DE24855C - Selbstthätiger Dampfkessel - Speiseapparat - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Der vorliegende Apparat hat die Bestimmung, die Speisung der Dampfkessel unter den verschiedenen Umständen, die sich dabei geltend machen können, selbsttätig zu bewirken. Derselbe läfst sich in verschiedenen Modificationen herstellen, je nachdem er

a) das Condensationswasser bei Dampfheizungen in den Kessel zurückbringen soll (der Zufiufs des Speisewassers ist an sich constant und leistet an sich einen nahezu constanten Wasserstand);

b) als directer Kessel-Speiseapparat wirken soll, für den Fall des Dampfconsums durch die . Dampfmaschine (der Wasserstand im Kessel soll innerhalb gewisser Grenzen constant erhalten werden durch den Apparat).

Beide Fälle haben noch je zwei Unterabtheilungen:

ι. das Speisewasser ist von oberhalb des Kessels zu beziehen;

2. das Speisewasser ist von unterhalb des Kessels zu beziehen.

Es sind nachstehend nur die beiden extremen Fälle a) 1. und b) 2. erläutert, da sich die Anordnungen der beiden anderen Fälle von selbst ergeben.

Fall a) i.

M ist das Dampfzuführungsrohr,

N das Condensationswasser-Leitungsrohr,

A V das Absperrventil,

R V das Rückschlagventil,

RAV ein zweites Rückschlagventil mit Absperrung,

P ein gufseiserner Kasten, dampfdicht verschlossen,

Q ein zweiarmiges Schwimmkugelventil aus Rothgufs, welches durch die ihm eigenthümliche Bewegimgsart die Speisung besorgt.

Der Vorgang ist folgender: Der Kasten P steht oberhalb des höchsten Kessel - Wasserstandes. Bei angehendem Betrieb der Heizung sammelt sich das rückkehrende Condensationswasser oberhalb des Speiseventils RAV und steigt allmälig bis zur Höhe des Apparates, tritt dann weiter in denselben hinein, fafst den Schwimmkugelhahn zunächst bei der grofsen Kugel (Stellung a) und bewirkt ein Linksdrehen des Hahnes (im Sinne des Pfeiles). Bei weiterem Steigen des Wassers wird die kleine Kugel auch ins Wasser treten, die Drehrichtung wird aber durch die grofse Kugel bestimmt, da bei ihr das Auftriebsmoment stets ein gröfseres sein mufs. In der beschriebenen Weise wirken die Auftriebsmomente der Schwimmkugeln sich entgegen, indem die grofse eine Linksdrehung, die kleine eine Rechtsdrehung anstrebt.

Das Schwimmkugelpaar kommt auf diese Weise langsam in Stellung b. Der Hebelarm der kleinen Schwimmkugel kommt lothrecht zu stehen, und zwar bei dem Wasserstande 5 (höchstem Wasserstande im Apparat). Beim Ueberschreiten dieser Stellung wirken beide Kugeln in gleichem Sinne auf eine Linksdrehung hin; das hat zur Folge, dafs die kleine Kugel, die bis jetzt tief ins Wasser eingetaucht war, an die Oberflache schnellt und der Schwimmkugelhahn die Stellung c einnimmt. Damit beim Aufschnellen ein Ueberschlagen des Apparates nicht eintritt, ist der Hahnkörper mit einer Spiralfeder versehen, welche bei der Stellung c anfängt zu wirken.

■ '-Durch dieses plötzliche Aufschnellen des Apparates wird der Zweck, ein plötzliches Oeffnen des Dampfzuflusses herbeizuführen, erreicht. Die Bohrungen an dem Hahn sind nämlich, wie die Zeichnung zeigt, so eingerichtet, dafs das Oeffnen nach Ueberschreiten der Stellung b gleich anfängt und der Hahn sodann in allen Stellungen zwischen b und c geöffnet bleibt. Durch diesen Vorgang ist im Kasten P gleicher Dampfdruck mit dem Druck im Kessel erzielt; das Ventil R V besorgt die Abschliefsung. Nach dem Gesetze von den communicirenden Gefäfsen wird jetzt die Entleerung des Kastens P durch das Rohr N und das Ventil R A V in den Kessel erfolgen. Hierbei fallen die Schwimmkugeln langsam in die Stellung b zurück, der Dampfzutritt dauert so lange fort, und beim Unterschreiten des niedrigsten Betriebswasserstandes T im Kasten wird ein plötzliches Durchschlagen der kleinen Kugel nach Stellung a erfolgen, bewirkt durch das Uebergewicht der im Freien schwebenden grofsen Kugel. Hierdurch wird das plötzliche Schliefsen des Apparates bewirkt. Jetzt condensirt der Dampf im Kasten und beim Heruntergehen der Spannung tritt langsam der ursprüngliche Zustand ein; das Spiel beginnt von neuem.

Die Begründung der Einrichtung eines plötzlich sich 'öffnenden Ventils liegt in folgender Erwägung: Würde das Oeffnen des Ventils langsam geschehen, so träte zunächst stark gedrosselter Dampf in den Kasten, die Spannung würde niedriger sein als im Kessel und der Dampf infolge dessen nicht im Stande sein, gleichen Wasserstand herzustellen.

Wohl aber würde derselbe das Ventil R V schliefsen und ein weiteres Steigen des Wasserstandes somit verhindern; die gewünschte Wirkung würde somit nicht erreicht werden, da in diesem Stadium der Apparat stillstehen und eine Stauung des Condensationswassers oberhalb R V eintreten würde.

Fall b) 2.
Eigentlicher Kessel - Speiseapparat.

Es soll vom Apparat ein gegebener Kesselwasserstand constant erhalten werden; das Speisewasser ist von unten anzusaugen.

D D sind mit dem Kessel communicirende Röhren,

P und P₁ zwei gufseiserne Kästen, dampfdicht verschlossen;

E ist das Speiserohr für das Wasser, welches in der Richtung des Pfeiles strömt,

R V ein entlastetes Rückschlagventil, welches den Eintritt von Dampf im verkehrten Sinne verhindert;

Q und Q₁ sind zwei Schwimmkugelhähne;

T ist das von der Cisterne kommende Saugrohr ;

RVE ist ein Rückschlagventil (Saugventil) mit regulirbarer Belastung;

g zeigt den normalen,

h den niedrigsten Kesselwasserstand an. Aus diesen beiden Linien geht die Aufstellung des Apparates hervor.

iTist ein Verbindungsrohr der beiden Schwimmkugelhähne.

Wirkungsweise.

In dem Kasten P stellt sich durch die beiden Rohre D derselbe Wasserstand und derselbe Dampfdruck her wie im Kessel. Der Kesselwasserstand sei bei Beginn des Betriebes ein normaler. Der Schwimmkugelhahn Q stellt sich bei diesem Wasserstand wie bei Fall a) i., Stellung c, also wie dort nach dem Aufschnellen, d. h. nur die kleine Kugel schwimmt auf der Oberfläche. Die Bohrung des Hahnes ist hier so, dafs der Hahn bei dieser Stellung geschlossen ist. Beim Verbrauch des Wassers sinkt der Wasserstand, das Schwimmkugelpaar geht allmälig aus der Stellung c in die Stellung b. Der Hahn bleibt auch hier noch so weit geschlossen, dafs eine Ausgleichung des Wasserstandes nicht eintreten kann. Beim' Ueberschreiten der Stellung b erfolgt das Durchschlagen, durch das Uebergewicht der grofsen Kugel veranlafst. Das Schwimmkugelpaar kommt dadurch plötzlich in die Stellung a. Hierbei ist zu erwähnen, dafs die grofse Kugel derartig zu belasten ist, dafs das Durchschlagen eher geschieht, als das Hochschnellen beim umgekehrten Procefs, und dafs schon in den ersten Bewegungsmomenten zwischen b und α das Oeffnen des Hahnes derart erfolgen mufs, dafs gleicher Dampfdruck in P und P₁ bewirkt wird.

In der Stellung α ist der Hahn ganz offen. Derselbe gestattet dem Dampf, durch das Rohr K in den Schwimmkugelhahn Q₁ zu treten; dieser hat die Bohrung, wie sie in Fall a) i. beschrieben ist. Der Dampf mute beim ersten Bedarf von neuem Speisewasser den Hahn Q₁ geöffnet finden (Stellung c, hoher Wasserstand).

Nach dem Gesetze von den communicirenden Gefäfsen geht nun das Wasser aus P₁ nach P bezw. zum Kessel; der Schwimmkugelhahn Q₁ schliefst sich, der Dampf ist abgesperrt; es tritt Condensation und Vacuumbildung ein. Da das Dampfvolumen im Verhältnifs zum jedesmaligen erforderlichen Wasserbedarf ein sehr bedeutendes ist, so wird ein kräftiges Saugen aus der Cisterne eintreten; es wird sich wieder hoher Wasserstand einstellen, Oeffnen des Ventils Q₁ und Aufnahme des gesaugten Wasserquantums von P und dem Kessel erfolgen. Dies Spiel wiederholt sich so lange, bis normaler Wasserstand im Kessel eingetreten ist, d. h. bis der Hebel der kleinen Schwimmkugel die Lothlinie gerade überschreitet. Der Hahn

ist jetzt im Begriff, sich zu schliefsen, mufs aber noch so weit geöffnet bleiben, dafs in P₁ voller Dampfdruck zu erzielen ist und ein weiteres Steigen des Wasserstandes, der das Aufschnellen des Apparates möglich macht, eintritt. Diese Bedingung deckt sich in der That mit der vorerwähnten, durch gesperrten Druck gekennzeichneten um so besser, als die Stellungen b und bi etwas aus einander liegen, und diese Bedingungen sind in demselben Mafse praktisch um so leichter erfüllbar, je weiter b und O₁ aus einander liegen. Es ist selbstverständlich, dafs diese Verschiedenheit der Stellungen b und b_x theoretisch auch im Fall a) i. vorhanden ist. Dieselbe ist aber dort für den Mechanismus ohne Bedeutung und konnte daher übergangen werden.

Wird nun die Stellung O₁ überschritten, so tritt Aufschnellen der Kugeln in die Stellung c ein und das Ventil wird ganz geschlossen. Der Apparat ruht nun so lange, bis der Kesselwasserstand wieder auf h gesunken ist, da dann erst wieder das Durchschlagen der «kleinen Kugel erfolgt, d. h. da sich dann erst wieder Ventil Q öffnet.

An nöthigen Detailconstructionen zur Vervollkommnung der Wirkung sind nachfolgende zu erwähnen: Ventil J? V in Rohr JE ist mit einer feinen Feder entlastet gedacht, so dafs dasselbe vom Wasser ohne Druckverlust passirt werden kann; denselben Zweck kann man aber auch durch Höherstellen des Apparates P₁ erreichen. Damit nicht Apparat P₁ aus der Cisterne zu viel Wasser ansaugt, ist das Ventil R VE mit regulirbarer Federbelastung gedacht. Kasten P₁ wird mit Wasserstandsglas versehen. Ferner bekommt P₁ einen Entlastungshahn, mit dessen Hülfe beim ersten Füllen mit Dampf die Luft ausgetrieben werden kann, um ein kräftigeres Vacuum zu erzielen. Kasten P wird mit Wärmeschutzmasse umhüllt, um unnöthige Condensation zu vermeiden. Kasten P₁ hingegen wird mit einer zweiten Wand aus Zinkblech versehen, damit in dem sich bildenden Zwischenraum Kühlwasser zur rascheren Vacuumbildung eingefüllt werden bezw. permanent durchlaufen kann.

Claims (2)

P ate nt-An Sprüche:

1. Der bei den beschriebenen Apparaten zur Anwendung gebrachte zweiarmige Schwimmkugelhahn, sofern derselbe vermöge der ihm eigenthümlichen Bewegung beim Steigen des Wasserstandes ein plötzliches Oeffnen und beim Sinken desselben ein plötzliches Schliefsen des Hahnweges veranlafst.

2. Das Verfahren der selbsttätigen Speisung von im Betriebe befindlichen Dampfkesseln mit Hülfe dieses Hahnes, sofern derselbe die Speisung automatisch und durch Herstellung des Kesseldruckes über dem herbeizuschaffenden Speisewasser bewirkt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.