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Kesselspeiseeinrichtung, bei welcher zwischen einer Fördervorrichtung,
deren Förderdruck kleiner als der Kesseldruck ist, und dem Kessel zwei parallel
gespeiste Behälter eingeschaltet sind Die Erfindung bezieht sich auf Speiseeinrichtungen
für Dampfkessel, insbesondere für Lokomotivkessel, bei welchen gegen einen Kesseldruck
gespeist wird, der höher ist als der von der eigentlichen Fördervorrichtung verwendete
Druck.
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Bei derartigen Einrichtungen sind zwischen der eigentlichen Fördervorrichtung
und dem Kessel Hilfseinrichtungen eingeschaltet, die gewöhnlich aus zwei Zwischenbehältern
bestehen, welche abwechselnd zeitweise unter niedrigem Druck und zeitweise unter
Kesseldruck gesetzt werden. Diese Zwischenbehälter werden von der Fördervorrichtung
mit Speisewasser gefüllt und durch Dampfdruck in den Kessel entleert.
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Die Verwendung einer derartigen Hilfseinrichtung bedingt jedoch eine
Vermehrung der Bedienungsarbeit sowie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals.
Es sind bereits Einrichtungen bekannt, bei denen sich die Zwischenbehälter selbsttätig
umschalten, sobald sie gefüllt sind. Diese Umschaltung geschieht entweder durchDruckerhöhung
im Zwischenbehälter, welche vom zufließenden Wasser stammt, oder durch Schwimmer
bei Erreichen eines gewissen Wasserstandes im Zwischenbehälter. Bei allen diesen
Einrichtungen ist jedoch ein ununterbrochen zuflieAender Wasserstrom zu den Behältern
nicht vorhanden. Es ergibt sich immer eine kurze Zeitspanne, während welcher keiner
der Behälter aufnahmebereit ist, so daß also die Verwendung einer Fördervorrichtung,
welche eine ununterbrochene Speisung voraussetzt, für die Erzielung des Wasserzuflusses
nicht möglich ist, da eine solche Vorrichtung während des Umschaltens abschlagen
müßte.
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Infolgedessen besteht bei diesen bekannten Speiseeinrichtungen mit
Zwischenbehältern oder ähnlichen Hilfsvorrichtungen die Schwierigkeit, daß sie nicht
in derselben Weise wie die bisherigen Speisevorrichtungen bedient werden können,
sondern eine zusätzliche Vermehrung der Aufmerksamkeit und der Bedienungshandgriffe
mit sich bringen.
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Durch die Erfindung soll bei solchen Speiseeinrichtungen ein ununterbrochenes
Arbeiten der Fördervorrichtung ermöglicht werden, so daß also auch während des Umschaltens
und des dadurch bedingten Druckwechsels dem Behälter Wasser zugeführt wird. Die
Einrichtung bezweckt hauptsächlich, die Fördervorrichtung in der üblichen Weise
zum Speisen des Kessels zu benutzen, ohne eine Vermehrung von Handgriffen und ohne
eine Erhöhung der Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals zu bedingen.
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Die Erfindung besteht darin, daß jeder Zwischenbehälter eine Druckbegrenzungsvorrichtung
erhält, welche die im Zeitpunkt der Umschaltung auftretende Druckerhöhung im
gefüllten
Behälter so lange verzögert und diesen unter dem Ausmaß der Höchstgrenze des Förderdruckes
der Fördervorrichtung, also für weitere Förderung, so lange aufnahmebereit hält,
bis im-entleerten Behälter eine Drucksenkung unter die Höchstgrenze und damit Aufnahmebereitschaft
für die weitere Förderung eingetreten ist.
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Durch die Erfindung wird die nachteilige Wirkung der Umschaltzeit
ausgeschaltet, während der bei den bekannten Einrichtungen keiner der Behälter aufnahmebereit
ist, und es wird schlechthin in jedem Zeitpunkt ohne Ausnahme eine Förderung in
einen der Behälter oder in beide stattfinden können. Es kann somit jede beliebige
Fördervorrichtung verwendet werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß diese während
der Umschaltzeiten außer Tätigkeit gesetzt wird Die DruckbegrenzungsvorrichtG=ig
kann beispielsweise aus einem Zusatzbehälter bestehen, der in gedrosselter Verbindung
mit dem Hauptbehälter steht. Ist der Hauptbehälter voll, so kann der Zusatzbehälter
noch Wasser aufnehmen, wobei aber durch den Drosselquerschnitt der Druck im Hauptbehälter
sich nur um ein der Drosselung entsprechendes Maß erhöht und so länge dieses Maß
nicht übersteigt, bis der Zusatzbehälter gefüllt ist. Bei geeigneter Wahl der Umschaltvorrichtung
muß aber während dieser Zeit die Spannung im entleerten Behälter unter die Höchstgrenze
des Förderdruckes der Fördervorrichtung gesunken sein.
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Die Abb. i und 2 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
in Verbindung mit einer selbsttätigen- Umschaltvorrichtung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck.
In Abb. i bedeutet i eine Fördervorrichtung (Injektor, Speisepumpe u. dgL), 2 das
Wasserrohr, mit welchem Tenderwa,5ser dieser Vorrichtung zugeführt wird, 3 den Dampfeintrittsstutzen
zu dieser Vorrichtung, 4 das Druckrohr, durch welches das Wasser zu den Behältern
gefördert wird. Mit 5 ist ein handbetätigtes Ventil im Führerhaus bezeichnet, durch
welches zwei Ventilteller 6 und 7 betätigt werden, - von denen der Teller 6 den
Dampfeintritt in das zu den Behältern führende Rohr 8 und zum zweiten Ventilteller
beherrscht, während das zweite Ventil ? (hier als Schleppventil dargestellt) den
gedrosselten Dampf zu der eigentlichen Fördervorrichtung i leitet. Das Druckrohr
4 gabelt sich in zwei Äste, die zu den nach den Zwischenbehältern io und 40 öffnenden
Rückschlagventilen i i - und 41 führen. In diesen beiden Behältern io und 4o wird
abwechselnd während des Füllens ein niedriger und während des Entleerens in den
Kessel ein hofier Druck hergestellt, um das- Speisen des Hochdruckkessels mittelbar
durch verhältnismäßig niedrige Drücke der Fördervorrichtung zu gestatten.
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Jeder der Behälter besitzt Steuerventile 1q: und 44, welche in den
Gehäusen i 5( und 45 untergebracht sind. Diese Gehäuse sind in drei Kammern (16,
17 und 18 bzw. 46, 47 und 48) unterteilt, von denen die obersten 16 und 46 in offener
Verbindung mit dem Hochdruckdampfrohr 8 stehen, die mittleren 17 und 47 durch das
Rohr ig miteinander verbunden sind, während die untersten Kammern 18 und 48 mit
der Atmosphäre oder mit einem Raum in Verbindung stehen, in dem ungefähr atmosphärische
Spannung herrscht.
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Jeder der Behälter hat weiter ein Ablaufrohr ao bzw. 5o, das zum Kesselspeiseventil
2i führt; welch letzteres außer dem üblichen handbe 5,tigten Absperrventil 22 zwei
nach dem Kessel öffnende Rückschlagventile 23 und 53 enthält. Das Steuerventil 14
bzw. 44 setzt sich aus drei Ventilkegeln zusammen, von denen der oberste 24 bzw.
5.4 -.die Öffnung zwischen Kammern 16 und 17 bzw. 46 und 47 beherrscht. Der mittlere
Kegel 25 bzw. 55 steuert die Verbindung zwischen Kammer 17 bzw. 47 und dem Behälter
io bzw_ 40 vermittels der Löcher 26 bzw. 56 und der Bohrung 27 bzw. 87. Der unterste
Kegel 28 besitzt einen kolbenförm.igen Ansatz 29, der entsprechend größer ist als-
der Durchmesser des Ventiltellers 25, und hat die Aufgabe, die Verbindung zwischen
den Behältern und dem Raum 18 bzw. 48 abzusperren. Da solche Kolben stets etwas
zu Undichtheiten neigen, ist der Kegel 28 vorgesehen, der in seiner oberen
Ruhelage dicht auf seinem Sitz aufliegt.
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Jeder der Behälter hat einen Zusatzbehälter 12 bzw. 42, der mit den
Hauptbehältern durch die Öffnung 13 bzw. 43 in Verbindung steht. Diese Zusatzbehälter
dienen als Druckbegrenzungsvorrichtung, um ein ununterbrochenes Arbeiten der eigentlichen
Fördervorrichtung zu ermöglichen. -Die Wirkungsweise dieser - Druckbegrenzungsvorrichtung
ist folgende: Angenommen; -der - Behälter -i o sei in.: Füllung begriffen .und der
Behälter 40 sei mit dem Dampfraum des Kessels in Verbindung, so daß er seinen Wasserinhalt
in den Kessel abgibt. Das Dampfventil 5 im Führerhaus befindet sich im offenen Zustand,
so daß die Ventilkegel 6 und 7 von ihren Sitzen abgehoben sind. Die Fördervorrichtung
sei in Tätigkeit und fördert Druck-,vasser in die Leitung 4.
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Soll nun beispielsweise mit einem Injektor bisheriger Bauart gespeist
werden, so wird als Drück, bei dem die Umschaltung
von Füllung des
Behälters auf Entleerung desselben erfolgen soll, am besten eine Spannung zwischen
io und 15 atü gewählt. Der Injektor ist imstande, Gegendrücke zu überwinden, die
um 2 bis 3 atü höher sind als die Spannung des zuströmenden Dampfes. Wird also der
dem Kessel entnommene Hochdruckdampf durch den Kegel T auf etwa ia atii abgedrosselt,
so besitzt das durch 4 strömende Druckwasser eine kinetische Energie, die imstande
ist, einen Gegendruck von etwa 15 atü zu überwinden. Ist der Behälter 40 mit dem
Dampfraum des Kessels in Verbindung, so ist sein Druck also wesentlich höher anzunehmen
als 15 atü. Daher ist das durch kommende Druckwasser nicht imstande, das
Rückschlagventil4z anzuheben, und strömt daher durch das Ventil i r in den nahezu
drucklosen Behälter io. Der durch die Leitung 8 nach 16 strömende Hochdruckdampf
hält daher das Steuerventil 14 in seiner unteren Ruhelage, wodurch der Kegel 24
die Öffnung zwischen Kammer 16 und 17 freigibt und Hochdruckdampf durch die Leitung
i g nach der Kammer 47 gelangt. Das Ventil 44 befindet sich in seiner oberen Ruhelage,
und der von ig kommende Hochdruckdampf strömt daher durch die Löcher 56 und die
Bohrung 57 in den Behälter 40. Zwischen dem Dampfraum des Kessels und dem Behälter
4o ist daher die Verbindung über 5, die Rohrleitung 8, die Kammern 16 und
17,
das Rohr ig, die Löcher 56 und die Bohrung 57 hergestellt. Es herrscht
also im Behälter 40 voller Kesseldruck, und das Wasser strömt vermöge seines Gewichtes
über So und 53 in den Kessel, wobei das Rückschlagventil 23 zufolge des Druckunterschiedes
zwischen dem Kessel und dem unter atmosphärischem Druck stehenden Behälter io geschlossen
wird. Die Abmessungen werden so gewählt, daß, sobald der Behälter io mit Frischwasser
gefüllt ist, der Behälter 40 sein Wasser an den Kessel abgegeben hat und mit Hochdruckdampf
gefüllt ist. In dem Augenblick, wo der Behälter io mit Wasser gefüllt ist, entsteht
nun durch das nachströmende Wasser in ihm ein Staudruck von etwa 15 atü,
ehe das Wasser durch die Öffnung 13
in den kleinen Zusatzbehälter 12 übertreten
kann, weil diese Öffnung entsprechend kleiner bemessen ist als der Durchgang beim
Ventil i i. Der Staudruck könnte auch dadurch hervorgerufen werden, daß die Öffnung
13 durch ein ientsprechend belastetes Ventil gesteuert wird. Ist nun die Fläche
des kolbenförmigen Ansatzes 2g ' so bemessen, daß ein Druck von 12 atü, der auf
die Kolbenfläche wirkt, imstande ist, das Ventil 14 gegen den auf dem Venti125 lastenden
vollen Kesseldruck anzuheben, so gelangt das Ventil 14 in -dem Augenblick in seine
obere Ruhelage, in dem der Behälter gefüllt ist und das Wasser durch die Öffnvgg
13 nZch dem Zusatzbehälter 12 überzutreten beginnt. Die Verschiebung des
Ventiles 14 aus seiner unteren in die obere Ruhelage bewirkt den Abschluß der Verbindung
zwischen den Kammern 16 und 17, so daß der Eintritt von Hochdruckdampf nach dem
Behälter 4o gesperrt wird und die Herstellung der Verbindung zwischen der Kammer
17 und dem Behälter io durch die Löcher 26 und die Bohrung 27 erfolgt. Dadurch hat
der im Behälter 40 verbliebene Hochdruckdampf die Möglichkeit, in das Wasser des
Behälters i o überzuströmen, wo er niedergeschlagen wird.
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Der Zusatzbehälter i2 ist so bemessen, daß seine Füllung längere Zeit
in Anspruch nimmt, als notwandig ist, um .den Druck im Behälter 4o durch die Dampfüberströmung
vom vollen Kesseldruck bis auf etwas unter i5-atü zu erniedrigen. Ist dieser Druck
von etwas unter 15 atü im Behälter 4o erreicht, so ist das durch das Rohr 4 strömende
Druckwasser imstande,, das Ventil 41 anzuheben. Es ist somit ersichtlich, daß die
Fördervorrichtung ununterbrochen tätig sein kann, da auch während des Druckwechsels
in den Behältern stets einer derselben einen Druck aufweist, gegen den die Fördervorrichtung
arbeiten kann, und die Umschaltung auf höheren Druck des eben gefüllten Behälters
erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem der andere Behälter -wieder aufnahmebereit
ist. Der im Behälter 4o noch verbliebene Druck wird hierbei durch Kondensation des
darin befindlichen Dampfes soweit erniedrigt, daß der in der Kammer 46 herrschende
Hochdruck das Ventil 44 in eine untere Ruhelage bringt, und damit ist dann jene
Betriebsphase erreicht, bei der die Füllung des Behälters 4o stattfindet, während
der Behälter io entleert wird. Das Niederdrücken des Ventils 44 bis auf den Sitz
des Kegels 55 hat zur Folge, daß die Verbindung zwischen den Kammern 46 und 47 freigegeben
ist und Hochdruckdampf durch das Rohr i g, die Kammer 17, die Löcher 26 und
den hohlen Kolben 27 in den Behälter io gelangen kann, so daß also jetzt die Verbindung
des Behälters io mit dem Dampfraum des Kessels hergestellt ist. Der Behälter entleert
sich somit in den Kessel, während inzwischen in den Behälter 4o Frischwasser zuströmt.
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Das in Abb.2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Druckbegrenzungsvorrichtung
enthält eine andere Ausführungsform der das ununterbrochene Arbeiten der Fördervorrichtung
ermöglichenden Zusatzbehälter, die hier nicht über dem Hauptbehälter angeordnet
sind, sondern eine bloße Unterteilung der
Hauptbehälter darstellen,
die- durch Anordnung der Zwischenwände 33, 63 am -Behälterende geschaffen wird.
Neben der in dem oberen Teil der _ Zwischenwand befindlichen Verbindungsöffnung
13 bzw. 43 ist -hier auch ein Überlauf 31 bzw. 61 an -der tiefsten Stelle notwendig,
der durch ein Rückschlagventil 32 bzw. 62 abgeschlossen ist.
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Die Einrichtung wirkt in der Weise, daß das Rückschlagventil 32 geschlossen-
ist, solange der Behälter in Füllung begriffen ist und Wasser in den .Zusatzbehälter
12 bloß durch die obere Öffnung 13 übertreten kann. Wird der Behälter jedoch entleert,
so entleert sich auch der Zusatzbehälter, wobei das in ihm befindliche Wasser durch
die Öffnung 3i und das Rückschlagventil 32 in den Hauptbehälter und von da in den
Kessel abströmt.