DE2247433C3

DE2247433C3 - Control and safety device for a steam generator

Info

Publication number: DE2247433C3
Application number: DE2247433A
Authority: DE
Inventors: Dean T. Sudbury Mass. Morgan (V.St.A.)
Original assignee: Thermo Electron Corp
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2247433B2; JPS4848801A; CA955130A; US3734402A; DE2247433A1; IT970712B; JPS5114641B2; FR2157543A5

Description

Rohrschlangen (30) auf deren den Heizgasen züge- 15 Innenrohres auf das Arbeitsfluid dar. Da bei langen, mitCoiled tubes (30) on which the heating gases are drawn 15 inner tube to the working fluid. Since with long, with

wandten Seiten verbunden ist und daß die Verdampfungstemperatur der Regelflüssigkeit gleich der kritischen Betriebstemperatur ist.
2. Regel- und Sicherheitsvorrichtung nach Angroßen Mengen an lemperaturempfindlichem Fluid gefüllten Wärmetauscherschlangen ein örtlich begrenztes Überschreiten der Höchsttemperatur nicht zuverlässig verhindert werden kann, weil der auf die Dampfexpan-turned pages is connected and that the evaporation temperature of the control liquid is equal to the critical operating temperature.
2. Control and safety device after large quantities of temperature-sensitive fluid-filled heat exchanger coils, a locally limited exceeding of the maximum temperature cannot be reliably prevented because the

spruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zwei Regel- 20 sion in kleinen Abschnitten zurückzuführende Druck-claim 1. characterized in that two rule 20 sion to be returned in small sections pressure

flüssigkeiten mit unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen führende Rohre (38; 40) mit den Rohrschlangen (30) verbunden sind und auf ein Regelorgan einwirken, das zwei druckabhängige Fühanstieg mit der Wärmedehnung des Überwachungsfluides über lange Rohrstrecken annähernd gleichzusetzen ist oder zumindest keine scharfe Trennung gezogen werden kann, lassen sich bei diesen bekannten DampfLiquids with different evaporation temperatures leading pipes (38; 40) with the Coiled pipes (30) are connected and act on a control element, the two pressure-dependent Fühanstieg to be roughly equated with the thermal expansion of the monitoring fluid over long pipe runs is or at least no sharp separation can be drawn, can be with these known steam

ler (42, 43; 44,48) aufweist, wobei ein gleichzeitiges 25 erzeugern örtlich sehr begrenzte Überhitzungen nichtler (42, 43; 44, 48), a simultaneous 25 not generating locally very limited overheating

Ansprechen der Fühler die Regelung der Energiezufuhr beeinflußt und das Ansprechen des Fühlers, der an das Rohr mit der niedriger verdampfenden Regelflüssigkeit angeschlossen ist, die Sicherheitsvorrichtung auslöstThe response of the sensor influences the regulation of the energy supply and the response of the sensor, which is connected to the pipe with the lower evaporating control liquid, the safety device triggers

3. Regel- und Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Regelflüssigkeit führende Rohr in mehrere, jeweils einem Heizflächenabschnitt (90) zugeordnete Abschnitte (94, 96) unterteilt ist, die jeweils an einen eigenen Druckfühler (100, 102, 104) angeschlossen sind.3. Control and safety device according to claim 1, characterized in that the control fluid leading pipe into a plurality of sections each assigned to a heating surface section (90) (94, 96) is divided, each connected to its own pressure sensor (100, 102, 104) are.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regel- und Sicherheitsvorrichtung für einen Dampferzeuger mit einer aus Rohrschlangen gebildeten Heizfläche nach den Gattungsmerkmalen des Hauptanspruches.The invention relates to a control and safety device for a steam generator a heating surface formed from pipe coils according to the generic features of the main claim.

Mit organischen Arbeitsmedien betriebene Dampferzeuger nach dem Rankine-Kreisprozeß haben gegenüber herkömmlichen Wasserdampf-Dampferzeugern zuverlässig erfassen.Opposite, steam generators operated with organic working media according to the Rankine cycle have reliably detect conventional steam generators.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine auch örtlich begrenzte Überhitzung der Wärmeaustauschrohre, d. h. das Überschreiten einer bestimmten Maximaltemperatür des Arbeitsfluides in den Wärmetauschrohren zu erfassen und durch automatische Steuerung bzw. Drosselung der Energiezufuhr zum Kessel zu verhindern.The object of the invention is to prevent localized overheating of the heat exchange tubes, d. H. exceeding a certain maximum temperature of the working fluid in the heat exchanger tubes and to prevent it through automatic control or throttling of the energy supply to the boiler.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.This problem is solved by the characterizing features of the main claim.

Eine technisch aufwendigere, jedoch hochempfindliche Regel- und Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung besitzt zwei gesonderte Fühleinrichtungen, deren Rohre mit zwei Regelflüssigkeiten unterschiedlicher Verdampfungstemperaturen gefüllt sind. Ein auf den Druck der Regelflüssigkeiten ansprechendes Regelorgan weist zwei druckabhängige Fühler auf, die bei gleichzeitigem Ansprechen die Energiezufuhr steuern und beim Ansprechen des der niedriger verdampfenden Regelflüssigkeit zugeordneten Fühlers die Sicherheitsvorrichtung auslöst.A technically more complex, but highly sensitive control and safety device according to the invention has two separate sensing devices, the tubes of which with two control fluids are different Evaporation temperatures are filled. A regulating device that responds to the pressure of the regulating fluids has two pressure-dependent sensors that control the energy supply when responding at the same time and the safety device when the sensor assigned to the lower-evaporating control liquid responds triggers.

Bei einer kostengünstigeren Regel- und Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung ist das die Regelflüssigkeit führende Rohr in mehrere, jeweils einem Heizflächenabschnitt zugeordnete Abschnitte unterteilt, dieIn a more cost-effective control and safety device according to the invention, this is the control fluid leading pipe divided into several, each associated with a heating surface section, the

den Vorteil verbesserter Wirkungsgrade. Die günstigenthe advantage of improved efficiency. The cheap ones

Eigenschaften organischer Medien lassen jedoch bei 50 jeweils an einen eigenen Druckfühler angeschlossenHowever, properties of organic media can each be connected to a separate pressure sensor at 50

hohen Temperaturen schnell nach. Sie zerfallen unter Umständen in Substanzen, die bestimmte Aggregate des Dampferzeugers bzw. der Entspannungsaggregate angreifen. Dadurch kann eine Überhitzung des Arbeitssind. Jeder dieser verschiedenen Druckfühler wirkt auf ein Schaltelement ein, das den Regelkreis der Energiezufuhr beeinflußt.
Die Verwendung zweier gesonderter, dicht neben-quickly after high temperatures. Under certain circumstances, they break down into substances that attack certain units of the steam generator or the expansion units. This can cause the work to overheat. Each of these different pressure sensors acts on a switching element that influences the control circuit of the energy supply.
The use of two separate, closely spaced

mediums nicht nur zu eintm starken Nachlassen der 55 einander in guter Wärmeleitung an den Wärmetau-mediums not only to a strong decrease of the 55 each other in good heat conduction to the heat exchangers

Leistung des Kreisprozesses, sondern auch zu einer frühzeitigen Zerstörung von Einzelteilen führen.Performance of the cycle, but also lead to the early destruction of individual parts.

Zur Verhinderung dieser durch Übeihitzungen verursachten Zersetzung des organischen Arbeitsfluides scherrohren befestigter Regel- bzw. Fühlrohre hat den weiteren Vorteil, daß auch die Wärmetauscherleistung unterhalb der maximalen Betriebstemperatur durch eine gleichförmige Ausdehnung der beiden Regelflüs-To prevent this caused by overheating Decomposition of the organic working fluid shear tubes attached control or sensing tubes has the Another advantage is that the heat exchanger performance is below the maximum operating temperature a uniform expansion of the two control fluids

ist bei einem bekannten Dampferzeuger (DT-OS 60 sigkeiten automatisch gesteuert werden kann. Erst beiis with a well-known steam generator (DT-OS 60 that can be controlled automatically

905 702) das organische Arbeitsfluid in einer inneren Rohrschlange enthalten, die von einem äußeren koaxial verlaufenden Rohrmantel umgeben ist. In dem Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Mantel des Außenrohres befindet sich ein Pufferfluid, das erst bei Temperaturen oberhalb der maximalen Betriebstemperatur des organischen Arbeitsfluides verdampft. Die dadurch erzeugte rapide Drucksteigerung wirkt auf ein Verdampfung der entsprechend der maximalen Betriebstemperatur des Wärmetauschers gewählten Regelflüssigkeit, also bei Erreichen dieser maximalen Betriebstemperatur, tritt eine plötzliche starke Volumenvergrößerung der Regelflüssigkeit auf, die ein zweite; Signal erzeugt, des eine Überhitzung in einem Ab schnitt des Wärmetauscherrohres anzeigt. Dieses Si gnal betätigt eine Sicherheitsvorrichtung und bewirk905 702) contain the organic working fluid in an inner coil that is coaxial with an outer coil extending pipe jacket is surrounded. In the annular space between the inner tube and the jacket of the There is a buffer fluid in the outer tube, which only occurs at temperatures above the maximum operating temperature of the organic working fluid evaporates. The resulting rapid increase in pressure has an effect Evaporation of the control fluid selected according to the maximum operating temperature of the heat exchanger, so when this maximum operating temperature is reached, there is a sudden strong increase in volume the control fluid on which a second; Generates signal of overheating in an ab section of the heat exchanger pipe. This signal activates a safety device and causes

jegebenenfalls eine Abschaltung der Wärmequelle 3ZVt- des Brenners.if necessary, switching off the heat source 3ZVt- of the burner.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g-1 einen Querschnitt durch eine erfindungsge-[tiäße Ausführung,FIG. 1 shows a cross section through a device according to the invention Execution,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g, 3 eine andere Ausführung nach der Erfindung, F i g- 4 eine weitere Ausführung nach der Erfindung, F i g. 5 eine aufgebrochene Darstellung einer Steuervorrichtung nach F i g. 4,F i g. 2 shows a section along line 2-2 in FIG. 1, F i g, 3 another embodiment according to the invention, FIG. 4 another embodiment according to the invention, F i g. 5 is a broken-away representation of a control device according to FIG. 4,

F i g. 6A, 6B Schnit Klarstellungen durch die Vorrichtung nach Fig-5in verschiedenen Betriebsstellungen.F i g. 6A, 6B section clarifications through the device according to FIG. 5 in different operating positions.

Der in den F i g. i und 2 dargestellte Dampferzeuger 10 enthält einen Wärmetauscher 12 und eine Steuervorrichtung 14. Ein Gehäuse 16 für den Wärmetauscher 12 bildet gegenüberliegende Rohrverbinder /8, 20, 22, 24 (F i g. 2). Zwischen diesen Rohrverbindern erstrekken sich zur Leitung des Arbeitsmediums 33 durch den Wärmetauscher 12 Wärmetauschrohre, die einen Satz 26 verhältnismäßig weiter Rohre 30 und einen Satz 28 dünnerer Rohre 32 umfassen. Die Rohre 32 weisen eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter wärmeleitender Rippen 34 auf, die rechtwinklig zu den Rohren sitzen. Mit Abstand zu den Wärmetauscherrohren 30 ist ein Brenner 36 angeordnet, und der dazwischenliegende Raum zwischen dem Brenner und den Wärmetauscherrohren 30 bildet eine Brennkammer 37.The in the F i g. Steam generator 10 shown in i and 2 includes a heat exchanger 12 and a control device 14. A housing 16 for the heat exchanger 12 forms opposite pipe connectors / 8, 20, 22, 24 (Fig. 2). Extend between these pipe connectors to conduct the working medium 33 through the heat exchanger 12 heat exchange tubes, which are a set 26 relatively wider tubes 30 and a set 28 of thinner tubes 32. The tubes 32 have a A plurality of mutually parallel heat-conducting ribs 34, which are at right angles to the tubes sit. A burner 36 is arranged at a distance from the heat exchanger tubes 30, and the one in between Space between the burner and the heat exchanger tubes 30 forms a combustion chamber 37.

Dem Wärmetauscher 12-ist die Steuervorrichtung 14 zugeordnet, die ein Paar Wärmefühleinrichtungen 39 und 41 aufweist, die jeweils ein verhältnismäßig dünnes Fühlrohr 38 bzw. 40 aufweisen, die sich entlang den Wärmetauscherrohren 30 zu dem Gehäuse 50 für eine Fluidverbindung mit Balgen 42 und 44 erstrecken. Die Fühlrohreinheiten 39 und 41 sind mit einem Fühlmedium 56 und 64 gefüllt Wegen einer einfacheren Betriebsweise sind die Fühlmedien 56 und 64 meist gleich, obwohl dies nicht wesentlich ist. Die Fühlrohre 38 und 40 sind im Verhältnis zu den Wärmetauscherrohren klein, mit denen sie verbunden sind und an denen sie in guter Wärmeleitung befestigt sind. Die Wärmeleitung kann durch Anlöten der Fühlrohre 38 und 40 auf die Wärmetauscherrohre 30 und/oder 3i2 herbeigeführt werden, wobei die Fühlrohre sich entweder an der Außenseite oder der Innenseite der Wärmetauscherrohre befinden. Die Wärmefühlrohre 38 und 40 erstrekken sich entlang sämtlicher Wärmetauscherrohre 30, doch können sie auch nur an einem Teil dieser Wärmetauscherrohre oder an einigen oder sämtlichen Wärmietauscherrohren 32 angeordnet sein.The heat exchanger 12 is the control device 14 associated, which has a pair of heat sensing devices 39 and 41, each a relatively thin Have sensing tube 38 and 40, which extend along the heat exchanger tubes 30 to the housing 50 for a Fluid communication with bellows 42 and 44 extend. The sensing tube units 39 and 41 are with a sensing medium 56 and 64 filled Because of a simpler operation, the sensing media 56 and 64 are mostly the same, although this is not essential. The sensing tubes 38 and 40 are in relation to the heat exchanger tubes small to which they are connected and to which they are attached with good heat conduction. The heat conduction can be brought about by soldering the sensing tubes 38 and 40 onto the heat exchanger tubes 30 and / or 3i2 The sensing tubes are either on the outside or on the inside of the heat exchanger tubes are located. The heat sensing tubes 38 and 40 extend along all of the heat exchanger tubes 30, however, they can also only be applied to a part of these heat exchanger tubes or to some or all of the heat exchanger tubes 32 be arranged.

Ausgehend von dem im Gehäuse 50 befindlichen Balg 42 erstreckt sich ein Stützarm 43, auf dem ein Mikroschalter 46 angeordnet ist, der ein Betätigungsglied 48 aufweist In dem Gehäuse 50 ist ein gegabelter Federteller 52 vorgesehen, der auf einem Stift 43 geführt ist. Zwischen dem Federteller 52 und dem Balg ist eine Feder 54 eingespannt, die einen bestimmten Druck auf das Fühlmedium 56 in dem Balg 42 und dem Fühlrohr 38 ausübt. Ausgehend von dem Balg 44 erstreckt sich ein Schaltstift 58, welche;- mit dem Betätigungsorgan 48 eines Mikroschalters SB in Eingriff kommen kann und der einen Federteller (50 führt Eine Feder 62 zwischen dem Federteller 60 und dem Balg übt einen bestimmten Druck auf das Fühlmedium 64 im Balg 44 und im Fühlrohr 40 aus. Der von außen auf das Fühlmedium 64 in der Fühleinheit 41 ausgeübte Druck Bleicht den Dampfdruck des Fühlmediums 64 bei der höchstzulässigen Temperatur für das Arbeitsmedium 33 in den Wärmetauscherrohren aus. Demzufolge verdampft das Fühlmedium 64 bei der maximal zulässigen Arbeitsmitteltemperatur, wobei der Dampfdruck des Fühlmediums gleich dem von außen aufgebrachten Druck in dem Fühlmedium ist Die Feder 54 erzeugt im Fühlmedium 56 der Fühleinheit 39 einen so hohen Druck, daß sein Dampfdruck den in dem Medium vorhandenen Druck erst bei einer Temperatur oberhalb der zulässigen Temperatur für das Arbeitsmedium 33 erreicht. Der Dampfdruck soll den Druck in dem Fühlmedium erst bei einer Temperatur oberhalb der in dem System zu erwartenden maximalen Betriebstemperatur erreichen. Demnach wird das Fühlmedium 56 nur bei einer Temperatur über der maximal zulässigen Temperatur für das Arbeitsmedium 33 oder vorzugsweise -überhaupt nicht verdampfen.Starting from the bellows 42 located in the housing 50, there extends a support arm 43 on which a microswitch 46 is arranged, which has an actuator 48. In the housing 50 is a forked Spring plate 52 is provided, which is guided on a pin 43. Between the spring plate 52 and the bellows a spring 54 is clamped in, which exerts a certain pressure on the sensing medium 56 in the bellows 42 and the Sensing tube 38 exerts. Starting from the bellows 44, a switching pin 58 extends which; - with the actuating member 48 of a microswitch SB come into engagement can and the one spring plate (50 guides a spring 62 between the spring plate 60 and the bellows exerts a certain pressure on the sensing medium 64 in the bellows 44 and in the sensing tube 40. The one from the outside Sensing medium 64 in the sensing unit 41 exerted pressure Bleaches the vapor pressure of the sensing medium 64 at the maximum permissible temperature for the working medium 33 in the heat exchanger tubes. As a result, it evaporates the sensing medium 64 at the maximum permissible working medium temperature, the vapor pressure of the Sensing medium is equal to the externally applied pressure in the sensing medium. The spring 54 generates in the Sensing medium 56 of the sensing unit 39 has such a high pressure that its vapor pressure corresponds to that present in the medium Pressure only at a temperature above the permissible temperature for the working medium 33 achieved. The vapor pressure should only increase the pressure in the sensing medium at a temperature above that in the System reach expected maximum operating temperature. Accordingly, the sensing medium 56 is only at a temperature above the maximum permissible temperature for the working medium 33 or preferably -Do not vaporize at all.

Die Fühleinheit 39 dient als Sicherheits- und Überwachungseinheit für die Fühleinheit 41, so daß die Empfindlichkeit der Fühleinheit 41 bis zu der maximal zulässigen Temperatur des Arbeitsmediums nicht verlorengeht. Ohne die Fühleinheit 41 würde die Empfindlichkeit der Fühleinheit 39 bis zu der maximal zulässigen Tempere tür des Arbeitsmediums in Abhängigkeit von der Länge des Fühlrohres 40 abnehmen.The sensing unit 39 serves as a security and monitoring unit for the sensing unit 41, so that the Sensitivity of the sensing unit 41 is not lost up to the maximum permissible temperature of the working medium. Without the sensing unit 41, the sensitivity of the sensing unit 39 would be up to the maximum permissible Remove the temperature door of the working medium depending on the length of the sensor tube 40.

Zahlreiche Medien mit einer kritischen Temperatur oberhalb der angenommenen maximalen Betriebstemperatur sind als Fühlmedien verwendbar, wobei die Eigenschaften des Mediums entsprechend dem besonderen System ausgewählt werden.Numerous media with a critical temperature above the assumed maximum operating temperature can be used as sensing media, the properties of the medium depending on the particular System can be selected.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung erläutert. Dem Heizkessel 10 fließt das Arbeitsmedium 33 durch einen Einlaß 66 zu, das nacheinander durch die Wärmetauscherrohre 30 und 32 strömt und aus dem Heizkessel durch einen nicht dargestellten Auslaß austritt Der Brenner 36 hält eine Verbrennung eines Brennstoffluftgemisches in der Brennkammer 38 aufrecht. Die Verbrennungsgase strömen zwischen den Wärmetauschrohren 30 und 32 und verlassen den Heizkessel durch einen nicht dargestellten Abzugskanal, nachdem sie das Arbeitsmedium in den Wärmetauschrohren aufgeheizt haben. Die Temperatur des Arbeitsmediums darf diejenige Temperatur nicht übersteigen, oberhalb deren das spezielle Arbeitsmedium in seiner Wirkung nachläßt. Deshalb erzeugt die Steuervorrichtung 14 ein Signal, welches den Brenner 36 steuert.The mode of operation of the in FIGS. 1 and 2 illustrated device explained. To the Boiler 10, the working medium 33 flows through an inlet 66, which successively through the heat exchanger tubes 30 and 32 flows and emerges from the boiler through an outlet, not shown Burner 36 maintains combustion of a fuel-air mixture in combustion chamber 38. The combustion gases flow between the heat exchange tubes 30 and 32 and leave the boiler a flue duct, not shown, after it has heated the working medium in the heat exchange tubes to have. The temperature of the working medium must not exceed the temperature above which the special working medium wears off in its effect. Therefore, the control device 14 generates a signal which controls the burner 36.

Die heißen Verbrennungsgase heizen sowohl die Wärmetauschrohre als auch die Fühlrohre 38 und auf, die einen im wesentlichen gleichen Temperaturgradienten aufweisen.The hot combustion gases heat both the heat exchange tubes and the sensing tubes 38 and 38 which have a substantially equal temperature gradient.

Wenn die Fühlmedien 56 und 64 in den Fühlrohreinheiten 39 und 41 aufgeheizt werden, dehnen sie sich im wesentlichen um die gleichen Beträge aus, solange die Temperaturen unterhalb der vorbestimmten Maximaltemperatur für das Arbeitsmedium 33 liegen. Eine Temperaturzu- oder -abnähme verursacht deshalb sowohl eine Bewegung des Stiftes 43 als auch des Schaltstiftes 58, wie dies durch die Pfeile 68 und 70 dargestellt ist, jedoch erzeugt diese Temperaturänderung keine Relativbewegung zwischen dem Mikroschalter 46 und dem Betätigungsorgan 58. Der Mikroschalter 46 nimmt die Temperaturänderung nicht wahr. Die Bewegung des Schaltstiftes 43 mit dem zugeordneten Mikroschalter 46 und/oder die Bewegung des Schaltstiftes 58 kann ein Signal als Funktion der Heizkesseltemperaturänderung durch Betätigung des Mikroschalters 59 erzeugen. Die Betätigung des Mikroschalters 59 kann dazu verwendetWhen the sensing media 56 and 64 are heated in the sensing tube units 39 and 41, they expand in the essentially by the same amounts as long as the temperatures are below the predetermined maximum temperature for the working medium 33 lie. A temperature increase or decrease therefore causes both a movement of the pin 43 as well as the switching pin 58, as shown by the arrows 68 and 70, however, this temperature change does not produce any relative movement between the microswitch 46 and the Actuator 58. The microswitch 46 does not sense the change in temperature. The movement of the Switching pin 43 with the associated microswitch 46 and / or the movement of the switching pin 58 can be a Generate a signal as a function of the boiler temperature change by actuating microswitch 59. the Actuation of microswitch 59 can be used for this

werden, eine geringere Verbrennungsstufe in der Brennkammer 38 einzuhalten.to maintain a lower combustion stage in the combustion chamber 38.

Bei bestimmten Betriebsbedingungen im Heizkessel 10 können Überhitzungen an einem oder mehreren verhältnismäßig kleinen geraden Abschnitten der Warmetauschrohre 30 entstehen. In diesem Fall dehnen sich die Fühlmedien 56 und 64 innerhalb der Fühlrohre 38 und 40 um gleiche Volumenbeträge aus, bis die vorbestimmte maximale Temperatur für das Arbeitsmedium 33 erreicht ist Wenn diese vorbestimmte Temperatur an irgendeinem Abschnitt des Wärmetauscherrohres 30 erreicht ist, verdampft das Fühlmedium 64 in dem Abschnitt des benachbarten Fühlrohres 40. Das Fluidvolumen innerhalb der Fühlrohreinheit 41 erfährt hierdurch eine plötzliche Volumenvergrößerung im Verhältnis zu der Expansion, die innerhalb der Fühlrohreinheit 39 auftritt Die Expansion des Fühlmediums in der Fühlrohreinheit 41 bewirkt eine Aufwärtsbewegung des den Schalter betätigenden Stiftes, ausgehend von dem Balg 44 entgegen der Wirkung der Feder 62, und betätigt den Mikroschalter 46. Das Signal von dem Mikroschalter 46 kann dazu verwendet werden, die Betriebsweise des Brenners 36 zu beeinflussen, um so die Wärmezufuhr zu dem Heizkessel zu vermindern oder vollkommen abzuschalten, um auf diese Weise eine Überhitzung des Arbeitsmediums 33 zu vermeiden.Under certain operating conditions in the boiler 10, overheating can occur in one or more relatively small straight sections of the heat exchange tubes 30. In this case, the sensing media 56 and 64 expand within the sensing tubes 38 and 40 by equal amounts of volume until the predetermined maximum temperature for the working medium 33 is reached. When this predetermined temperature is reached at any section of the heat exchanger tube 30, the sensing medium 64 evaporates in the section of the adjacent sensing tube 40. The fluid volume within the sensing tube unit 41 experiences a sudden increase in volume in relation to the expansion that occurs within the sensing tube unit 39 Bellows 44 against the action of the spring 62, and actuates the microswitch 46. The signal from the microswitch 46 can be used to influence the operation of the burner 36, so as to reduce the heat supply to the boiler or switch off completely in order to access it Way one To avoid overheating of the working medium 33.

Ein Heizkessel mit einer geringeren Leistung ist in F i g. 3 dargestellt, in der für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Die Apparatur besteht aus einem Wärmetauscher 12 und einer Steuervorrichtung 14. Der Wärmetauscher weist ein isoliertes rohrförmiges Wandteil 71 auf, das eine Kammer bildet, in der ein Wärmetauscherrohr 72 schraubenlinienförmig aufgewunden ist In dem vom Wärmetauscherrohr 72 begrenzten Innenraum sind eine Brennereinheit 74 und eine Zugdämpfungseinrichtung 76 vorgesehen. Der Brenner 74 umfaßt einen Einlaß 77, durch den ein Luft-Brennstoff-Gemisch eintritt. Das Gemisch tritt durch eine poröse Wand 78 des Brenners 74 hindurch, an der die Verbrennung stattfindet Die Verbrennungsprodukte streichen durch einen Teil der Rohrwindungen und durch den Zugdämpfer 76 auf das verbleibende Rohr 72. Von dort aus strömen die Verbrennungsprodukie durch eine Ausiaßöffnung 80. Das Arbeitsmedium 30 tritt in den Heizkessel durch einen Einlaß 82 des Warmetauscherrohres 72 ein und durchströmt das Rohr 72, in dem es verdampft wird. Der Dampf strömt aus dem Rohr 72 durch einen Auslaß 84. 'A boiler with a lower output is shown in FIG. 3, in which the same reference numerals are used for the same parts have been used. The apparatus consists of a heat exchanger 12 and a control device 14. The heat exchanger has an insulated tubular wall part 71 which forms a chamber, in which a heat exchanger tube 72 is wound in a helical manner. In that of the heat exchanger tube 72 limited interior space, a burner unit 74 and a tension damping device 76 are provided. Of the Burner 74 includes an inlet 77 through which an air-fuel mixture enters. The mixture passes through a porous wall 78 of the burner 74 through which the combustion takes place. The combustion products sweep through part of the pipe turns and through the tension damper 76 onto the remaining pipe 72. From there, the combustion products flow through an outlet opening 80. The working medium 30 enters the boiler through inlet 82 of the heat exchanger tube 72 a and flows through the pipe 72, in which it is evaporated. The steam flows out of the Tube 72 through outlet 84. '

Die Steuervorrichtung 14 arbeitet in der gleichen Weise wie bei der in Zusammenhang mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen Anlage. Ein Paar Fühlrohreinheiten 39 und 41, die Fühlrohre 38 und 40 aufweisen, erstrecken sich fiber die gesamte Länge des Wärmetauscherrohres 72 im Inneren desselben. Das Fühlmedium in den Fühlrohren 38 und 40 ist einer Ausdehnung, einer Zusammenziehung und einer Verdampfung in Abhängigkeit von den entlang des Wärmetauscherrohres herrschenden Temperaturen ausgesetzt, um ein Signal zur Beeinflussung des Heizkesselbetriebes zu erzeugen. The control device 14 operates in the same manner as that in connection with FIGS. 1 and 2 described system. A pair of sensing tube units 39 and 41 including sensing tubes 38 and 40 extend along the entire length of the heat exchanger tube 72 inside the same. The sensing medium in the sensing tubes 38 and 40 there is expansion, contraction and evaporation Depending on the temperatures prevailing along the heat exchanger tube, it is exposed to a signal to influence the boiler operation.

Eine wehere Ausfühnmgsform der Erfindung ist in den F i g. 4, 5, 6A und 6B dargestellt Ein Wärmetauscher 85 umfaßt ein Paar Verteiler 86 und 88, die zwischen sich eine Vielzahl von Wärmeta'oschrohren 90 abstützen. Dem Wärmetauscher 85 ist eine Steuervorrichtung 92 zugeordnet Die Steuervorrichtung 92 ist gekennzeichnet durch Fühlrohre 94, die sich einzeln entlang den Wärmetauschrohren 90 erstrecken. Bei einer Steuervorrichtung mit nur einem einzelnen Fühlrohr ist dieses Rohrlängenbegrenzungen unterworfen, die bei einer Doppelfühlrohrsteuerung nicht auftreten. Die Ausführung nach F i g. 4 vermeidet die bei überlangen Fühlrohren auftretenden Steuerfehler durch die Vielzahl kurzer, gesonderter Fühlrohre, von denen jedes einem bestimmten Abschnitt der Wärmetauscherrohre bzw. jeweils einem gesonderten kürzeren Wärmetauscherrohr zugeordnet istAnother embodiment of the invention is shown in FIG the F i g. 4, 5, 6A and 6B. A heat exchanger 85 includes a pair of manifolds 86 and 88 which are connected between a multiplicity of heat exchange tubes 90 prop up. The heat exchanger 85 is a control device 92 assigned. The control device 92 is characterized by sensing tubes 94, which are individually extend along the heat exchange tubes 90. In the case of a control device with only a single sensor tube this is subject to pipe length restrictions that do not occur with a double sensor pipe control. The embodiment according to FIG. 4 avoids the control errors caused by the A multitude of short, separate sensing tubes, each of which is a specific section of the heat exchanger tubes or is each assigned to a separate shorter heat exchanger tube

Aus Kostengründen kann es vorteilhaft sein, nur Einzelfühlrohre für die Steuervorrichtung in bestimmten Anwendungsfällen vorzusehen.For reasons of cost, it can be advantageous to only use individual sensor tubes for the control device in certain Use cases to be provided.

Die Steuervorrichtung 92 besteht aus drei gesonderten Steuereinrichtungen 93,95 und 97. Es versteht sich von selbst, daß beliebig viele Steuereinrichtungen verwendet werden könnten. Die Steuereinrichtung 93 umfaßt ein kurzes Fühlrohr 94, welches sich an der Außenseite zweier Wärmetauschrohre 90 und durch den Verteiler 88 zu einem Balg 100 erstreckt Von dem Balg 100 geht ein Stift 106 aus. Aus F i g. 6A und 6B ist ersichtlich, daß der Stift 106 mit einem Doppelarmhebel 112 verbunden ist, welcher durch eine Druckfeder 114 belastet und im Punkt 116 gelagert ist Der Doppelhebel wirkt mit einer Führung 118 zusammen, welche auf einen Mikroschalter 120 einwirkt um den nicht dargestellten Brenner zu steuern. Eine Feder 122 zwischen dem Balg 100 und dem Gehäuse 124 bestimmt den Druck des Fühlmediums 126 in der Steuereinrichtung 93 und damit die Temperatur, bei welcher das Fühlmedium verdampft wobei die Verdampfungstemperatur der maximalen Temperatur des Arbeitsmediums entspricht Die Steuereinrichtungen 95 und 97 weisen den gleichen konstruktiven Aufbau wie die Steuervorrichtung 93 auf. Sie umfassen kurze Fühlrohre % bzw. 98, jeweils einen Balg 102 und 104, Stifte 108 und 110, Doppelhebel 128 und 132 mit Anlenkpunkten 130 und 134 sowie Federn 136 und 138, die jeweils zwischen einem Balg 102 bzw. 104 und dem Gehäuse 124 eingespannt sind. Jeder der Doppelhebel 112, 128 und 132 arbeitet mit der gleichen Führung 118 zusammen, die es den einzelnen Hebeln gestattet den einzelnen Mikroschalter 120 zu betätigen. Die Federn 122,136 und 138 stellen jeweils den gleichen Fühlmediumsdruck in den Steuereinrichtungen 93,95 und 97 ein.The control device 92 consists of three separate control devices 93, 95 and 97. It goes without saying that any number of control devices could be used. The control device 93 comprises a short sensor tube 94 which extends on the outside of two heat exchange tubes 90 and through the distributor 88 to a bellows 100. A pin 106 extends from the bellows 100. From Fig. 6A and 6B it can be seen that the pin 106 is connected to a double arm lever 112 which is loaded by a compression spring 114 and is mounted at point 116. The double lever cooperates with a guide 118 which acts on a microswitch 120 to the burner, not shown steer. A spring 122 between the bellows 100 and the housing 124 determines the pressure of the sensing medium 126 in the control device 93 and thus the temperature at which the sensing medium evaporates, the evaporation temperature corresponding to the maximum temperature of the working medium.The control devices 95 and 97 have the same structural design like the control device 93. They comprise short sensing tubes 98 and 98, respectively a bellows 102 and 104, pins 108 and 110, double levers 128 and 132 with articulation points 130 and 134 and springs 136 and 138, which are each clamped between a bellows 102 and 104 and the housing 124 are. Each of the double levers 112, 128 and 132 works together with the same guide 118 , which allows the individual levers to operate the individual microswitch 120. The springs 122, 136 and 138 each set the same sensing medium pressure in the control devices 93, 95 and 97.

Wenn die Anlage nach den F i g. 4 bis 6 in Betrieb ist fließt das Arbeitsmedium von dem Verteiler 86 durch die Wärmetauscherrohre 90, in denen es verdampft, zu dem Verteiler 88. Von dem Verteiler 88 strömt der Arbeitsmitteldampf zu anderen Teilen der Anlage. Die Verbrennungsgase oder ein anderes Heizmedium umströmen die Wärmetauscherrohre 90. Das Fühlmedium in den Fühlrohren 94,96 und 98 spricht auf die gesamte Durchschnittstemperatur der Wärmetauscherrohre an. Die Ausdehnung der Fühlmedien in den verschiedenen Steuereinrichtungen 93,95 und 97 wird verhältnismäßig klein und im wesentlichen gleich sein, wenn eine gleichförmige Temperaturverteilung innerhalb des Wärmetauschers 85 vorliegt Das System ist so aufgebaut daß bei normalen Betriebstemperaturen kein genügend großes Wärmeausdehnungspotential bei dem Fühlmedium vorhanden ist um eine ausreichende Bewegung der Doppelhebelarme und damit eine Betätigung des Mikroschalters 120 zu bewirken. Die kleine auftretende Bewegung der Führung 118 wird durch den Raum 140 aufgenommen, welcher es gestattet daß sich die Führung um einen geringen Betrag nach oben und unten bewegen kann, ohne daß der Mikroschalter betätigt wird. Wenn jedoch zumindest ein Abschnitt des War-If the system according to the F i g. 4 to 6 is in operation, the working medium flows from the distributor 86 through the heat exchanger tubes 90, in which it evaporates, to the distributor 88. The working medium vapor flows from the distributor 88 to other parts of the system. The combustion gases or another heating medium flow around the heat exchanger tubes 90. The sensing medium in the sensing tubes 94, 96 and 98 responds to the total average temperature of the heat exchanger tubes. The expansion of the sensing media in the various control devices 93, 95 and 97 will be relatively small and essentially the same if there is a uniform temperature distribution within the heat exchanger 85 to effect a sufficient movement of the double lever arms and thus an actuation of the microswitch 120. The small movement of the guide 118 that occurs is accommodated by the space 140 which allows the guide to move a small amount up and down without operating the microswitch. However, if at least a portion of the war

metauscherrohres 90 die vorbestimmte maximale Temperatur für das Arbeitsmedium erreicht, wird diese relativ hohe Temperatur eine Verdampfung des Fühlmediums im Abschnitt des benachbarten Fühlrohres bewirken. Die Verdampfung des Fühlmediumt führt, selbst wenn sie nur in einem kleinen Abschnitt des Fühlrohres auftritt, zu einer genügend großen Expansion des Volumens des Fühlmediums, um den Mikroschalter zu betätigen. Wenn beispielsweise heiße Stellen entlang eines Wärmetauscherrohres auftreten, das mit dem Fühlrohr 94 wärmeleitend verbunden ist, wird das Fühlmedium im Fühlrohr 94 unmittelbar in der Nachbarschaft dieser heißen Stelle verdampfen und eine beträchtliche Volumenzunahme erzeugen. Der Balg 100 wird sich ausdehnen und den Stift 106 nachExchange tube 90 reaches the predetermined maximum temperature for the working medium, this is relative high temperature cause evaporation of the sensing medium in the section of the adjacent sensing tube. The evaporation of the sensing medium leads, even if only in a small section of the Sensing tube occurs, to a sufficiently large expansion of the volume of the sensing medium to the microswitch to operate. For example, if hot spots occur along a heat exchanger tube that is connected to the sensing tube 94 in a thermally conductive manner, the sensing medium in the sensing tube 94 is directly in the Vaporize in the vicinity of this hot spot, creating a significant increase in volume. Of the Bellows 100 will expand and pin 106 after

oben verschieben. Der Stift 106 bewirkt eine Verschwenkung des Hebels 112 um den Stützpunkt 116 und drückt die Führung 118 um ein ausreichendes Stück nach unten, um den Freiraum 140 zu überwinden und den Mikroschalter 120 zu betätigen. Der Mikroschalter 120 sendet dann ein Signal zur Beeinflussung des Brennerbetriebes aus. Da die mit den verschiedenen Steuereinrichtungen verbundenen Hebelarme alk auf den gleichen Mikroschalter einwirken, bewirkt da; Auftreten nur einer heißen Stelle in der Nähe irgendei ner der Fühlrohre eine Betätigung des Mikroschalter! 120. Es können jedoch auch einzelne Mikroschalter je dem Hebelarm zugeordnet werden, so daß die generei Ie Lage der heißen Stelle in Abhängigkeit von dem be tätigten Mikroschalter bestimmt werden kann.move up. The pin 106 causes the lever 112 to pivot about the support point 116 and pushes the guide 118 downward enough to overcome the clearance 140 and to operate the microswitch 120. The microswitch 120 then sends a signal for influencing of the burner operation. Since the lever arms connected to the various control devices alk act on the same microswitch, causes there; Occurs only in a hot spot near any ner of the sensor tubes an actuation of the microswitch! 120. However, individual microswitches can also be used be assigned to the lever arm, so that the generei Ie location of the hot spot depending on the be operated microswitch can be determined.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Control and safety device for a steam generator with one formed from pipe coils Heating surface in which the working medium, preferably organic working medium, is evaporated, with the tubes, which are assigned axially parallel to the tube coils and are filled with a control fluid and through their temperature-dependent expansion a regulating device for changing the energy supply can be actuated via a pressure sensor, characterized in that it is the control fluid leading pipe (38,40) conducts heat directly to the pressure element regulating the combustion process. at In this device, the fluid contained in the annular space, preferably water, has a protective function for the working fluid. A cooling of the working fluid by the protective fluid is indeed in this device not intended, but may because of the volume ratios between the outer tube and the inner one Working medium pipe and the large-volume collecting tank arranged outside the boiler cannot be avoided, so that the efficiency of the boiler system is comparatively low. Another The disadvantage is the indirect heat transfer from fuel gases as a heat transfer medium via the wall of the Outer tube, the buffer liquid and the wall of the