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Wasservorwärmende Speisevorrichtung für Dampfkessel, besonders Lokomotivkessel.
Die Erfindung bezieht sich auf eine wasservorwärmende Kesselspeisevorrichtung, die
besonders für Lokomotivkessel geeignet ist.
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Die bekannten Vorwärmer erwärmen das Speisewasser meist nicht über
ioo°. Da bei dieser Temperatur die Kesselsteinbildner noch nicht ausfallen, muß
zu ihrer Ausfällung neben dem Vorwärmer ein Schlammabscheider angeordnet werden,
in dem derselbe Druck und dieselbe Temperatur herrschen wie im Kessel. Damit das
Wasser aus dem Schlammabscheider frei in den Kessel fließt, muß der Schlammabscheider
so angeordnet sein, daß sein «'asserspiegel über dem des Kessels liegt. E r wird
deshalb oben auf dem Kessel oder im Dom angebracht, was den Nachteil hat, daß er
schwer oder, solange der Kessel unter Dampf steht, überhaupt nicht zugänglich ist.
Bei großen Lokomotiven gestattet aber die Umgrenzungslinie eine solche Anordnung
nicht, sondern der Schlammabscheider muß tiefer, beispielsweise auf dem Trittblech,
angeordnet werden. Dann aber kann das Wasser aus ihm nicht mehr frei abfließen.,
sondern muß durch eine Pumpe in den Kessel gefördert werden. Die Anlage braucht
in diesem Fall zwei Kolbenpumpen, eine, die das Wasser in den Vorwärmer und den
Schlammabscheider und eine zweite, die es aus dem Schlammabscheider in den Kessel
fördert.
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Nach der Erfindung wird das Speisewasser durch einen Abdampfinjektor
unmittelbar in einen Schlammabscheider gefördert. Der Vorwärmer fällt fort, seine
Pumpe wird durch den Abdampfinjektor ersetzt, der das Wasser außerdem vorwärmt.
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Der Druck im Schlammabscheider muß so geregelt werden, daß der Abdampfinjektor
ohne Frischdampfzusatz arbeiten kann. Die Reglung bewirkt eine Kolbenpumpe, die
mit dem Dampf des zu speisenden Kessels betrieben wird. Die Fläche ihrer Dampf-
und Wasserkolben steht in solchem Verhältnis, daß
die Pumpe nur
bei einem bestimmten Druckunterschied zwischen Schlammabscheider und Kessel alles
dem Abscheider vom Injektor gelieferte Wasser dem Kessel weitergibt, während sie
bei einem größeren Druckunterschied immer weniger Wasser fördert und schließlich,
wenn der Druckunterschied seinen Höchstwert erreicht hat, stehenbleibt. Der Abdampfinjektor
aber fördert ständig Wasser in den Abscheider, so daß der Druck in diesem steigt.
Dadurch wird der Druckunterschied zwischen Kessel und Abscheider verringert, die
Pumpe fördert wieder, der Druck im Kessel und im Abscheider sinkt, und schließlich
ist der alte Druckunterschied wiederhergestellt.
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Das -\Vasser, das der Abdampfinjektor in den Schlammabscheider fördert,
hat nicht die zur Ausfällung der Kesselsteinbildner erforderliche Temperatur und
muß daher erwärmt werden. Dazu dient eine Vorrichtung, die nach der vom Injektor
geförderten Wassermenge selbsttätig eingestellt wird und dem Wasser die jeweils
zur Erreichung der Ausfälltemperatur nötige Dampfmenge beimischt.
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Die Vorrichtung hat folgende Vorzüge: i. Da das Speisewasser durch
einen Abdampfinjektor gefördert wird, regelt sich die Speisung selbsttätig nach
dem Dampfver- i brauch.
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2. Da nur durch den Injektor gefördert werden kann, ist das so gefährliche
Kaltspeisen unmöglich. Nenn kein Abdampf zur Verfügung steht, wird der Injektor
mit Frischdampf betrieben.
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3. Der Vorwärmer mit seiner Kolbenpumpe fällt fort; der Abdampfinjektor
ist Vorwärmen und Pumpe zugleich. Die Vorrichtung bedarf nur einer Kolbenpumpe,
die die doppelte Aufgabe der Druckreglung im Schlammabscheider und der Speisung
des Kessels hat.
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4. Der Schlammabscheider kann so angeordnet werden, wie es nach den
Verhältnissen am besten ist. Es liegt kein Grund vor, eine bestimmte Lage zu bevorzugen,
wie bei dem mit dem Vorwärmen verbundenen Schlammabscheider der bekannten Anlagen
die Lage üb,r dem Wasserstand des Kessels. Wenn der Abscheiden, wie es meist der
Fall sein wird, auf dem Trittblech liegt, steht sein Spiegel i unter dem des Kessels.
Da aber ohnehin zur Druckreglung eine Kolbenpumpe erforderlich ist, kann diese auch
den kleinen Höhenunterschied überwinden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Abb. i zeigt seine Gesamtanordnung an einem Lokomotivkessel; Abb. a
ist ein Schnitt durch den Temperaturregler in größerem Maßstabe.
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Ein Abdampfinjektor i, von bekannter Bauart, fördert das Speisewasser
in einen Schlammabscheider 5, ebenfalls von bekannter Bauart. Der Injektor i wird
vom Blasrohr 2 aus durch eine Leitung 3 mit Abdampf gespeist und saugt das Speisewasser
durch eine Leitung 4 an. In dem Schlammabscheider 5 werden die Druck- und Temperaturgrenzen
so geregelt, daß erstens ein Druck von etwa 8 Atm. nicht überschritten wird, weil
der Abdampfinjektor etwa diesen Druck ohne Frischdampfzusatz noch überwinden kann,
und zweitens ein Druck von 2 Atm. nicht unterschritten wird, weil andernfalls die
zur Ausfällung der Kesselsteinbildner erforderliche Temperatur von etwa 13o` nicht
erreicht wird.
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Die Druckreglung im Schlammabscheider erfolgt durch die Speisepumpe
6, die durch das Rohr 7 das Wasser aus dem Schlammabscheider ansaugt und durch das
Rohr 8 in den Kessel drückt. Die Flächen der Dampf-und Pumpenkolben werden so bemessen,
daß ein bestimmter Druckunterschied zwischen Kessel und Schlammabscheider erhalten
bleibt. Der vorgeschriebene, zu erhaltende Druckunterschied sei 5, der größte Druckunterschied
7 Atm. Bei dem vorgeschriebenen Druckunterschied von 5 Atm. gibt die Pumpe 6 alles
Wasser, das der Abdampfinjektor i in den Schlammabscheider fördert, an den Kessel
weiter, so daß der Druck im Schlammabscheider unverändert bleibt. überschreitet
aber der Druckunterschied den Wert von 5 Atm., so fördert die Pumpe 6 immer weniger
Wasser aus dem Schlammabscheider in den Kessel, und beim Druckunterschied 7 Atm.
bleibt sie stehen. Ist beispielsweise der Kesseldruck io Atm., so ist beim normalen
Druckunterschied der Druck im Schlammabscheider 5 Atm. Wenn der Kesseldruck auf
12 Atm. steigt, ist der Druckunterschied 7 Atm., der Höchstwert des Druckunterschiedes
ist erreicht, und die Pumpe bleibt stehen. Der Injektor i arbeitet aber weiter,
und der Druck im Schlammabscheider steigt infolgedessen, so daß der Druckunterschied
nicht mehr 7 Atm. ist. Die Pumpe beginnt wieder zu arbeiten, der Druck im Kessel
sinkt durch das Speisen, der Druck im Abscheiden durch die Entnahme, bis der vorgeschriebene
Druckunterschied von 5 Atm. wiederhergestellt ist. Auf diese Weise regelt die Pumpe
selbsttätig den Druckunterschied zwischen Schlammabscheider und Dampfkessel innerhalb
bestimmter Grenzen, beispielsweise, wie hier angenommen, 5 und 7 Atm. Der Kesseldruck
kann dann ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise der Speisevorrichtung zwischen
7 und 13 Atm. schwanken.
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Eine Reglung der Temperatur im Schlammabscheider 5 ist erforderlich,
weil das Wasser, das der Injektor i dem Schlammsammler
zuführt,
weniger warm ist,« als seinem Druck entspricht. Die Temperaturreglung erfolgt durch
die Vorrichtung nach Abb.2. Diese hat ein Gehäuse 9, das mit dem Injektor i durch
einen Stutzen io und 'mit dem Schlammabscheider 5 durch einen Stutzen i i verbunden
ist. Im Deckel 12 des Gehäuses ist ein Ventilgehäuse mit einem Stutzen 13 ausgebildet,
dem Frischdampf aus dem Kessel durch ein Rohr i¢ zugeführt wird. An den Stutzen
i o schließt sich im Innern des Gehäuses 19 ein Zylinder 15 an, der
mit Ausschnitten 16 versehen ist. In dem Zylinder arbeitet ein Kolben 17, auf dessen
Stange iS ein Ventil i 9 befestigt ist. Das Ventil hat seinen Sitz in dem am Deckel
12 ausgebildeten Gehäuse und wird durch eine Feder 2o belastet. Das Ventil geht
unten in einen geschlitzten Mantel 21 über. Das Speisewasser tritt bei io, der Frischdampf
bei 13 ein. Wie ersichtlich, wird der Dampfzutritt zu dem Stutzen i i durch die
Stellung des Kolbens 17
geregelt, der von dem eintretenden Speisewasser gehoben
wird. Wird viel Speisewasser gefördert, so steigt der Kolben 17 hoch auf,
und das Ventil i9 läßt eine entsprechende Menge Frischdampf in den Schlammabscheider
5 strömen.
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Das Ende 22 des Rohres, das dem Stutzen i i den Frischdampf zuführt,
kann als eine Düse ausgebildet werden, die mit dem Stutzen i i nach Art eines Injektors
zusammenarbeitet und den Dampf mit dem Wasser innig vermischt. Bei den bekannten
Vorrichtungen, bei denen der Schlammabscheider unter Kesseldruck steht, ist diese
Wirkung nicht möglich, weil kein Druckunterschied besteht. Um hier eine innige Mischung
zu bewirken, mußte das Wasser fein zerteilt werden, wozu verwickelte und schwer
zu reinigende Vorrichtungen nötig sind.
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Durch passende Bemessung der Durchgangsquerschnitte des Dampfventils
i9 kann erreicht werden, daß innerhalb der oben als Beispiel angegebenen Druckgrenzen
die Temperatur von mindestens 130' im Schlammabscheider erhalten bleibt. Damit dies
auch bei längerem Stillstand der Fall ist, wird zweckmäßig ein Reduzierventil bekannter
Bauart zwischen Dampfkessel und Schlammabscheider geschaltet, das einen Druck von
mindestens 2 Atm. in letzterem aufrechterhält.
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Der Abdampfinjektor fördert bekanntlich um so mehr Wasser, je größer
die Abdampfmenge ist. Dadurch wird die Speisewasserlieferung selbsttätig dem Dampfverbrauch
angepaßt. Hört beim Abstellen des Dampfes die Lieferung von Abdampf auf, so wird
die Speisung selbsttätig unterbrochen. Dies ist ein großer Vorzug gegenüber allen
anderen Systemen von Abdampfvorwärmern, denn bei diesen kann auch nach dem Absperren
des Dampfes gespeist werden, d. h. es wird kaltes Wasser in den Kessel geliefert,
was für diesen sehr schädlich ist. Damit aber auch bei abgesperrtem Dampf gespeist
werden kann, erhält der Abdampfinjektor in bekannter Weise eine Düse für Frischdampf.
Kaltspeisen wird auch in diesem Falle vermieden, weil der Temperaturregler immer
die Mindesttemperatur von 13o' herbeiführt. Durch die Hilfsdüse kann auch das Speisewasser
angesaugt werden.
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Wenn an Stelle des Schlammabscheiders 5 ein Rauchgasvorwärmer beliebiger
bekannter Bauart angeordnet wird, kann der Zusatz von Heizdampf durch den Temperaturregler
nach Abb.2 entfallen. Der Abdampfinjektor i speist dann unmittelbar in den Rauchgasvorwärmer,
während die Speisepumpe 6 aus dem Rauchgasvorwärmer saugt. Die Druckreglung im Rauchgasvorwärmer
erfolgt wie im Schlammabscheider mittels der Speisepumpe. Die erforderliche Temperatur
wird durch die Hitze der Rauchgase erreicht.