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Verfahren zum Speisen von Dampfkesseln. Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Speisen von Dampfkesseln, denen das Speisewasser
nicht mit Unterbrechungen, sondern beständig zugeführt wird. Das Verfahren besteht
im wesentlichen darin, daß der beständige Zufluß des Speisewassers mittels einer
durch Wärme verschieden einstellbaren Vorrichtung in der Weise geregelt wird, daß
der Wasserstand bei einer Vergrößerung der Beanspruchung
des Kessels
fällt und bei Abnahme der Beanspruchung steigt, wobei er aber immer zwischen dem
von vornherein bestimmten höchsten und tiefsten Stand gehalten wird und bei gleichbleibender
Belastung konstant bleibt. Die durch Wärme verschieden einstellbare Vorrichtung
wird zweckmäßig so eingerichtet, daß die Änderung des Zuflusses des Speisewassers
erst nach einem gewissen Zeitraum der neuen Abgabe von Dampf entspricht.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß bei geringer Beanspruchung des
Kessels ein ('l)erschuß an hocherhitztem Wasser angesammelt wird, der die Erzeugung
der bei starker Beanspruchung des Kessels erforderlichen größeren Dampfmengen ermöglicht,
ohne daß die Feuerung übermäßig angestrengt werden müßte. Die Feuerung kann vielmehr
durchweg gleichmäßig bedient werden, so (laß der Brennstoff besser ausgenutzt wird
als bei ungleichmäßigem Betrieb der Feuerung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i in Ansicht dargestellt.
Abb. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch (las Speiseventil und die zugehörigen
Teile. Abb. 3 zeigt in Ansicht ein dabei benutztes Kontrollventil mit abgeschrägtem
Sitz.
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Der normale Wasserstand des Kessels i ist mit der Linie a., der niedrigste
Stand mit h
und der höchste Stand mit c bezeichnet.
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Ein Ausdehnungsrohr 17, das einerseits mit dein Wasserraum, anderseits
mit dem Danipfrauni des Kessels verbunden ist, so (laß es sich beim Fallen oder
Steigen des Wasserstandes ausdehnt oder zusammenzieht, wirkt auf einen Hebel 18
ein, der durch eine Kette 30 -mit dem durch ein Gewicht 34. belasteten Hebel 2o
des Speiseventils ig (Abb. 2) verbunden ist. Dieses Ventil ist in seiner Längsrichtung
verschiebbar und au seinem einen Ende mit einem Bügel ei versehen zur Aufnahme des
Kopfes 22 der Verbindungsstange 23. Das äußere Ende dieser Stange ist an den Arm
24 einer Stange 25 angelenkt, die in dem am Ventilgehäuse 28 befestigten Gehäuse
26 drehbar gelagert ist. Die Stange 25 tritt durch eine Stopfbüchse aus diesem Gehäuse
heraus und trägt an ihrem Ende den einstellbar befestigten Hebel 2o, der in einem
beliebigen Z'4 inkel zu der Wagerechten eingestellt werden kann.
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Das Ventilgehäuse 2ä ist in das zum Kessel führende Speiserohr 29
eingeschaltet. Wenn sich während des Betriebes das Rohr 17 aus-(lehnt, wird der
Hebel 2o mittels der Kette 30 angehoben. Dadurch wird die Stange 25 gedreht und
(las Ventil ig geöffnet, während (las Gewicht 3.4 das Ventil ig schließt, wenn (las
Rohr 17 sich wieder zusammenzieht. Wenn der Dampfverbrauch schnell wächst und der
Wasserstand dementsprechend fällt, wird der Zufluß des Speisewassers eine Zeitlang
kleiner sein, als der Vergrößerung der Verdampfung bzw. des Dampfverbrauches entsprechen
würde. Während dieser Zeit wird also mehr Wasser verdampf als dem Kessel zugeführt
wird, und der Wasserstand wird weiter sinken, anstatt auf seinen Normalstand zurückzukehren.
Hierdurch wird eine weitere Ausdehnung des Rohres 17 und somit eine Bewegung des
Ventils ig hervorgerufen, um den Zufluß des Wassers zu vergrößern, bis der Zufluß
von Wasser größer ist als die Verdampfung des Wassers. Nachdem aber die Beanspruchung
des Kessels konstant geworden ist, wird der Zufluß des Wassers gleich der Verdampfung,
und das Wasser wird auf der unteren Wasserstandshöhe erhalten, die für diese Beanspruchung
normal ist. Die umgekehrten Verhältnisse treten ein, wenn die Beanspruchung des
Kessels geringer wird. Die geringere Verdampfung des Wassers wird dann bewirken,
daß der Wasserstand im Kessel steigt, was ein Zusammenziehen des Rohres 17 und eine
entsprechende Bewegung des Ventils i9 zur Folge hat.
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Infolge der beschriebenen Wirkungsweise der- Vorrichtung wird jedoch
der Zufluß von Wasser für einen gewissen Zeitraum nicht in demselben Verhältnis
verringert wie die Abgabe des Dampfes aus dem Kessel. Während dieser Zeit wird daher
der Wasserstand des Kessels weiter steigen, was wiederum ein weiteres Zusammenziehen
des Rohres 17 und eine Bewegung des Ventils 1g zur Folge hat, um den Zufluß von
Wasser noch mehr zu verringern, und es kann zeitweise vorkommen, daß der Zufluß
von Wasser stärker herabgesetzt ist als die Abgabe von Dampf. Nachdem aber die Belastung
des Kessels wieder konstant geworden ist, wird die Menge des Zuflusses und der Abgabe
gleich sein, und das Wasser wird auf dem höheren Wasserstand erhalten, der für die
neue Belastung normal ist. Es gibt also für jede Belastung des Kessels einen gegebenen
normalen Wasserstand, der zwischen den vorher bestimmten Grenzen des gewünschten
höchsten und tiefsten Wasserstandes schwankt: Es ist festgestellt, daß der Druck
und folglich die Temperatur des Dampfes in dein Kessel einer augenblicklichen Erhöhung
oder Erniedrigung unterworfen ist, je nachdem die Belastung des Kessels verringert
oder vergrößert wird, aber die Wirkung dieser augenblicklichen Änderung wird durch
die Änderung des Wasserstandes überwunden und beeinträchtigt deshalb die beschriebene
Wirkungsweise der Vorrichtung nicht.
Es ist ferner klar, daß die
Änderungen in der Zufuhr von Speisewasser nur klein sein müssen oder die auf einen
Wechsel in der Beanspruchung des Kessels folgende Änderung der Zufuhr von Speisewasser
durch das Ventil nicht sofort der neuen Abgabe von Dampf entsprechen soll, sondern
erst nach einem gewissen Zeitraum, in welchem der Wechsel der Beanspruchung des
Kessels einen Wechsel des Wasserstandes im Kessel herbeigeführt hat. Die Einstellung
der Vorrichtung erfolgt deshalb zweckmäßig so, daß die Änderungen der Länge des
Ausdehnungsrohres infolge der Schwankungen des Wasserstandes den Änderungen des
Zuflusses von Wasser infolge cler dem Speisewasserventil von dein erwähnten Rohr
gegebenen Bewegung entsprechen. Diese Einstellung kann in der Weise erfolgen, daß
der Winkel, in welchem (las Rohr angeordnet wird, geändert «wird, oder durch Verwendung
eines Rohres aus einem Stofft, der einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat, oder durch - Veränderung der Hebelübersetzung zwischen (lern Rohr und dem Ventil,
oder durch entsprechende Abmessung der Durchlaßöffnungell des Ventils.
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Da die Zufuhr von Wasser beständig erfolgen soll, ist es zweckmäßig,
ein ausgeglichenes Ventil zu benutzen, wodurch die Kraft, die zum Bewegen des Ventils
erforderlich ist, wesentlich verringert wird.
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In manchen Fällen ist ein Differentialventil erwünscht, d. h. ein
Ventil, bei dem das Maß der öffnung des Ventils sich in anderer Weise ändert als
das Maß der Bewegung des Ventilzylinders. Auch ist es manchmal wünschenswert, ein
Ventil zu benutzen, bei dein die öffnungen stufenförmig gestaltet sind, so daß in
dem Maße, wie sich der Wasserstand einem gefährlichen Tiefstande nähert, eine immer
größer werdende Durchtrittsöffnung des Ventils in Tätigkeit tritt. Hierdurch wird
es unmöglich gemacht, daß der Wasserstand unter die Gefahrlinie sinkt Manchmal ist
es erwünscht, ein Regelungsventil zu haben, welches genügend dicht schließt, um
den Zufluß von Wasser zu dem Kessel vollkommen zu unterbrechen. Ein Rückschlagventil
kann nicht benutzt werden, da es die richtige Regelung des Wasserzuflusses zu dem
Kessel beeinträchtigt. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, kann ein mit keglförmigein
Sitz versehenes, völlig ausgeglichenes Ventil (Abb. 3) benutzt werden. Das obere
Ende des Ventilkörpers ist mit einem kegelförmigen Sitz versehen. Die Berührungslinie
dieses Sitzes entspricht der unteren Berührungslinie 7ä des Ventils, wobei hier
der abgeschrägte Sitz in die Wandung des Gehäuses verlegt ist. Auf diese Weise wird
eine vollkommene Ausgleichung und ein wasserdichter Abschluß gleichzeitig erzielt.
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Der Ausdehnungskörper kann auch aus einem mit 01 oder einer
anderen ausdehnungsfähigen Flüssigkeit gefüllten, allseitig geschlossenen, gewellten
Rohr bestehen, das in einer oben mit dem Dampfraum, unten mit dem Wasserraum des
Kessels verbundenen Kammer in der Weise angeordnet ist, daß es mit seinem einen
Ende festgelagert ist, während eine an dem anderen Ende angebrachte Stange durch
eine Stopfbüchse der Kaininer nach außen geführt und mit dein zu regelnden Ventil
verbunden ist.
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Es ist klar, daß, wenn die "Zufuhr von Speisewasser in den Kessel
nach der vorliegenden Erfindung geregelt wird, die Speisung des Kessels während
des Betriebes eine beständige ist - und der Kessel in Zeiten geringer Beanspruchung
mit mehr Wasser, als dem normalen Stande entspricht, gefüllt wird, so daß in solchen
Zeiten Wärme aufgespeichert werden kann zugunsten einer folgenden stärkeren Beanspruchung.
Auf diese Weise wird die Möglichkeit, einen gegebenen Kessel zu überlasten, vergrößert,
während gleichzeitig bei zeitweiser Überlastung der Abfall des Dampfdruckes verringert
wird.
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Um die Speisung von Schiffskesseln nach vorliegender Erfindung zu
regeln, wird ein Ventil (oder mehrere Ventile) vorgesehen in Verbindung mit einem
Speisewasserregler, der geschlossen wird, wenn beim Schlingern des Schiffes in der
einen oder der anderen Richtung der Kessel seine äußerste Stellung erreicht hat,
indem das Ventil von einem Pendelhebel geregelt wird, an dem ein auf einer Skala
einstellbares Gewicht angebracht ist und der beim Schlingern des Schiffes in Tätigkeit
tritt. Dieses Ventil ist mit dem Rohr verbunden, das den Speisewasserregler mit
dem Wasserraum des Kessels verbindet.
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Dieses Ventil ist an irgendeinem geeigneten Punkt mit dem Rohr verbunden,
das jeden Speisewasserregler mit dem Wasserraum des Kessels verbindet. Auf diese
Weise werden die hohen und die niedrigen Wasserwellen, die durch das Rollen oder
Stampfen des Schiffes im Kessel erzeugt werden, nicht auf den Regler übertragen,
und dieser wird nur von solchen Änderungen des Wasserstandes beeinflußt, die unabhängig
von den Bewegungen des Schiffes sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Ventil, das nicht mit einem
einstellbaren Gewicht versehen ist, in der Weise in dem Rohr angebracht werden,
daß das Pendel entsprechend dem Druck oder der Geschwindigheit des Wassers in dem
Rohr nach der einen oder der anderen Richtung hin und her
schwingen
und so den Fluß zwischen dem Kessel und dem Regler regeln wird. Der untere Teil
des Ventilkörpers ist so ausgebildet, daß er freien Durchtritt gewährt, wenn das
Pendel sich in einer genau senkrechten Stellung befindet und die C)ffnungen zu dem
Rohr geneigt sind.
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In dem Rohr kann eine Ver zögerungs-oder Rückschlagsvorrichtung vorgesehen
sein, die aus einer nicht einstellbaren, senkrechten Scheidewand besteht, in der
ein Loch angebracht ist, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Rohres,
oder es kann ein einstellbarer Diaphragmaverzögerer in Ventilform an Stelle der
nicht einstellbaren Vorrichtung treten.
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Es kann auch eine durch Reibung wirkende schneckenförmige Verzögerungsvorrichtung
angewendet werden, die aus einem Rohrsystem besteht, das in geeigneter Weise mit
dem Rohr verbunden ist. Zum Aufhalten der Bewegungen des Wassers können auch Prallplatten
im Innern des Gehäuses benutzt werden.