrichtung besser wird. Diese Abdichtung wird noch durch die untere Verstärkung des Kolbens erhöht, welche sich genau gegen das Ende des Zylinders anlegt.

Um den Eintritt des Frischdampfes in den Expansionsraum zu verhindern, ist es nicht erforderlich, daß der Dampf, welcher auf den Kolben 14 einwirkt, die Höhe des Druckes des Kesseldampfes, welcher auf den Kolben 12 wirkt, erreicht; der Druck bleibt vielmehr weit unter dem Kesseldruck. Es ist nur erforderlich, die Größen der Kolbenflächen in geeignetem Verhältnis zu wählen, sowie auch die verhältnismäßigen Längen ihrer Hebelarme. Da der Hebelarm des Kolbens 12 viel größer ist als der von 14, so ist bei einer Druckerhöhung am Kolben 12 zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes des Hebels eine größere Druckerhöhung an dem Kolben 14 erforderlich.

Dieser Druckübersetzer hat also zur Wirkung,

daß bei demselben, anstatt daß der wechselnde Druck auf einen konstanten unteren Druck gebracht wird, ein um ein Geringes wechselnder Druck in einen im gleichen Verhältnis doch absolut, und beliebig stärkeren umgewandelt

wird. Durch Aufstellung der Gleichung der

Kraftmomente können die Flächen der Kolben 12 und 14 sowie die Längen ihrer Hebelärme in der Weise rechnerisch bestimmt werden, daß jede Druckerhöhung in dem Kessel eine 10-, 12- oder 15 fach größere Druckerhöhung

in der Expansionsvorrichtung zur Folge hat.

Die so vervielfachten Druckänderungen im

Expansionsraum können zur Steuerung des

. Schiebers im Schornstein benutzt werden. Zu diesem Zweck ,wird der Schieber 21 (Fig, 9)

mittels eines Kabels, das um Führungsrollen

geht, zu einem Ausgleicher 19 geführt, der

glockenförmig ausgebildet und schwerer als der Schieber 21 ist.

Der Ausgleicher 19 wird durch den Kolben 18 eines hydraulischen Zylinders 17 gehoben, der unten mit der Kammer 1 des Expansionsraumes .in Verbindung steht. Das Gewicht des Ausgleichers ist so berechnet, daß er das des Regelungsschiebers und den Druck unter dem Kolben 18 ausgleicht, wenn der Druck im Expansionsraum seinen. Minimalwert hat. Der hydraulische Zylinder 17 ist kegelförmig und an seiner äußeren Fläche stufenartig ausgebildet. Diese Stufen dienen dazu, eine Reihe von Gegengewichten 20 aufzunehmen, die nacheinander durch den inneren Flansch des Ausgleichers abgehoben werden, wenn dieser sich hebt.

Auf diese Art wird die Glocke beim Steigen des Kolbens 18 durch den Druck im Expansionsraum schwerer, und zwar um die aufeinanderfolgenden Scheiben 20, welche sie abhebt, bis sie den Druck im Expansionsraum ausgleicht. Steigt der Druck im Kessel noch weiter, so wird eine frische Menge Dampf in den Expansionsraüm eingeführt. Der Druck in diesem erhöht sich um viel mehr, als die ■■■■■■ Druckänderung in dem Kessel beträgt,, und wirkt auf das Wasser im Expansionsbehälter ein und drückt dasselbe in den hydraulischen Körper 17, um den Kolben 18 zu heben, bis ' das Gewicht der aufeinanderfolgenden Scheiben, die ■ gehoben werden, die Bewegung wieder aufhält. Der Regelungsschieber 21 geht nach : unten und verschließt die Zugöffnung um eine ^: Größe, die der Hebung des Kolbens entspricht, wodurch der Zug vermindert wird.

Nimmt der Druck im Kessel ab, so nimmt ebenfalls der Druck in der Kammer 2 des Expansionsraumes ab, und zwar, noch schneller als der im Kessel wegen der Kondensation, die beschleunigt wird durch die Rippen, mit welchen der Expansionsbehälter versehen ist. Das Gewicht des Ausgleichers übersteigt den. , hydraulischen Druck und geht nach unten; der Regelungsschieber 21 wird gehoben, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist infolge des aufeinanderfolgenden Aufsetzens der Scheiben 20 auf den Körper 17. Der Ausgleicher wird in dieser Stellung durch den Kesseldruck gehalten, welcher, obschon er vermindert ist, denjenigen im Expansionsraum übersteigt und einen frischen Eintritt von Dampf in diesen letzteren verursacht.

Wenn der Expansionsapparat zufälligerweise nicht funktioniert, fällt der Ausgleicher auf den tiefsten Punkt seines Hubes oder geht bis auf den obersten Punkt; denn die Zwischenstellungen sind nur die Folge des Gleichgewichts des Druckübersetzerhebels.

Um den Heizer hierauf aufmerksam zu machen, wird eine elektrische; Glocke, eine Dampfpfeife oder irgendeine andere Vorrichtung verwendet, welche ein Signal geben kann und durch Anschläge, von denen der eine oben, der andere unten an einer Zahnstange angebracht ist, in den äußeren Stellungen des Ausgleichers in Wirkung gesetzt wird.

Eine besondere Vorrichtung ist vorgesehen, um den vollständigen Abschluß durch den Schieber zu gestatten, wenn die Feuertür geöffnet wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem langen Gegengewicht 27 (Fig. 5 und 6), welches an einer Verlängerung des Dampfgehäuses 3 geführt wird und mittels eines Kabels, das durch ein Rohr 29 geschützt ist, mit der Feuertür verbunden ist. Das Gewicht 27 ist mit einer Aussparung versehen, in welche das Ende des Hebels 10 lose . eingreift. In Fig. 7 stellt. 28 einen geradlinigen Riegel aus Flacheisen dar, welcher in eine Nut in dem Kopf des Türbolzens greift, dessen Drehung er dadurch verhindert. Das Gegengewicht 27 ist dann gehoben und gestattet dem Hebel, frei zu schwingen. Wird der Riegel 28 jedoch zurückgezogen, um die Tür frei zu machen, so fällt das Gegengewicht 27 und drückt den Hebel 10 mit nach unten, wodurch Frischdampf schnell in den Ex- ; pansionsapparat in der Richtung der Pfeile dringen kann (Fig. 6). Der Druck in 2 wird augenblicklich demjenigen in dem Kessel gleich und hebt den Kompensator bis an das obere Ende seines Hubes, wodurch der Rauchschieber ...,·.· in seine Schließlage gelangt.

In Fig. 8 ist ein drehbarer Riegel 30 dargestellt, der die Form eines Daumens hat und in eine Aussparung im. Kopf der Scharniere eintritt, um die Tür in Schlußstellung festzuhalten.

Die Fig. 10 und 11 stellen zwei andere Ausführungsformen dar, nach denen der Ausgleicher 19 und der Regelungsschieber 22 sich in derselben Richtung bewegen. In diesem Falle muß der Ausgleicher steigen, wenn sich eine Druckverminderung in dem Kessel bildet.

Um dieses Resultat zu erreichen, wird der Zapfen ii des Hebels io zwischen den Kolben 12 und 14 angeordnet, wie in Fig. 5 angegeben. Das Gegengewicht 15 gleicht nicht mehr den Unterschied, sondern die Summe der Kraftmomente der beiden Kolben 12 und 14 aus. Hieraus folgt, daß, wenn der Druck in dem Kessel steigt, derjenige in dem Expansionsapparat sich vermindert, oder in anderen ίο Worten, daß der Kompensator nach unten geht, wenn der Druck in dem Kessel sich erhöht. Nach Fig. 10 hängt der Luftschieber unmittelbar unter dem Ausgleicher, während er nach Fig. 11 von demselben entfernt mittels geeigneter Seilscheiben angeordnet ist. Wenn der Expansionsapparat unmittelbar wirkt, so wird die Vorrichtung, die zum Schließen des Schiebers des Schornsteins verwendet wird, wenn die Feuertüren geöffnet werden, etwas anders ausgeführt. Ist der Riegel 28 zurückgezogen, um die Tür zu öffnen, so fällt das Gegengewicht 27, und hierdurch schwingt der Hebel 10, indem er den Kolben 14 steigen läßt, um die Durchgangsöffnungen des Dampfes lim Expansionsapparat zu schließen. Zu gleicher Zeit trifft das untere Ende des Gegengewichtes 27 auf einen Hebel 31, durch welchen ein Auspuffventil geöffnet wird, durch das der Dampf aus dem Expansionsraum entweicht (Pfeile Fig. 5). Der Ausgleicher fällt augenblicklich auf den untersten Punkt seines Hubes und drückt den Regelungsschieber 22 vollständig nach unten. Wird der Riegel wieder in den Scharnierkopf eingestellt, so wird das Gegengewicht 27 gehoben, die Klappe 31 schließt sich, und der Hebel 10, welcher jetzt frei ist, gestattet dem Frischdampf, in den Expansionsraum 2 zu dringen.

An Stelle eines einfachen Schiebers kann auch ein Drehventil betätigt werden, indem ■ auf ein Gewicht eingewirkt wird, welches das Bestreben hat, das Ventil zu schließen. Dieses Gewicht kann leichter sein als bei dem einfachen Schieber. Der Ausgleicher wird es gleichfalls sein, und der Hub desselben kann auch geringer sein.

Der Expansions- und Druckübersetzungsapparat kann ebenfalls zur Ausführung anderer Arbeiten verwendet werden als zur Handhabung des Rauchschiebers. Bei Feuerungen mit Druck- oder Saugluft kann man denselben z. B. verwenden, um die Wirkung des Ventilators zu ändern, indem auf die Transmission oder den Rauchschieber eingewirkt wird.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Zugregelung bei Dampfkesselfeuerungen entsprechend den Druckschwankungen im Kessel, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zur Steuerung der Regelungsglieder dienende hydraulisch wirkende Flüssigkeit der Druck entspannten Dampfes in einem Ausdehnungsgefäß wirkt, das entsprechend den Druckschwankungen im Kessel mit Frischdampf gespeist wird.

2. Zugregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem hydraulischen Zylinder (17) verbundene Wasserkammer (ι) des mit Kühlrippen versehenen Ausdehnungsgefäßes (2) mit einem rohrartigen Aufsatz" (5) in die Dampfkammer

. hineinragt und mit einer Vorrichtung zum Ablassen des Kondenswassers aus letzterer versehen ist.

3. Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Ausdehnungsgefäßes (2) mit Frischdampf aus der Dampfkammer (3) durch einen Schwinghebel (10) geregelt wird, dessen einer Arm ein Gegengewicht (15) trägt und dessen anderer Arm in entgegengesetzter Richtung durch zwei Kolben (12, 14) beeinflußt wird, von denen der eine unter dem Kesseldruck, der andere unter dem Druck im Entspannungsgefäß (2) steht.

4. Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (12,14) je auf einen Arm des Schwinghebels (10) einwirken.

5 Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) des Druckzylinders (17) eine das Gewicht des Rauchschiebers ausgleichende Glocke (19) trägt, die beim Steigen mit ihrem nach innen gekragten Rande Gewichte (20) von der stufenförmig ausgebildeten Außenfläche des Zylinders (17) abhebt.

6. Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) einen achsialen Kanal und radiale Bohrungen besitzt, durch welche die Dampfkammer (3) mit dem Ausdehnungsgefäß (2) in Verbindung stehen kann.

7. Zugregler nach Anspruch 1 und 2 mit durch das öffnen der Feuertür bewirktem Abschluß des Rauchschiebers, gekennzeichnet durch ein mit der Feuertür verbundenes Gleitgewicht (27), das auf den Schwinghebel (10) einwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.