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Vorrichtung zur Regelung des Betriebes von Dampferzeugern. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Betriebes von Dampferzeugern.
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Es ist Lekannt, die Zufuhr von Brennstoff oder von Verbrennungsluft
bei Dampferzeugern in Abhängigkeit vom Kesseldruck so zu regeln, daß die Zufuhr
bei zu niedrigem Kesseldruck selbsttätig vergrößert und bei zu hohem Kesseldruck
selbsttätig verkleinert wird. Ferner ist es bekannt, die Kesselfeuerung oder die
Zufuhr von Speisewasser in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch zu regeln. Man hat ferner
vorgeschlagen, durch eine besondere Pumpe ein Druckmittel zu erzeugen, das zur Steuerung
der Zufuhr von Brennstoff, Speisewasser oder Verbrennungsluft dient. Die bekannten
Regelungsvorrichtungen haben jedoch verschiedene Nachteile; so können z. B. bei
Regelung in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch Kesseldruckschwankungen, die durch vom
Dampfverbrauch unabhängige Maßnahmen, wie beispielsweise durch plötzlich verstärkte
Zufuhr von Kesselspei@ewasser, entstehen, nicht in den Regelungsbereich einbezogen
werden. Bei unmittelbarer Einwirkung des Kesseldrucke: auf die zur Beeinflussung
der Brennstoffzuführung bzw. des Zuges dienenden Steuerorgane sind Betriebsstörungen
wegen des Einflusses der hohen Temperaturen unvermeidlich. Auch die mittelbare Steuerung
der den Gang der @'orriclitungen für die Brennstoffzuführung oder für den Zug regelnden
Dampfventile durch ein zwischen Kessel und Steuerorgan eingeschaltetes Mittel (Quecksilber
o. dgl.) oder durch ein Drtickinittel (Druckluft), das durch die vom Kesseldampf
bewegten Steuerorgane ausgelöst wird, hat verschiedene Nachteile, die ebenso wie
die früher erwähnten durch Erfindung behoben. werden.
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Nach der Erfindung geschieht die Beeinflussung des Betriebes dadurch,
daß die Pumpe an ein Leitungsnetz angeschlossen ist, in dem sich Druckflüssigkeit
befindet, und daß die Druckveränderungen, die innerhalb der Pumpe beispielsweise
unter dein Einfluß der .'-Änderung des Kesseldrucks und der Änderung des Dampfverbrauchs
oder unter dem Einfluß beider erzeugt werden, durch das Leitungsnetz auf eine beliebige
Anzahl Steuervorrichtungen übertragen werden, die ihrerseits in an sich bekannter
Weise die gewünschten Veränderungen beispielsweise in der Zufuhr von Verbrennungsluft
oder von Speisewasser oder in der Größe des Zuges oder in der Geschwindigkeit des
Wanderrostes hervorrufen. Die Anzahl und die Art der an das Netz der Druckflüssigkeit,
die also an zentraler Stelle erzeugt wird, angeschlossenen Regelungsstellen ist
beliebig. Die zur Bewegung der Regelung erforderlichen Änderungen im Druck der Druckflüssigkeit
«-erden beispielsweise durch Veränderungen des Querschnittes einer den Druck- und
Saugraum der Pumpe verbindenden Drosselbohrung herbeigeführt. Sie können auch durch
Veränderungen der Öffnungsdauer des Saugventils erzeugt werden; um den Kesseldruck
selbsttätig auf beliebiger Höhe halten zu können, sind von Hand verstellbare Einrichtungen
zur Regelung des Drucks der Druckflüssigkeit an der Hilfspumpe oder an einem Steuerorgan
vorgesehen; der Kesseldruck wird sich je nach der Einstellung dieser von Hand verstellbaren
Einrichtung in bestimmter Weise selbsttätig einstellen.
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In den schematischen Zeichnungen sind Ausfühiungsformen der Vorrichtung
nach der Erfindung dargestellt.
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Al;b. i zeigt teilweise im Schnitt eine Vori ichtung, bei der die
Regelung in Abhängigkeit vom Druck des Kesseldampfes erfolgt; Abb. 2 zeigt eine
abgeänderte Ausführungsform eines Teiles der Vorrichtung von Abb. i ; Abb. 3 zeigt
die Vorrichtung zur Regelung in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch der #\Iascliiiienanlage;
Abb. .I zeigt eine -weitere Anführungsform eines Teils der Vorrichtung von Abb.
i mit Regelung in Abhängigkeit sowohl vom Kesseldruck als auch vom Dampfverbrauch:
Abb. 5 -neigt eine besondere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Regelung der
Brennstoffzuführung.
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In Abb. i ist A die Hilfspumpe, in der zentral der Druck der Druckflüssigkeit
erzeugt wird, B ist das Vorsteuerorgan. Dieses 0 rsteuerorgan g ist durch
einen Anschluß i an eine vom Kesseldampf durchströmte Leitung
angeschlossen.
Ein Kolben 2 ist im Vorsteuerorgan verschiebbar angeordnet und wirkt mit einer Feder
3 zusammen. Statt des Kolbens 2 kann auch eine Membran Verwendung finden. Die Kolbenstange
steht mit einem in einem feststehenden Drehpunkt .I gelagerten doppelarmigen Hebel
5 in Verbindung, dessen anderer Arm mit einem als Nadelventil ausgeführten Drosselventil
6 verbunden ist. Dieses Drosselventil sitzt in einer ()ffnung 7, die beispielsweise
in der Wand zwischen dein Saugraum 8 und dem Druckraum 9 der Hilfspumpe angebracht
ist. In der Hilfspumpe ist weiter ein Kolben io angeordnet, der durch ein Gestänge
i t mit dein Getriebe, beispielsweise mit der Kolbenstange der mit annähernd gleicher
Drehzahl umlaufendem Antriebsmaschine 12, verbunden ist. Ein Satigventi113 dient
zum Ansaugen von Druckrlüssigkeit aus dein Saugraum, während ein Druckventil 14
die angesaugte Druckflüssigkeit in den Druckraum g der Hilfsputnpe durchtreten läßt.
An den Druckratim g ist eine Druckleitung 15 angeschlossen, durch die sich der Druck:
der Druckflüssigkeit fortpflanzt. Von dieser Druckleitung 15 sind im Ausführungsbeispiel
drei weitere Rohrleitungen 16, 17 und 18 abgezweigt. Die Rohrleitung 16 führt zu
einem Steuerorgan ig, das beispielsweise an einer Heizölpumpe oder an- einer Antriebsmaschine
eines Wanderrostes angebracht sein kann. Das Steuerorgan 2o, zu dem die Rohrleitung
17 führt, kann ebenfalls an einer Antriebsmaschine für den Wanderrost oder an einer
Heizölpumpe angeordnet sein. Die Rohrleitung 18 führt zu einem ,weiteren Steuerorgan
21, da: im Ausführungsbeispiel eine Drosselklappe 22 in der Zuführungsleitung der
Verbrennungsluft bewegt. Außer den dargestellten Steuerorganen können noch -,weitere
Steuerorgane angeordnet sein, beispielsweise solche an der Ventilationsmaschine
oder zur Betätigung des Rauchgasschieber s. Für alle Steuerorgane -,würden besondere
Rohrleitungen von der Druckleitung 15 abgezweigt sein.
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Die dargestellte Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn der
Dampfdruck im Kessel fällt, beispielsweise infolge plötzlich vermehrter Dampfentnahme
oder durch vermehrte Zuführung von Speisewasser. stellt sich oberhalb des Kolbens
2 des Steuerorgans B ein kleinerer Druck ein. Die Feder 3 unter dem Kolben 2 bewegt
diesen so lange nach oben, bis das Gleichgewicht zwischen Dampfdruck und Federdruck
wieder erreicht ist. Die Bewegung des Kolbens 2 bewirkt eine Bewegung des Hebels
5 und eine Verschiebung des Drosselventils 6 nach unten. Dadurch wird der Drosselquerschnitt
der Öffnung kleiner und der Druck der Druckflüssigkeit größer. Dieser größere Druck
wird durch die Rohrleitungen 15, 16, 17 und 18 weitergeleitet und bewirkt bei ig
und 2o beispielsweise eine größere Öffnung der Dampfregelventile für die Brennstoffzuführung
und bei 21 eine größere Öffnung der Drosselklappe 22. Infolge der vermehrten Zuführung
von Brennstoff und Luft steigt dann der Dampfdruck im Kessel wieder an.
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Das Steuerorgan i g kann beispielsweise so ausgeführt sein, daß die
Druckflüssigkeit auf einen Kolben 23 wirkt, dessen Stange mit einem Ventil 24 versehen
ist, das unter dem Einfluß einer Feder 25 steht. Diese Feder 25 kann durch ein Handrad
26 verstellt werden. Mit Hilfe dieser Einrichtung ist es möglich, den Druck des
Kessels auf einer bestimmten beliebigen Höhe zu halten. Will man beispielsweise
statt eines Kesseldrucks von 15 Atm. einen Druck von nur io Atm. dauernd und selbsttätig
erhalten, so stellt man einmal die Feder 25 ein, bis der gewünschte Druck erreicht
ist. In diesem Falle muß die Feder 23 stärker gespannt werden als wenn man i 5 Atm.
halten will, damit bei gleichem Druck der Druckflüssigkeit die Offnung des Ventils
2d. geringer wird.
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Eine andere Ausführungsform einer Einrichtung, die dazu dient, einen
bestimmten Kesseldruck selbsttätig zu halten, ist folgende: In der Hilfspumpe .4
ist beispielsweise in der Wand zwischen dein Druckraum g und dem Saugraum 8 eine
zweite Öffnung 27 angebracht, die durch ein Drosselventil 28, das mit Hilfe eines
Handrades 29 einstellbar ist, mehr oder .weniger verschlossen werden kann. Wird
die Öffnung 27 weiter geöffnet, so tritt eine Verkleinerung des Druckes der Druckflüssigkeit
und eine Einstellung des Kesseldrucks auf einen kleineren Wert ein. Umgekehrt -,wird
bei Verkleinerung des Drosselquerschnitts der Ü ffnung 27 ein größerer Kesseldruck
infolge größeren Druckes der Druckflüssigkeit eingestellt. Die Regelung der Höhe
des Kesseldrucks durch die zuletzt beschriebene Handeinstellung hat gegenüber der
Einstellung durch die Feder 25 den V' orteil, daß dadurch der Druck der Druckflüssigkeit
zentral geändert -,wird und sämtliche Steuerorgane, die von der Druckflüssigkeit
gesteuert -,werden, gleichzeitig beeinflußt -,werden.
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In Abb. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung zur
Beeinflussung des Druckes des Druckmittels gezeigt. Das Vorsteuerorgan B wird -,wieder
durch den Kesseldruck beeinflußt, der durch den Anschluß i über den Kolben :2 tritt.
Der Hebel 5
ist illit seinen, zweiten Arm bei 34 an eitlen Hebel
3o angeschlossen, dessen anderes Ende bei 31 an den Antrieb des Kolbens io der Hilfspumpe
_1 angelenkt ist. Das Sangventil der Hilfspumpe A ist durch ein Gestänge 32 an den
Hebel 3o bei 33 angelenkt. In der Wand zwischen denn Druckraum 9 und dem Saugraum
8 ist nur eine Drosselbohrung 27 vorgesehen, die durch das Drosselventil 28 von
Hand verschlossen werden kann. Die Vorrichtung wirkt so, daß eine Bewegung des Kolbens
2 des Vorsteuerorgans B nach oben infolge Sinkens des Kesseldrucks eine Verlegung
des für jede Stellung des Vorsteuerkolbens festen Drehpunktes 34 zwischen Hebel
5 und Hebel 30 nach unten herbeiführt. Dadurch wird erreicht, daß das Saugventil
13 während des Druckhubes länger geschlossen bleibt als bei höherer Lage des Drehpunktes
34.. Die: hat zur Folge, daß eine größere Menge Druckflüssigkeit in den Druckraum
gefördert und der Druck der Druckflüssigkeit (bei gleich groß eingestelltem Drosselquerschnitt)
größer wird als bei höherer Lage des Drehpunktes 34. D. 1i. je höher dieser Drehpunkt
liegt, desto mehr Druckflüssigkeit wird während des Druckhubes wieder in den Saugraum
zurückgedrückt und desto geringer ist der Druck der Druckflüssigkeit.
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Eine Möglichkeit der Gestaltung einer Vorrichtung zur Regelung des
Betriebes in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch der Maschinenanlage ist in Abb. 3 gezeigt.
Am Hebel 5 greift hier statt der Kolbenstange des Vorsteuerkplbens 2 der Verstellhebel
35 des Drehzahlreglers 36 der Betriebsmaschine all. Die Regelung geschieht so, daß
bei sinkendem Dampfverbrauch und steigendem Drehzahlregler die Drosselbohrung 7
vergrößert, während sie im umgekehrten Fall verkleinert wird. Im ersten Fall wird
durch den sinkenden Druck der Druckflüssigkeit weniger Brennstoff (Verbrennungsluft,
Speisewasser) zugeführt oder den Hilfsmaschinen weniger Betriebsdampf gegeben; im
zweiten Fall wird mehr Brennstoff usw. zugeführt bzw. Betriebsdampf gegeben.
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In Abb. 4 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der der Druck der Druckflüssigkeit
sowohl in Abhängigkeit vom Kesseldruck als auch in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch
der Maschinenanlage geändert wird. Die Hilfspumpe A weist in der Wand zwischen
Druckraum g und Saugraum 8 zwei Droselbohrungen 7 und 7' auf. Die Drosselbohrung
7 wird durch das Drosselventil 6 mit Hilfe des Hebels 5, der Feder 3 und des Kolbens
2 unter dem Einfluß des bei i eintretenden Kesseldampfes mehr oder weniger geschlossen.
In ähnlicher Weise wird die Drosselbohrung 7' durch das Drosselventil 6' mehr oder
weniger geschlossen, das durch die Hebel 5', 35 vom Drehzahlregler 36 aus betätigt
wird. Auch hier kann das von Hand einstellbare Drosselventil 28 vorgesehen
sein, uni den Kesseldruck auf bestimmter Hölle zu halten. Anstatt in der Wand zwischen
Druck-und Saugraum der Hilf spumpeA zwei Drosselöffnungen vorzusehen, die getrennt
voneinander vom Kesseldruck bzw. vom Drehzahlregler beeinflußt werden, könnte man
auch finit nur einer Drosselbohrung arbeiten, die dann sowohl vom Kesseldruck als
auch vorn Drehzahlregler beeinflußt würde. In dieseln Fall müßten die Lbertragungsmechanismen
besonders ausgebildet sein.
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Da die dem Dampfkessel zugeführten Speisewassermengen dem Gewicht
des voll der angeschlossenen Maschinenanlage verbrauchten Dampfes im wesentlichen
entsprechen, ist die Möglichkeit gegeben, auch die Regelung der Speisewasserzuführung
in Abhängigkeit vom Dampfverbrauch vorzunehmen.
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Abb. 5 zeigt noch eine besondere Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Veränderung der einem Dampferzeuger zugeführten Brennstofnienge. Die Vorrichtung
bestellt aus einem Pumpengehäuse 37, das in einen Saugraum 38, einen Pumpenraum
39 und einen Druckraum 40 unterteilt ist. Eine Leitung .4i verbindet den Pumpenraum
mit dein Saugraum. Zwischen Pumpenraum und Saugraum befindet sich ein Ventil 42,
das durch ein Steuerorgan 43 bewegt wird, welches in ähnlicher Weise wie das Steuerorgan
i g oder 2o von Abb. i ausgebildet sein kann und durch eine Leitung 44 mit der Druckleitung
15 in Verbindung steht. Wenn der Kolben 45 der Brennstoffpumpe den Druckhub
ausführt, wird durch die Leitung 41 je nach der Stellung des Ventils 42, das durch
Änderungen im Druck der Druckflüssigkeit verstellt wird, mehr oder weniger Brennstoff
wieder in den Saugraum 38 zurückgedrückt.
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Als Druckflüssigkeit kann beispielsweise Schmieröl oder eine ähnliche
Flüssigkeit verwendet werden. Infolgedessen werden die Steuerorgane außerordentlich
geschont und ein Versagen dieser Organe durch Festbrennen, Ecken, Rösten üsw. ist
nicht möglich, was bei unmittelbarer Einwirkung von Dampf auf die Steuerorgane nicht
zu vermeiden ist. Außerdem wird die Reibungsarbeit durch Verwendung des kalten Schmieröls
auf ein Mindestmaß beschränkt.
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Der Regelungsbereich kann durch Hinzufügen weiterer Steuerorgane nach
Belieben ausgedehnt werden, ohne daß eine Veränderung an der Hilfspumpe A in einer
ihrer Ausführungsformen vorgenommen werden muß.
Auch wird beispielsweise
die Regelung der Hilfsmaschinen für Feuer-, Luft- und Speisewasser-Beschickung einer
größeren Anzahl von zusammengeschalteten Dampfkesseln durch Anordnung eines einzigen
Vorsteuerorgans B und einer einzigen Hilfspumpe-4 ermöglicht. Die Erfindung kann
auch beispielsweise bei Wärmespeichern zur Regelung des Zu- und Abflusses des Dampfes
oder des Speisewassers verwendet werden. Die Ausbildung der Vorrichtung ist, wie
ersichtlich, in allen Fällen denkbar einfach und betriebssicher.
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Die Erfindung kann beispielsweise auch dann Verwendung finden, wenn
der Antrieb der Kesselhilfsmaschinen ganz oder teilweise durch Elektromotoren erfolgt.
In diesem Falle würde ein federbelastetes, durch Drucköl gesteuertes Organ unmittelbar
oder mittelbar auf einen elektrischen Regelwiderstand einwirken, was eine Veränderung
der Drehzahl der Hilfsmaschinen in Abhängigkeit vom Kesseldruck zur Folge hätte.