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Einrichtung zur Regelung des Verbrennungsvorganges in Feuerungen Eine
Feuerung arbeitet dann mit dem günstigsten Wirkungsgrad, wenn der Zug der Verbrennungsprodukte
so weit herabgesetzt wird, daß er gerade ausreicht, um die jeweils gewünschte Wärmeentwicklung
hervorzubringen. Zur Regelung des Zuges dienen Rauchschieber, die in den Abgaskanälen
liegen, oder Nebenluftklappen, die den Abgasen kalte Luft zumischen. Bekannt sind
Ausführungen von Schiebern oder Absperrklappen -im Rauchgaskanal, welche z. B. bei
Dampfkesselfeuerungen vom Druck des erzeugten Dampfes in der Weise beeinflußt werden,
daß der Dampfdruck auf gleicher Höhe gehalten wird. Ferner sind Ausführungen von
Nebenluftklappen bekannt, die z. B. pendelnd aufgehängt sind und bei Überschreitung
einer einstellbaren Zuggröße sich selbsttätig öffnen, so daß ein gleichbleibender
Zug für die ganze Feuerungsanlage hergestellt wird.
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Diese Einrichtungen erfüllen die Bedingung, daß jeweils die wirtschaftlichste
Verbrennung stattfindet, nicht. Die Gleichhaltung einer Zustandsgröße des geheizten
Mittels (z. B. gleicher Dampfdruck, gleiche Temperatur einer Heißwasserbereitungsanlage
oder irgendeiner industriellen Feuerung) bedingt noch nicht, daß die Verbrennung
in wirtschaftlicher Weise erfolgt. Ebenso bedingt die Gleichhaltung des Schornsteinzuges
noch nicht, daß bei wechselndem Wärmebedarf die Feuerung am wirtschaftlichsten arbeitet,
sondern es gehört zu jedem Wärmebedarf eine andere Zuggröße. Eine Nebenluftklappe
zum Beispiel, die vom Schornsteinzug betätigt wird, mäßte bei jedem Belastungswechsel
der Feuerungsanlage neu eingestellt werden, und es ist erfahrungsgemäß nicht möglich,
z. B. bei Dampferzeugungsanlagen, deren Belastung im allgemeinen häufig und schnell
wechselt, die erforderliche Neueinstellung rechtzeitig vorzunehmen.
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Die Bedingungen der wirtschaftlichsten Feuerführung sind dann erfüllt,
wenn eine Einrichtung vorliegt, die selbsttätig für jeden gewünschten Wärmebedarf
diejenige Zugstärke herstellt, die zur Erzeugung dieses Bedarfs gerade ausreicht.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, indem dasjenige
Glied der Regelvorrichtung, welches den Zug beeinflußt (Rauchgasschieber, Nebenluftklappe
o. dgl.) aus zwei zusammenwirkenden Teilen besteht, von denen der eine entsprechend
dem Zug der Abgase gesteuert wird, während der andere von einer gemessenen Zustandsgröße
des geheizten Mittels (Dampfdruck bei Dampfkesselanlagen, Wassertemperatur bei
anderen
Heizanlagen o. dgl.) beeinflußt wird. Diese beiden Teile sind in der Weise miteinander
verbunden, daß bei höchstem Wärmebedarf der Feuerungsanlage zunächst die höchste
Zugstärke eingestellt wird, welche nicht überschritten werden darf und die sich
selbsttätig verringert, wenn der Wärmebedarf sinkt. Hierdurch findet bei jeder Belastung
die wirtschaftlichste Verbrennung statt.
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Die Regelung nach der Erfindung kann auf verschiedene Weise technisch
durchgeführt werden. Als Ausführungsbeispiele sollen nachstehend zwei Einrichtungen
an Dampferzeugungsanlagen beschrieben werden.
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In Abb. i stellt i den Schornstein dar, in dem eine Öffnung 2 angebracht
ist, die durch eine Anzahl Drehklappen 3a bis 3e verschlossen wird. Der Zug im Schornstein
wird durch den Zugmesser 4, der durch die Leitung 5 mit dem Schornstein in Verbindung
steht, und der Dampfdruck der Kesselanlage durch das Manometer 6 gemessen, das durch
die Leitung 7 mit der Dampferzeugungsanlage verbunden ist. Ein Teil der Drehklappen
(3a bis 3e) ist zu einem System I verbunden und kann durch eine geeignete Antriebsvorrichtung,
z. B. den Arbeitskolben 8, geöffnet werden. Ein zweiter Teil der Klappen (3d und
3e) ist zu einem System II verbunden und kann durch den Arbeitskolben 2o geöffnet
werden. Als Betriebskraft für die Kolben kann z. B. Wasser dienen, das sich in einem
Behälter 9 unter gleichbleibendem Druck befindet. Vom Zugmesser 4 aus wird ein verstellbarer
elektrischer Kontakt io betätigt, wenn der für die Höchstleistung der Anlage erforderliche
Mindestzug überschritten wird. Der Kontakt io, der ebenso wie alle anderen elektrischen
Einrichtungen an die Stromleitung 21 angeschlossen ist, beeinflußt die Schaltvorrichtung
(Relais) i i. Wenn der Mindestzug überschritten ist, schließt das Relais i i den
Stromlkreis, des Hubmagneten 12, dessen Anker den Steuerkolben 13 in seine oberste
Lage bringt. Das Wasser aus dem Behälter 9 kann nun den Steuerkolben 13 durchfließen
und drückt den Arbeitskolben 8 in die Höhe, dessen Bewegungsgeschwindigkeit durch
ein Drosselventil 14 eingestellt werden kann. Bei Überschreitung des zulässigen
Zuges öffnet sich also das Klappensystem I, es tritt kalte Luft in den Kamin ein,
und der Zug vermindert sich. Hierdurch wird der Stromkreis des Relais i i wieder
unterbrochen, der Steuerkolben 13 sinkt herab, so da.ß das unter dem Arbeitskolben
8 befindliche Druckwässer abfließen kann und sich die Klappen wieder schließen.
Als Gesamtwirkung: stellt sich eine Mittellage der Klappen ein, um die sie sich
in kleinen Ausschlägen bewegen.
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Wenn der Dampfbedarf der an die Kesselanlage angeschlossenen Verbraucher
unter die Maximalleistung herabgeht, tritt bei unveränderter Feuerführung eine Dampfdruckerhöhung
ein. Sobald der höchste zulässige Druck erreicht ist, schließt der am Manometer
6 befindliche Kontakt 15 die Schalteinrichtung (Relais) 16, wodurch der Anker des
Hubmagneten i7 angezogen wird und den Steuerkolben 18 in seine oberste Lage bringt.
Das Druckwasser kann nun diesen Steuerkolben durchfließen und drückt den Arbeitskolben
2o in die Höhe, dessen Bewegungsgeschwindigkeit durch das Drosselventil i9 eingestellt
werden kann. Bei Erreichung des Höchstdruckes der Dampfanlage öffnet sich also das
Klappensystem Il und setzt die Zuggröße und als deren Folge auch den Dampfdruck
herab. Das Spiel des Klappensystems II verläuft ebenso wie das des Systems I mit-
Einstellung auf eine Mittellage.' ' Bei vermindertem Wärmebedarf müssen die beiden
Klappensysteme nun derart miteinander verbunden sein, daß sie zusammenarbeitend
eine Zuggröße ergeben, die unter derjenigen liegt, die für den höchsten Wärmebedairf
am günstigsten ist. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß dem vom Dampfdruck
betätigten Relais 16 eine einfache Wicklung gegeben wird, dem zugbetätigten
Relais dagegen eine doppelte Wicklung, deren eine vom Zugkontakt, die andere vom
Druckkontakt aus mit Strom beschickt wird. Hierdurch wird erreicht, da.ß bei Maximallast,
bei welcher der höchste Dampfdruck nicht überschritten wird, nur das Klappensystem
I, bei Teillast jedoch beide Kl.appensysteme sich öffnen, wodurch in jedem Falle
der günstigste Zug hergestellt wird.
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Die beschriebene Ausführungsart des Verfahrens ist nicht die einzig
mögliche, sondern es sind mannigfache Abänderungen möglich. Es kann als Betriebskraft
für die Bewegung 'der Rauchgasschieber oder Nebenluftklappen an Stelle von Wasser
ein anderes Betriebsmittel, wie z. B. öl, Druckluft, Dampf o. dgl., verwendet werden.
Ferner können die Schieber oder Klappen durch unmittelbaren elektrischen Antrieb
unter Einbau von Kontakten an den Anzeigeinstrumenten bewegt werden.
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Eine derartige Einrichtung ist in Abb.2 dargestellt, wobei die Rauchgasklappen
innerhalb eines Rauchkanals 2 liegen, der zum Schornstein i führt. Die Anzeigeinstrumente
4 für den Zug der Abgase und 6 für eine Zustandsgröße des geheizten Mittels sind
mit Schaltvorrichtungen (Kontakte) i o bzw. 15 versehen, welche die Elektromotoren
22 bzw. 23 in Gang setzen, die unter Verwendung geeigneter Aufzugsvorrichtungen
24 bzw. 25 die Klappensysteme I bzw. II öffnen und schließen. Hierbei erfolgt das
Schließen von
System I allein, wenn der Zug eine bestimmte Grenze
überschreitet. Wächst jedoch der Wert der Zustandsgröße des geheizten Mittels (z.
B. Dampfdruck) über eine Höchs grenze, so tritt der Kontakt 15 in Tätigkeit,
der den Motor 23 und gleichzeitig die Schaltvorrichtung 16 betätigt. Von
letzterer wird der Kontakt 26 geschlossen und damit auch der Motor 22 unabhängig
von der Größe des Zuges eingeschaltet, wodurch das Klappensystem 1I geschlossen
wird. Durch die Einrichtung 16
und 26 wird also ein Zusammenarbeiten beider
Klappensysteme I und II erreicht.
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Die Regelklappen können, wie beschrieben, die Gesamtwärmeentwicklung
einer aus mehreren Teilen bestehenden Feuerungsanlage beeinflussen, wobei @ durch
besondere Schieber die Gesamtleistung auf die einzelnen Feuerungen verteilt wird,
oder die Regelklappen können, innerhalb des Kanals liegend, bei einer größeren Anzahl
von Feuerungen den Gang jeder einzelnen Feuerung für sich regeln. Die Anzahl der
Klappen eines jeden Systems I und II kann gleich oder verschieden sein, je nach
den Anforderungen des-Betriebes. Bei geänderten Betriebsverhältnissen kann eine
Veränderung der Zahl der zu einem System vereinigten Klappen vorgenommen werden;
auch können zwischen den beweglichen Systemen Klappen liegen, die dauernd in Ruhe
sind. Die Kontaktinstrumente können beliebig weit entfernt von den Absperrvorrichtungen
aufgestellt und von einer Zentralstelle aus eingestellt werden.