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Einrichtung zur Regelung einer Dampfkesselanlage. Gegenstand der Erfindung
ist eine Einrichtung zur Regelung einer Dämpfkesselanlage, bei der es möglich ist,
trotz veränderlicher Dampfentnahme eine angenähert gleichmäßige Feuerung zu unterhalten.
Es ist bekannt, zu diesem Zwecke den Wasserraum des Kessels mit dem eines Heiß-
und Kaltwasserbehälters derart zu verbinden, daß in den Kessel um so mehr kaltes
Wasser gespeist wird, je geringer die Dampfentnahme ist, und daß der Heißwasserbehälter
an den bzw. vom Dampfkessel um so mehr heißes Wasser abgibt bzw. erhält, je größer
bzw. kleiner die Dampfentnahme ist. In der Regel führt hierbei der vom Kessel entnommene
Dampf einen Kreislauf aus, indem er beispielsweise in einer Dampfmaschine Arbeit
leistet, im Kondensator niedergeschlagen wird und einem Speisewasserbehälter zufließt,
aus dem er wieder in den Kessel gespeist wird.
Sinkt hierbei die
Dampfentnahme aus dem Kessel unter ihren Mittelwert, so wird ein in der Leitung
zwischen Kaltwasserbehälter und Kessel befindliches Regelorgan veranlaßt, weiter
zu öffnen, so daß mehr kaltes Wasser in den Kessel gespeist und ein Teil des heißen
Kesselwassers in den Heißwasserbehälter gedrückt wird. Wenn umgekehrt die Dampfentnahme
über ihren Mittelwert steigt, so wird das gesamte Regelorgan veranlaßt, mehr zu
schließen, so daß weniger kaltes Wasser in den Kessel gespeist und ein Teil des
heißen Wassers aus dem Heißwasserbehälter in den Kessel geleitet wird.
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Sinkt die Dampfentnahme für längere Zeit, z. B. beim Nachtbetrieb,
sehr stark, so würde sich bei gleichmäßiger, dem höheren Mittelwert entsprechender
Peuerung, der Kaltwasserbehälter leeren und der Heißwasserbehälter füllen. Gemäß
der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, daß das die Kaltwasserzufuhr zum Kessel
regelnde Organ außer von der Dampfentnahmemenge noch vom Inhalt des Kaltwasserbehälters
beeinflußt wird, und zwar derart, daß es bei Erreichung eines bestimmten Mindestinhaltes
so weit schließt, daß es sich der mittleren Dampfentnahme entsprechend einstellt.
Umgekehrt ist es, wenn die neue mittlere Dampfentnahme größer wird. Hierbei ist
es zweckmäßig, in die Übertragung vom Inhalt des Kaltwasserbehälters zum Regelorgan
einen toten Gang einzüschalten. Diese Übertragung hat also den Zweck, die der jeweiligen
mittleren Entnahme entsprechende Mittelstellung des Regelorgans einzustellen, während
die Beeinflussung des Regelorgans von der Dampfentnahmemenge den Zweck hat, das
Regelorgan um diese Mittelstellung der jeweiligen Schwankung der Entnahmemenge entsprechend
zu bewegen. Hierzu ist es vorteilhaft, daß das Regelorgan von jedem der beiden Faktoren
allein ganz geschlossen werden kann, aber nur dann öffnet, wenn beide Faktoren an
der öffnung mitwirken. Besonders einfach wird die Regelung, wenn der Wasserraum
des Dampferzeugers mit dem des Heißwasserbehälters derart verbunden ist, daß bei
sinkender Dampfentnahme, also steigendem Kesseldruck, ein Teil des heißen Wassers
von selbst aus dem Dampferzeuger in den Heißwasserbehälter übertritt.
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In Abb. i ist eine Ausführungsform der Regelung beispielsweise schematisch
wiedergegeben. Der Wasserraum des Dampferzeugers D ist mit dem Wasserraum des Heißwasserbehälters
H und des Kaltwasserbehälters K durch Rohrleitungen verbunden. Das Ventil v, durch
das das Speisewasser aus dem Kaltwasserbehälter I( von der Speisepumpe y dem Dampfkessel
D@ zugeführt wird, hängt an einer in einen Anschlag Z endigenden Stange x. Mittels
dieses Anschlages kann die Stange x durch die Stange c angehoben werden. Letztere
ruht mit Rollen ri. und Y2 auf zwei exzentrischen Nocken n, und n2, die von den
Nockenwellen dl und d2 gedreht werden können. Die Länge der Stange x ist so gewählt,
daß ein Nocken allein nicht imstande ist, den Anschlag Z anzuheben. Steigt der Wasserinhalt
im Behälter I<, so hebt sich der Schwimmer e und bewegt den in einem Zylinder
m spielenden Kolben p nach oben. Letzterer besitzt in der Mitte eine Aussparung,
die durch die Leitung o mit einer Druckflüssigkeit, z. B. öl, in Verbindung steht.
Solange die Aussparung nicht mit den Leitungen s, und s2 in Verbindung kommt, kann
das in der Aussparung befindliche Drucköl nicht abfließen. Erst wenn der Wasserinhalt
im Behälter I( einen bestimmten Höchstwert erreicht hat, wird der Kolben p so weit
nach oben verschoben, daß das Drucköl durch die Leitung s, über einen in einem Zylinder
t spielenden Kolben u gelangt und ihn nach unten drückt. Hierdurch wird die Nockenscheibe
ni so gedreht, daß die Rolle ri und die Stange c so weit angehoben wird; daß sie
den Anschlag Z berührt und ihn, falls auch noch der Nocken n2 die Roller. bereits
angehoben hat, anhebt, wodurch das Ventil v sich öffnet und kaltes Wasser aus dem
Kaltwasserbehälter I( in den Kessel D übertreten läßt. Umgekehrt ist es, wenn der
Wasserinhalt im Behälter I( einen bestimmten Mindestwert erreicht.
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Der aus dem Dampfkessel entnommene Dampf fließt durch eine Verengung/;
je größer die Dampfentnahme ist, um so tiefer sinkt der Druck in f. Dieser Druck
wird durch eine Leitung g in einen Zylinder h übertragen, in dem sich ein Kolben
k bewegt. Beim Sinken des Druckes wird der Kolben k durch die Feder i nach abwärts
bewegt und verdreht als Nockenwelle d2 derart, daß sich die Rolle Y2 und die Stange
c senkt, wodurch Ventil v etwas geschlossen wird und weniger kaltes Wasser in den
Kessel gespeist wird. Gleichzeitig sinkt der Druck im Kessel etwas, so daß mehr
heißes Wasser aus dem Behälter H in den Kessel D übertritt.
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In Abb. a ist ein Belastungsschaubild wiedergegeben. Während der Zeit
Tl (z. B. Nachtbetrieb) sei die durch eine gestrichelte Linie G, angedeutete mittlere
Entnahme gering. Die Regelung sei so eingestellt, daß die Nocken n, und n2 die Stange
c und das Ventil v etwas angehoben haben und daß der Gleichgewichtszustand zwischen
Entnahme und Speisung vorhanden ist, solange die Entnahme gleich 0i ist. Steigt
die Entnahme
etwas über Cr" so senkt sich r2 und schließt das Ventil
v etwas, so daß weniger kaltes Wasser und mehr heißes Wasser in den Kessel D eintritt.
Es wird also aus dem Behälter ,K weniger Wasser entnommen, während ihm mehr Kondensat
zufließt. Infolgedessen steigt der Wasserinhalt in 1K etwas, so daß sich Kolben
p etwas hebt. Umgekehrt ist es, wenn die Entnahme etwas unter den Wert G, sinkt.
Die Abmessungen der Steuerungsteile müssen so eingerichtet sein, daß während der
Schwankungen der Entnahme um 0, der Kolben p nur so weit spielt, daß er die
Leitungen s, und s2 nicht öffnet.
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Steigt jedoch während der Zeit T; (z. B. Tagbetrieb) die Entnahme
erheblich, so daß sie um einen neuen Mittelwert G2 pendelt, so strömt dem Behälter
so viel Kondensat zu, daß der Schwimmer e den Höchstwert erreicht, bei dem die Leitung
s, freigegeben wird, wodurch das Ventil v weiter geöffnet wird. Das Verstellen der
Roller, dauert so lange, bis ihre Stellung dem neuen Mittelwert G2 entspricht. Bei
den Schwankungen der Entnahme um den neuen Mittelwert G, wird die jeweilige Stellung
des Ventils v wieder von der Roller" eingestellt. Hat sich die Roller, auf den neuen
Mittelwert Q2 eingestellt, dann bewegt sich der Kolben p wieder zwischen den beiden
Grenzwerten, ohne die Kanäle s, und s2 zu öffnen.
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Die Steuerung des Nockens n, durch den Schwimmer hat also den Zweck,
das Ventä v auf die jeweilige Mittelstellung einzuregeln, während die Steuerung
des Nockens n2 durch die Dampfentnahme den Zweck hat, das Pendeln des Ventils v
um die vom Schwimmer e eingestellte Mittelstellung zu regeln.
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Wird die Dampfentnahme plötzlich ganz abgestellt, so steigt der Druck
in f aus dem Kesseldruck, so daß der Kolben k die Roller.
ganz anhebt. Das
Ventil v wird dadurch weit geöffnet, so daß viel kaltes Wasser in den Kessel D strömt,
in dem es zum Teil verdampft wird und zum Teil erhitzt in den Heißwasserbehälter
überströmt, in dem es aufgespeichert wird. Da nun dem Behälter K kein Kondensat
mehr zuströmt, sinkt der Schwimmer e ganz nach unten, so daß die Rolle r1 ganz gesenkt
und das Ventil v ganz geschlossen wird. Dieser Vorgang dauert eine gewisse Zeit,
so daß der Kesselheizer Zeit hat, das Feuer allmählich entsprechend zu dämpfen,
ohne daß die Kessel abblasen. In die Übertragung vom Kaltwasserbehälter zum Regelorgan
kann eine Anzeigevorrichtung angebracht werden, die es gestattet, den jeweiligen
Mittelwert der Dampfentnahme abzulesen und so dem Heizer eine Richtschnur gibt,
nach der er den Stand des Feuers einzurichten hat.
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Die Anlage erfüllt denselben Zweck wie die Verbindung von Dampfkraftanlagen
und Dampfspeicher, hat aber letzterer gegenüber den Vorteil der geringeren Anschaffungskosten
und der einfacheren Regelung, da als Kraftmaschinen die gewöhnlichen Dampfmaschinen
ohne jede Änderung verwendet werden können.