DE349388C - Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes von Fluessigkeiten oder Gasen in einem Behaelter - Google Patents

Description

Die Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes von Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen ist bei verschiedenen Anlagen von hoher Bedeutung. So kann es nötig sein, bei Pumpen und Kompressoren, bei Gaserzeugern aller Art und auch bei Dampfkesseln und bei manchen anderen Einrichtungen eine solche Regelung des Ganges der Maschine (Pumpe o. dgl.), der Gaserzeugung, der Kesselfeuerung usw., kurz, eine solche Regelung des den Druck erzeugenden Mittels durchzuführen, daß tatsächlich ein bestimmter Druck aufrechterhalten wird, derart, daß, wenn nach Inbetriebsetzung der Anlage der Druck die gewünschte Höhe erreicht hat und diese nun überschreiten wollte, die von dem erzeugten Druck abhängig gemachte Regelungseinrichtung das Druck erzeugende Mittel so beeinflussen soll, daß die Druckerzeugung ge-

ao hemmt wird, also die Pumpenarbeit vermindert, die Feuerung gedämpft wird usw., wogegen bei dem darauffolgenden Sinken des Druckes ein Überschreiten des gewünschten Druckes durch Beeinflussung des Regelungsorgans in einem solchen Sinne stattfinden muß, daß die Druckerzeugung wieder gefördert wird.

Zu diesem Zweck verwendet man ein Regelungsorgan, das von dem aufrechtzuerhaltenden Druck beeinflußt wird und das auf das den Druck erzeugende Mittel, z. B. auf die Feuerung eines Kessels, einwirkt. Die Übertragung des Druckes auf das Regelungsorgan kann hierbei durch eine Flüssigkeit geschehen.

Gemäß der Erfindung geschieht nun die Übertragung des Druckes erstens durch eine Flüssigkeitssäule, die sich in einem aus zwei Teilen bestehenden Gefäß befindet; der eine Teil hat einen kleinen und der zweite darüber befindliche Teil einen großen Querschnitt. Von hier aus geschieht die weitere übertragung zweitens durch eine Flüssigkeit von kleinerem spezifischen Gewicht oder durch ein Gas. Hierdurch findet bei Über-J schreitung des aufrechtzuerhaltenden Drukkes durch Eintreten der Druckflüssigkeit in die Querschnittserweiterung eine mehr oder minder plötzliche starke Steigerung der Volumenzunahme der steigenden Druckflüssigkeitssäule statt, welche Steigerung eine plötzliche Verschiebung oder Kompression des Zwischenmittels erzeugt, die das Regelungsorgan rasch in einem die Druckerzeugung hemmenden Sinn beeinflußt. Umgekehrt wird bei einem darauffolgenden Sinken des Drukkes und Zurückweichen der Druckflüssigkeit in der Querschnittserweiterung infolge der raschen Voktmenabnahme eine rasche Verschiebung des Zwischenmittels im entgegengesetzten Sinne oder Entspannung stattfinden, wodurch auch das Regelungsorgan rasch im entgegengesetzten Sinne verstellt wird.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung bei einem Niederdruckkessel. Dabei besteht der eigentliche Regler aus einem Flüssigkeitsgefäß 1, in das eine Tauchglocke 2 fest eingesetzt ist, deren unterer Rand schräg verläuft und in die das Ende eines Rohres 3 hineinragt, das zur Kesselfeuerung 4 führt. Die obere Öffnung des Gefäßes 1 kann einen Regelungsschieber 5 zur groben Einstellung des Lufteintrittsquerschnitts enthalten.

Die Luft tritt oben in das Gefäß 1 ein, strömt außerhalb der Tauchglocke 2 abwärts, um den unteren Rand in ihr Inneres und von hier aus durch das Rohr 3 zur Feuerung 4. Steht die Flüssigkeit im Gefäß 1 nur so hoch, daß der Rand der Tauchglocke 2 gänzlich frei ist, so ist der Luftzuströmung der höchstmögliche Querschnitt geboten. Je höher die Flüssigkeit steigt, desto kleiner wird der Durchtrittsquerschnitt für die Luft, und ist der ganze Rand der Tauchglocke von der Flüssigkeit umgeben, so kann die Luft überhaupt nicht mehr ins Innere der Glocke gelangen, und die Luftströmung hört auf.

Mit dem Reglergefäß 1 steht durch ein

Rohr 6 ein Vorratsgefäß 7 in Verbindung, in welchem die Flüssigkeit normalerweise so hoch steht, wie im Reglergefäß 1, und zwar so hoch, daß die Tauchglocke 2 frei ist. Wächst der Druck, der im Vorratsgefäß 7 auf der Flüssigkeit lastet, so wird diese dort niedergedrückt und steigt im Reglergefäß 1, so daß es also nur nötig ist, den Druck im Vorratsgefäß 7 vom Kesseldruck abhängig zu machen, um die Luftzuführung, wenn auch mittelbar, vom Kesseldruck beeinflussen zu lassen.

Zu diesem Zweck ist der Luftraum des Vorratsbehälters 7 durch eine Rohrleitung 8, 13 mit einem Gefäß 9 verbunden, von dem ein Rohrstutzen 10 abgedichtet in ein Wasserstandsrohr 11 des Dampfkessels 12 verschiebbar hineinragt. Das Standrohr 11 ist so hoch, daß es gänzlich mit Wasser gefüllt ist, das auch in den Rohrstutzen 10 von unten her eindringt.

Wächst beim Anheizen der Kesseldruck allmählich, so steigt das Wasser im Rohrstutzen 10, ohne daß aber hierdurch der Luftdruck im Gefäß 9 merklich beeinflußt werden würde, weil gemäß der Erfindung das aus dem Rohrstutzen 10 verdrängte Luftvolumen infolge des geringen Querschnittes dieses Rohrstutzens im Verhältnis zum Rauminhalt des Gefäßes 9 so gering ist, daß eine merkliche Drucksteigerung im Gefäß 9 und in dem damit verbundenen Luftraum des Vorratsgefäßes 7 nicht eintritt. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsgefäß 7 und des Flüssigkeitsspiegels im Reglergefäß 1 wird sich daher ganz unmerklich ändern, so daß also auch der Lufteintrittsquerschnitt im Reglergefäß i, praktisch genommen, nicht geändert wird und die Intensität der Feuerung gleichfalls, praktisch genommen, unverändert bleibt.

Wächst aber der Kesseldruck weiter, so tritt schließlich das Wasser aus dem Rohrstutzen 10 in die vom Gefäß 9 gebildete Er-Weiterung des Standrohres bzw. des Rohrstutzens 10 ein, es bietet sich also dem steigenden Wasser plötzlich eine große Querschnittserweiterung, und dies hat zur Folge, daß die der Druckzunahme entsprechende Volumenzunahme der Wassersäule im Standrohr 11 und im Rohrstutzen 10 plötzlich stark gesteigert wird. Die Steighöhe der Flüssigkeitssäule im Verhältnis zur Druckeinheit ist ja bekanntlich vom Querschnitt des Steigrohres unabhängig, so daß also jeder Druckzunahme;, um eine Einheit stets die gleiche Höhenzunahme entspricht, gleichgültig, ob der Querschnitt der Steigleitung gleichbleibt oder geändert wird. Ändert sich der Querschnitt der Steigleitung, so ändert sich demnach auch die Volumenzunahme der Flüssigkeitssäule, welche Volumenzunahme immer das Produkt ist aus.der Höhenzunahme multipliziert mit dem jeweiligen Querschnitt der j Steigleitung. Die beim Eintritt der Flüssig- ; keit in das Gefäß 9 sich ergebende plötzliche ; Volumenzunahme bewirkt aber, daß der Luftdruck im Gefäß 9 plötzlich wächst, weil der Luftraum in diesem Gefäß 9 im Maße der Steigerung der Volumenzunahme des eindrinj genden Wassers vermindert wird und eine dementsprechende Kompression der Luft entsteht, die sich durch die Rohrleitung 13 und 8 hindurch in das Vorratsgefäß 7 fortsetzt, wo nunmehr die Flüssigkeit rasch niedergedrückt wird, was ein ebenso rasches Ansteigen der Flüssigkeit im Reglergefäß 1 und damit ein rasches Sperren der Luftzuführung zur Kesselfeuerung zur Folge hat. Es wird also, sowie der Druck im Kessel so weit angewachsen ist, daß das Wasser aus dem Standrohr in das Gefäß 9 eindringt, die Luftzuführung zur Kesselfeuerung sofort gesperrt, wodurch die Feuerung gedämpft und ein weiteres Anj wachsen des Druckes unmöglich gemacht wird.

Sinkt aber der Druck im Kessel, so wird die Volumenabnahme der Wassersäule so lange groß sein und ein rasches Öffnen der Luftzuführung zur Kesselfeuerung bewirken, als sich der Wasserspiegel noch innerhalb der Erweiterung 9 befindet.- Es tritt also eine rasche Entspannung der Luft in den Gefäßen 9 und 7 ein, die ein rasches Steigen der Flüssigkeit im Vorratsgefäß 7 und ein ebenso rasches Sinken der Flüssigkeit im Reglergefäß 1 zuläßt, so daß die Luftzuführungswege zur Kesselfeuerung wieder rasch geöffnet werden, wodurch die Feuerung wieder lebhafter wird und einem weiteren Zurückgehen des Druckes entgegenwirkt. Ist also einmal der aufrechtzuerhaltende Druck · erreicht, so spielt sich der Regelungsvorgang so ab, daß die Flüssigkeit im Standrohr 11 bzw. im Stutzen 10 stets so hoch bleibt, daß ihr Niveau sich im unteren Teile des Gefäßes 9 befindet, also an der Eintrittsstelle vom Stutzen 10 zum Gefäß 9 schwankt.

Um die Einrichtung zur Aufrechterhaltung verschiedener Kesseldrücke geeignet zu machen, ist die Höhenlage des Gefäßes 9 verstellbar, und um diese Verstellbarkeit möglich zu machen, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Teil 13 der Leitung 8 aus einem biegsamen Schlauch o. dgl. hergestellt. Wird das Gefäß 9 höher gestellt, "so wird das Wasser erst bei einem höheren Kesseldruck so weit steigen, daß es in das Gefäß 9 eindringt und dort auf die Luft einen Druck ausübt, und versieht man das Gefäß 9 mit einem Zeiger 14, der vor einer lotrechten Skala spielt, welche die aufrechtzuerhaltenden Kesseldrücke angibt, so kann

man durch Einstellen des Gefäßes 9 auf die entsprechende Höhe den Regelungsbereich in einfachster Weise dem jeweils gewünschten Kesseldruck anpassen.

Auf die Regelungsflüssigkeit im Reglergefäß ι kann man eine ölschicht o. dgl. lagern, um Verdunstungsverluste, welche die Regelung allmählich ungenau machen würden, zu verhindern.

Wie man sieht, findet also bei dieser Regelungseinrichtung, solange die Flüssigkeit im Standrohr 11 bzw. 10 noch nicht das Gefäß 9 erreicht hat, gewissermaßen ein Leergang in der Einrichtung zur Druckübertragung vom ^; Kessel zum Regelungsorgan statt, welcher ', Leergang erst aufhört, wenn der Druck im Kessel die gewünschte Höhe erreicht hat. Erst von hier ab wird der Regler mehr oder minder plötzlich rasch in Wirksamkeit gesetzt, wenn j ao die Flüssigkeit im Standrohr 11 bzw. 10 wie- ! der unterhalb des Gefäßes 9 sinkt. Das schleichende Heben und Senken der Flüssigkeit im Reglergefäß 1 ist also hier vermieden, und | zwar infolge der Einschaltung der Querschnittserweiterung 9 und der verhältnis- : mäßig engen Querschnittsbemessung des Rohrstutzens 10. :

Natürlich ist es nicht unbedingt nötig, daß j das Standrohr oder Gefäß 11 unmittelbar mit dem Wasser raum des Kessels 12 in Verbindung steht, da es ja klar ist, daß es nur darauf ankommt, daß die Flüssigkeit in diesem Gefäß 11 in irgendeiner Weise von dem Druck im Kessel 12 beeinflußt wird. Es kann also auch ein mit irgendeiner Flüssigkeit gefülltes Gefäß sein, das mit dem Dampfraum des Kessels verbunden ist, und es kann dann auch irgendeine beliebige Flüssigkeit in das Gefäß eingefüllt werden, z. B. auch Quecksilber. Die Übertragung der Bewegung der Flüssigkeitssäule im Rohrstutzen 10 bzw. im Gefäß 9 auf die Flüssigkeit im Vorratsbehälter 7 braucht auch nicht notwendig durch Luft zu geschehen, wie dies eben geschildert worden ist, da auch jedes andere beliebige -Gas hierzu benutzt werden kann. Es kann auch eine Flüssigkeit anstatt der Luft oder dieses Gases benutzt werden, die den ganzen freien Raum zwischen dem Flüs- , sigkeitsspiegel im Rohrstutzen 10 bzw. im ' Gefäß 9 und dem Flüssigkeitsspiegel im Vor- j ratsgefäß 7 erfüllt, also auch die Rohrleitung ! 13, 8, wenn nur diese Übertragungsflüssigkeit ein spezifisches Gewicht hat, das von dem der Flüssigkeit im Gefäß 11 bzw. im Rohrstutzen 10 verschieden ist, also in der Regel kleiner ist. Natürlich hat man es dann nicht mehr mit einer Kompression des Druckübertragungsmittels zwischen den Gefäßen 9 und 7 zu tun, sondern mit einer einfachen Ver-Schiebung des Druckübertragungsmittels.

Auch das Regelungsorgan selbst kann von dem beschriebenen verschieden sein, da es ja nur darauf ankommt, auf ein den Querschnitt der Luftzuführungswege zur Kesselfeuerung beeinflussendes Organ verstellend zu wirken, so daß also jedes beliebige Regelungsorgan, das etwa von einem hydraulischen Kolben o. dgl. betätigt wird, benutzt werden kann. An Stelle der biegsamen Rohrverbindung 13 kann natürlich auch ein Teleskoprohr o. dgl. verwendet werden, wie denn überhaupt in konstruktiver Beziehung mannigfache Änderungen möglich sind.

Was hier an Hand eines Beispiels für einen Feuerungsregler gesagt worden ist, gilt natürlich auch für Regelungseinrichtungen der anderen eingangs erwähnten Anlagen, und es sei noch hinzugefügt, daß auch bei Feuerungsreglern selbst noch insofern eine Erweiterung des Anwendungsgebietes möglich ist, als man nicht bloß die Feuerungsluft in der geschilderten Weise regeln kann, sondern auch die Brennstoffzuführung, mag es sich nun um feste, flüssige, dampf- oder gasförmige Brennstoffe handeln. Es kann auch die Brennstoff- und Luftzuführung oder das Mischungsverhältnis zwischen beiden mit ähnlichen Mitteln selbsttätig geregelt werden, womit in jedem Falle ein ganz bestimmter, uiDd zwar einstellbarer Druck aufrechterhalten werden kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes von Flüssigkeiten oder Gasen in einem Behälter unter Verwendung eines von dem zu regelnden Drucke hydraulisch beeinflußten Regelungsmittels, das auf den den Druck erzeugenden Teil einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Regelungsmittel (1, 2) und den Behälter (12) in einer einstellbaren Höhe ein Gefäß (9,10) mit einer unter dem zu regelnden Drucke stehenden Flüssigkeit eingeschaltet ist und dieses Gefäß aus einem engen lotrechten, unten offenen Rohr (10) und einem Teil (9) von beträchtlich größerem Querschnitt, von dem aus der Druck auf das Regelungsmittel (1, 2) durch eine Flüssigkeit von anderem spezifischen Gewicht oder durch ein Gas übertragen wird, besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.