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Sicherheitsvorrichtung für selbsttätig gespeiste Dampfkessel In neuzeitlichen
Dampfkesselanlagen erfolgt die Speisung der Dampfkessel fast allgemein selbsttätig,
und zwar meist in Abhängigkeit von dem augenblicklich im Kessel herrschenden Wasserstand.
Unterschreitet der Wasserstand die normale Höhe, so beginnt das Speiseventil zu
öffnen, um wieder selbsttätig zu schließen, wenn der Normalwasserstand erreicht
ist. Die Auslösung der Ventilbewegung erfolgt gewöhnlich über ein Gestänge oder.
eine elektrische Fernübertragung und wird hervorgerufen durch einen mit dem Wasserspiegel
im Kessel sich auf und ab bewegenden Schwimmer oder auch durch Ausdehnungsrohre,
die je nach ihrer größeren oder kleineren Füllung mit Dampf bzw. Wasser entsprechend
dem Wasserstand im Kessel sich verschieden stark ausdehnen.
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Insbesondere bei mit Kohlenstaub, Gas oder Öl gefeuerten Kesseln hat
sich nun bei der oben beschriebenen selbsttätigen Speisung im Betriebe folgende
Schwierigkeit gezeigt.
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Je stärker die Kesselbelastung, d. h. die Dampferzeugung ist, um so
mehr ist das Wasser im Kessel mit Dampfblasen durchsetzt und um so größer ist das
im Kessel enthaltene Wasservolumen (Wasser plus Dampfblasen). Setzt nun infolge
irgendwelcher Störung die Wärmezufuhr plötzlich aus, so hört die Dampfbildung auf,
die im Wasser noch enthaltenen Dampfblasen entweichen an die Oberfläche, und das
Wasservolumen nimmt in starkem Maße ab, da es nunmehr fast ausschließlich aus Wasser
besteht. Das hiermit verknüpfte Absinken des Wasserspiegels beantwortet der Speiseregler
durch erhöhte Wasserzufuhr. Setzt plötzlich die unter Umständen nur kurzzeitig erfolgte
Unterbrechung der Wärmezufuhr wieder ein, so bläht sich das Wasser im Kessel infolge
der rasch einsetzenden Dampfbildung wieder auf; der Wasserstand, der eben noch die
Normalhöhe inne hatte, überschreitet jetzt bedeutend seinen höchstzulässigen Stand,
so daß größere Mengen Wasser vom Dampf durch den Überhitzer zur Turbine mit fortgerissen
werden und dort unter Umständen großes Unheil anrichten können. Diese Gefahr einer
plötzlichen Unterbrechung der Wärmezufuhr zum Kessel besteht in besonderem Maße
bei mit Kohlenstaub, Ö1 oder mit ähnlichen Brennstoffen gefeuerten Kesseln, wo beim
Stillstand der Zubringervorrichtung die Flamme abreißt und damit die Wärmezufuhr
aus dem Brennstoff augenblicklich aufhört.
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Der geschilderte Mißstand wird nun gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß neben der Speisewasserregelungseinrichtung eine besondere Sicherheitsvorrichtung
vorgesehen ist, mittels welcher bei Unterbrechung der Brennstoffzufuhr die Speisung
in Abhängigkeit von dieser, aber unabhängig vom jeweiligen Wasserstand unterbrochen
wird.
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Die Art und Weise der Übertragung des Impulses von der Brennstoffzuführungseinrichtung
auf
die Sicherheitsvorrichtung richtet sich naturgemäß ganz nach der Art der Brennstoffzufuhr
sowie nach den örtlichen Verhältnissen.
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Es ist bekannt, die Speisung von Dampfkesseln in Abhängigkeit von
der Brennstoffzufuhr zu regeln. Dieser Vorschlag unterscheidet sich indessen vom
Erfindungsgegenstand grundsätzlich, und zwar dadurch, daß es sich bei diesem nicht
um eine Regelvorrichtung, sondern um eine Sicherheitseinrichtung handelt, mittels
welcher bei Unterbrechung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von dieser die Speisung
der Dampferzeuger unterbrochen wird, wobei die Regelung der Kesselspeisung in Abhängigkeit
vom Wasserstand des Kessels erfolgt.
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Einige Ausführungen der Erfindung sind auf der Zeichnung in vier Abbildungen
dargestellt.
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Abb. i zeigt schematisch einen kohlenstaubgefeuerten Steilrohrkessel
i, dem zur besseren Ausnutzung der Brennstoffwärme ein Luftvorwärmer 2 nachgeschaltet
ist. Der im Bunker 3 aufgestapelte Kohlenstaub wird mittels der Schnecke 4 durch
die Leitung 5 zum Brenner 6 gedrückt, wobei die Förderung des Brennstaubes durch
Zufuhr von unter Druck stehender Förderluft begünstigt wird, die durch die Leitung
7 eingeblasen wird.
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Die selbsttätige Speisung des Kessels erfolgt durch die Speiseleitung
8 über das durch den Schwimmer 9 gesteuerte Ventil io. Dabei wird die mit dem Wasserspiegel
auf und ab gehende Bewegung des Schwimmers 9 durch das über Rollen geleitete Stahlband
i i auf das Ventil übertragen.
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Vor dem Speiseventil sitzt ein Schieber 12 in der Speiseleitung, der
durch den ferngesteuerten Motor 13 geschlossen wird, sobald die Kohlenstaubzufuhr
zu den Brennern aufhört. Die Stromzufuhr vom Netz 14 zum Motor 13 wird dabei in
Abhängigkeit von der Bewegung der Welle 5, die über ein Schnekkenvorgelege die Förderschnecke
4 antreibt, geschlossen, d. h. sobald die Umdrehungszahl der Welle 15 die niedrigste
Betriebsdrehzahl unterschreitet oder gänzlich stillsteht, wird der Motor 13 eingeschaltet,
und der Schieber 12 sperrt die Speisewasserzuführungsleitung.
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In Abb. 2 sind die die Erfindung unmittelbar betreffenden Teile und
insbesondere die Einschaltvorrichtung für den Motor 13 nochmals in vergrößertem
Maßstabe dargestellt. Von der Welle 15 wird über ein Kegelradvorgelege der Fliehkraftregler
16 angetrieben. Sobald bei Sinken der Umdrehungszahl der Welle 15 (und damit auch
die der Förderschnecke 4 in Abb. i) die Büchse 16 die gestrichelt gezeichnete tiefe
Lage erreicht hat, wird der Kontakt 17 geschlossen, der normalerweise die Stromzufuhr
vom Netz 14 zum Motor unterbricht, worauf dieser über das Kegelradvorgelege 18 den
Schieber 12 schließt.
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Falls die Welle 15 durch einen Elektromotor angetrieben wird, kann
der Motor 13 auch in Abhängigkeit von der Stromzufuhr zu dem erstgenannten Motor
eingeschaltet werden.
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In Abb. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher ein besonderes
Absperrglied für die Unterbrechung der Kesselspeisung in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr
nicht erforderlich ist. Der besseren Anschaulichkeit halber sind in dieser Abbildung
wieder nur die unmittelbar die Erfindung betreffenden Teile angedeutet. Das Stahlband
i i, welches die Bewegung des Schwimmers auf das Speiseventil io überträgt, ist
hier über eine Rolle i9 geführt, die auf der Kolbenstange des im Zylinder 2o befindlichen
Kolbens befestigt ist und normalerweise die stark eingezeichnete Lage inne hat.
Sinkt die Muffe des Reglers, der wieder von Welle 15 aus angetrieben wird, über
das tiefst zulässige Maß, so wird über das Gestänge 21 das Ventil 22 geöffnet, welches
irgendein Druckmittel (Dampf, Ö1 o. dgl.) in den Zylinder treten läßt. Die auf den
Kolben durch die Druckmittel ausgeübte Kraft überwindet die entgegengesetzte Kraft
der Feder 23, die Rolle wird mit dem Kolben nach rechts in die gestrichelt gezeichnete
Lage i9' bewegt. Diese Bewegung der Rolle hat für das Ventil io die gleiche Wirkung,
als ob der Schwimmer steigen würde, d. h. das Ventil wird geschlossen und damit
die Speisung unterbrochen.
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Eine sehr einfache, der Anordnung der Abb. 3 ähnliche Vorrichtung
ergibt sich bei ölgefeuerten Kesseln gemäß Abb.4, wenn man das Brennöl gleichzeitig
zur Steuerung des Kolbens 24, auf welchem die Führungsrolle für das Stahlband sitzt,
benutzt. Hier überwindet der durch das Öl auf den Kolben 24 ausgeübte Druck normalerweise
die Federkraft. Stockt die Ölzufuhr zu den Brennern plötzlich, so fällt auch der
auf den Kolben ausgeübte Öldruck fort, die Feder bewegt die Rolle nach rechts in
die gestrichelt angedeutete Lage i9', und das Speiseventil io wird geschlossen.
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Es ist selbstverständlich möglich, durch einfache Maßnahmen selbsttätig
eine Wiedereinschaltung der Speisung zu erreichen, wenn die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr
behoben ist. Bei elektrischer Betätigung des Absperrgliedes gemäß Abb. i und 2 wird
der Motor zweckmäßig umsteuerbar ausgeführt, so daß bei Verwendung einer entsprechenden
Schaltung der Motor das Absperrglied wieder
öffnet, sobald die Reglerbüchse
sich nach oben bewegt.
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Bei der Anordnung gemäß Abb. 3 läßt sich eine Rückführung der Rolle
i9 in die ursprüngliche Lage dadurch erreichen, daß der Zylinder eine Öffnung 25
erhält, die nur so viel Drucköl durchtreten läßt, daß bei geöffnetem Ventil 22 ein
genügend großer Druck im Zylinder erhalten bleibt, um die auf dem Kolben lastende
Federkraft zu überwinden. Wird das Ventil 22 jedoch durch den Regler wieder geschlossen,
so sinkt rasch der Druck im Zylinder, und die Feder bewegt den Kolben und damit
die Rolle wieder in die linke Endstellung. Ferner kann natürlich die Vorriclitung
auch so getroffen werden, daß, falls es in besonderen Störungsfällen (Rohrbruch
usw.) erwünscht erscheint, trotz Unterbrechung der Brennstoffzufuhr die Speisung
fortzusetzen, die Sicherheitsvorrichtung von Hand (unmittelbar oder durch Fernsteuerung)
abschaltbar ist.
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Der Umstand, daß-bei Unterbrechung der Brennstoffzufuhr die Feuerraumtemperatur
fast augenblicklich stark absinkt, läßt sich dazu benutzen, mittelbar in Abhängigkeit
von der Brennstoffzufuhr eine Unterbrechung der Kesselspeisung zu erzielen unter
Verwendung von Thermometern oder an sich bekannter Thermostate, von welchen eine
Auslösung zur Unterbrechung der Speisewasserzufuhr abgeleitet werden kann. Es ist
natürlich ebensogut möglich, diese Thermostate in einen Kesselzug oder in einen
Fuchs einzubauen, da auch die Rauchgastemperatur bei abgestellter Brennstoffzufuhr
schnell abnimmt.