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Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich der Wasserstände in den in
ungefähr gleicher Höhe liegenden Obertrommeln von Drei- und Mehrfachtrommel-Steilrohrkessein
Bei den bekannten Steilrohrkesseln mit zwei parallelen Obertrommeln und einer dazu
parallelen Untertrommel, aber auch bei solchen mit mehr als zwei solcher Obertrommeln
und einer dazu parallelen Untertrommel, im allgemeinen bei allen Trommel-Steilrohrkesseln,
bei denen der Umlaufstrom wagerecht von einer oberen Vordertrommel nach dahinter
gleich hoch liegenden Trommeln durchgehen soll, pflegt bei gesteigerter Dampferzeugung
der Wasserstand in der vordersten Trommel, in welche von unten das am stärksten
beheizte Wasserrohrbündel einmündet, zu steigen, während gleichzeitig der Wasserstand
in den dahinter gelegenen Obertrommeln um ebensoviel sinkt. Diese Erscheinung zeitigt
große Nachteile- und bringt Gefahren für den betreffenden Kessel mit sich. Bei zu
hohem Wasserstand in der vorderen Obertrommel wird viel Wasser von dem aus 'dieser
Trommel austretenden Dampfstrom mitgerissen, die hinteren Trommeln werden von Wasser
entblößt, und es entsteht die Gefahr, daß ihre Mäntel ü-berhitzt werden. Der Heizer
verliert die Kontrolle über den Wasserstand des Kessels, etwa vorhandene W asserstandsregler
versagen, und wenn dann durch Verminderung der Beheizung der Auftrieb im Steigrohrbündel
der vorderen - Obertrommel schwächer wird, kann der Wasserspiegel in letzterer plötzlich
weit unter den zulässig niedrigsten Wasserstand sinken. Man hat nun, um diese Ungleichheit
in den Wasserständen zu beheben, vorgeschlagen, die hintere Trommel so tief unter
der vorderen Trommel anzuordnen, daß sie für gewöhnlich vollständig mit Wasser gefüllt
ist. Diese Maßnahme hat aber den großen Sachteil, daß dann die Verdampfungsoberfläche
des betreffenden Kessels nur halb so groß ist wie bei zwei gleich hoch liegenden
Obertrommeln mit demselben Durchmesser.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels
welcher auch bei gleich hoch liegenden Obertrommeln die Wasserstände bei gesteigerter
Beheizung des an die vordere Obertrommel angeschlossenen Steigrohrbündels der Wasserstand
in - den Obertrommeln annähernd gleich hoch bleibt.
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Die Ursache für die oben beschriebene ungleiche Einstellung der Wasserstände
ist die geringe Geschwindigkeit, mit welcher der Umlaufstrom von der vorderen Obertrommel
wagerecht nach den hinteren Obertrommeln läuft, weil die Geschwindigkeit des Umlaufstromes,
die in 'den Steigröhren vorhanden ist, in der vorderen Obertrommel größtenteils
vernichtet wird und also die Geschwindigkeit des wagerechten Stromes zwischen den
Obertrommeln durch den Höhenunterschied des Wasserspiegels in den Trommeln erzeugt
werden muß. Da bei gesteigerter Dampfleistung die Geschwindigkeit des Umlaufstromes
in den Steig- und Fallröhren
recht beträchtlich zu sein pflegt,
ist schon ein beträchtlicher Höhenunterschied der Wasserspiegel nötig, um dieser
Umlaufgeschwindigkeit zu entsprechen.
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Gemäß dem neuen Verfahren wird der Höhenunterschied der Wasserspiegel
durch einen Druckunterschied in den Obertrommeln ersetzt, indem durch Drosselung
der Dampfabströmung in der Vordertrommel dort ein etwas höherer Dampfdruck geschaffen
wird als in den hinteren Trommeln. Diese Dampfdruckerhöhung kann in einfachster
Weise durch ein von Hand gesteuertes Drosselorgan bewirkt werden oder auch selbsttätig,
z. B. in Abhängigkeit von dem Höhenunterschied der Wasserstände in den Obertrommeln.
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Eine Vorrichtung, die in der letztgenannten Weise arbeitet, ist in
einer Ausführungsform beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i ist ein Querschnitt durch die Obertrommeln eines sogenannten
Dreitrommel-Steürohrkessels mit gleich hohem Wasserstand in beiden Trommeln.
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Abb. z ist der gleiche Querschnitt, jedoch mit ungleich hohen Wasserständen.
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In beiden Querschnitten ist die neue Regelvorrichtung in der betreffenden
Lage im Quereschnitt schematisch dargestellt.
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An die Vordertrommel i schließt sich unten das stark beheizte Steigrohrbündel3,
an die Hintertrommel z das schwächer beheizte Fallrohrbündel4 an. Beide Trommeln
liegen in gleicher Höhe und sind durch die wagerechten Wasserrohre 5 in üblicher
Weise miteinander verbunden. Die sonst üblichen über den Wasserspiegeln angeordneten
wagerechtenVerbindungsröhren der beiden Dampfräume sind nicht vorhanden, dafür verbindet
ein weites Dampfrohr 6 beideDampfräume, und dieDampfentnahme aus dem Kessel erfolgt
aus der hinteren Obertrommel in üblicher Weise, damit der aus der vorderen Obertrommel
stammende Dampf Gelegenheit hat, in der hinteren Obertrommel mitgerissenes Wasser
abzuscheiden.
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In der vorderen Obertrommel ist um ein senkrechtes Rohr 8 herum, das
unten am Trommelmantel zweckdienlich befestigt ist, ein zweites konzentrisches Rohr
g, jenes unten mit seinemBoden io dicht umschließend, angebracht. Das Rohr 8 hat
unten Schlitze ii, so daß sich der Wasserstand in diesem über den höchstzulässigen
Wasserstand sich erhebenden Rohr genau wie in der Vordertrommel einstellt. Das weitere
Rohr-9 schneidet oben eben mit dem Rohr 8 ab und ist unten durch ein den Mantel
der Vordertrommel durchdringendes Rohr 2i mit der hinteren Obertrommel verbunden,
so daß sich im Rohr g der Wasserstand der hinteren Obertrommel einstellt.
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In die Röhren 8 und g tauchen der Schwimmer 12 und der Ringschwimmer
13, welche oben mittels der axial angeordneten Stange 18 und der Stangen i9 die
Rohrschieber 14 und 15 tragen, die konzentrisch mit etwas Spiel angeordnet sind.
Die Rohrschieber 14 und 15 sind unten durch Böden geschlossen, lassen aber Niederschlagwasser
nach unten durchtreten, und die Stange 18 des inneren Rohrschiebers 14 durchdringt
den Boden des äußeren Rohrschiebers 15 mit Spiel. In den inneren Rohrschieber taucht
das Dampfüberströmrohr 6 mit seinem senkrechten Schenkel 2o mit geringem Spiel so
tief ein, daß es selbst bei zulässig niedrigstem Wasserstand noch innerhalb des
Rohrschiebers verbleibt. Der innere Rohrschieber 14 hat bei gleichem Wasserstand
in. beiden Trommeln nach unten nur wenig Spiel gegen den Boden des äußeren Rohrschiebers
15,
und die in beiden Rohrschiebermänteln angebrachten Öffnungen 16 und 17
decken sich in dieser Stellung, so daß der Dampf ohne Drosselung in den inneren
Rohrschieber und von da in das Überströmrohr 2o, 6 treten kann.
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Hebt und senkt sich der Wasserstand in beiden Trommeln gleich viel,
etwa durch Speisung, so bleibt diese gegenseitige Lage' der Rohrschieber 14 und
15 erhalten, hebt sich aber der Wasserspiegel in der Vordertrommel mehr als in der
Hintertrömmel oder senkt sich letzterer gar, während ersterer steigt, so bringen
die Schwimmer die Rohrschieber in die in Abb. 2 gezeichnete Lage. Der äußere Rohrschieber
sperrt teilweise oder ganz die Öffnung 16 ab, und es tritt eine mehr oder weniger
starke Drosselung des nach der Hintertrommel überströmenden Dampfes ein und dadurch
eine Druckerhöhung in der Vordertrommel, welche das Wasser aus dieser in die Hintertrommel
drückt.
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Jedes Höhersteigen des Wasserstandes der Vordertrommel über den der
Hintertrommel bringt also sofort ein Überströmen von Wasser nach der Hintertrommel
nicht bloß unter den Einfluß des Höhenunterschiedes beider Wasserstände, sondern
auch unter dem viel schneller wirkenden Einfluß erhöhten Druckes in der oberen Vordertrommel
mit sich, so daß beide Wasserstände selbsttätig in gleicher Höhe gehalten werden.
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Sinkt einmal zufällig der vordere Wasserstand unter den hinteren,
so tritt keine Drosselung des überströmenden Dampfes ein, weil der innere Rohrschieber
beim Sinken sofort mit seinem Boden auf den des äußeren Rohrschiebers auftrifft
und die Öffnungen 16, 17 in Deckung bleiben.
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Natürlich gibt es noch zahlreiche Vorrichtungen, auch elektrisch betätigte,
welche selbsttätig in Abhängigkeit von dem Höhenunterschied beider Wasserstände
eine Drosselung des Überströmdampfes bewirken und jenen Höhenunterschied auf ein
ganz geringes Maß herabdrücken können. Die vorstehend beschriebene
Vorrichtung
ist nur eine von den vielen.
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Endlich soll noch darauf hingewiesen werden, daß durch Einbau der
neuen Vorrichtung in jede Obertrommel von Steilrohrkesseln mit quer zu den Untertrommeln
liegenden Obertrommeln, Schrägrohrwasserrohrkesseln, Siederkesseln(Batteriekesseln)
mit zwei und mehr Oberkesseln, bei denen abwechselnd die Wasserstände ungleich hoch
zu sein pflegen, wenn die Beheizung durch die darunter liegenden Feuerungen ungleich
stark ist, die Wasserstände ebenfalls ungefähr gleich hoch gehalten werden können.