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Dampfkraftanlage Im Hauptpatent ist eine Dampfkraftanlage beschrieben,
bei welcher die Vorrichtung für die Zuführung des Brennstoffes durch einen Wassermotor
angetrieben wird, der sein Kraftwasser von der Speisepumpe erhält.
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Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß der Wassermotor zwischen
zwei Stufen der Speisepumpe eingeschaltet ist, wobei der Speisepumpe die ganze Speisewassermenge
entzogen und wieder zugeführt wird. Auf diese Weise kann man jeder Veränderung der
Speisewassermenge zwangsläufig eine gleichzeitige Veränderung der Drehzahl des Wassermotors
und damit der Brennstoffzuführung zuordnen unter Aufrechterhaltung eines bestimmten,
gewollten Verhältnisses zwischen Speisung und Brennstoffzufuhr.. Eine derartige
zwangsläufig und gleichzeitig wirkende Zuordnung von Brennstoffmenge zu Speisewassermenge
erweist sich ganz besonders vorteilhaft in Verbindung mit Dampferzeugern geringen
Wasserinhaltes, wie z. B. reinen Röhrenkesseln.
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Das Verhältnis zwischen Speisewassermenge und Brennstoffzufuhr ist
bei, gleichem Dampfdruck, gleicher Überhitzungstemperatur und gleicher Speisewassertemperatur
nahezu konstant und nur insoweit veränderlich, als sich der jeweiligen Belastung
entsprechend der Wirkungsgrad des Dampferzeugers ändert. Erfindungsgemäß kann zwischen
der Zulauf- und der Ablaufleitung des Wassermotors eine Umleitung mit einstellbarem
Drosselorgan vorgesehen sein. Durch Betätigung eines solchen Umlauforgans kann das
Verhältnis zwischen Speisewassermenge und Brennstoffmenge beeinflußt und an Belastung
und Wirkungsgrad des Dampferzeugers angepaßt werden. Im weitern kann erfindungsgemäß
die Verstellung des erwähnten Drosselorgans auch selbsttätig erfolgen, wobei vornehmlidh
eine Regelung dieses Organs. in Abhängigkeit von der Temperatur des erzeugten Dampfes
in Frage kommt. Eine solche Regelung hat den Charakter einer Feinregulierung, da
(bei unveränderter Stellung des Drosselorgans) im großen und ganzen die Anpassung
der Brennstoffmenge an die Belastung durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen
Speisepumpe und Wassermotor erfolgt. Denn durch diese Verbindung wird Proportionalität
zwischen Speisewassermenge und Brennstoffmenge hergestellt. _ Es ist erwünscht,
auch die Menge der Verbrennungsluft der Brennstoffmenge anzupassen, wie dies üblicherweise
von Hand oder auch selbsttätig, beispielsweise nach Maßgabe des Kohlensäuregehaltes
in derRauchkammer, geschieht. Erfindungsgemäß kann jedoch
auch zwischen
der Speisewassermenge und damit mittelbar zwischen derBrennstoffmenge und der Menge
der Verbrennungsluft ein bestimmtes, der Belastung angepaßtes Verhältnis selbsttätig
hergestellt werden, indem die Menge der Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der
Drehzahl des Wassermotors geregelt wird. In mittelbarerweise kann dies erfindungsgemäß
auch dadurch geschehen, daß als Impuls für die Betätigung einer solchen Regelung
die Durchflußmenge des Wassermotors benutzt wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt
unter der beispielsweisen Annähme einer Kohlenstaubfeuerung. Es bedeutet i den'
Speisewasserbehälter, 2 die Zuleitung zur Speisepumpe, 3 und 4 eine zweistufige
Speisepumpe, welche von einem Motor 5 angetrieben ist, 6 die Zuleitung des Speisewassers
zum Dampferzeuger und Überhitzer B. 9 ist die Dampfleitung zü den Verbrauchsstellen,
7 ein Drosselorgan in der Speisewasserdruckleitung. Von der ersten Stufe 3 der Speisewasserpumpe
führt eine Leitung io zum Wassermotor 12 und von hier eine Rückleitung 13 zur zweiten
Stufe 4 der Speisepumpe.. Zwischen io und 13 ist eine Umlaufleitung i i angebracht,
in welche ein Drosselorgan 14 eingeschaltet ist. Der Wassermotor treibt eine Fördereinrichtung
15 für die Rohkohle an, von welcher -durch Leitung 16 die Rohkohle der Kohlenmühle
17 zufließt. Diese ist durch Motor 18 angetrieben und .fördert die gemahlene Kohle
(mit der erforderlichen, von der Kohlenmühle angesaugten Förderluft vereinigt) durch
Leitung i9 in die Feuerung des Dampferzeugers. Die Hauptverbrennungsluft wird durch
das von Motor 21 angetriebene Gebläse 2o durch Leitung 22 angesaugt und durch Leitung
24 in die Feuerung .gepreßt. In der Leitung 22 ist ein Drosselorgan 23 vorgesehen.
Durch gestrichelte Verbindungslinien ist angedeutet, welche Impulse auf die verschiedenen
Einrichtungen einwirken, und zwar ist jeweils mit p ein Druckimpuls, mit t ein Temperaturimpuls
und mit m ein Mengenimpuls bezeichnet. Die Pfeile geben an, in welcher Richtung
diese Impulse wirken. Über die Wirkungsweise der Anordnung sei ergänzend noch folgendes
gesagt: Da die gesamte, von der Speisepumpe angesaugte und weitergeförderte Speisewassermenge.
durch den Wassermotor 12 und die parallel geschaltete Umlaufvorrichtung i i, 14
fließt, steht die Drehzahl des Wassermotors 12 in - einem bestimmten Verhältnis
zur Speisewassermenge. Dieses Verhältnis bleibt unveränderlich bei Belastungsschwankungen
des Dampferzeugers. und dementsprechenden Änderungen der Speisewassermenge, wenn
die Stellung des Drosselorgans 14 unverändert gehalten wird oder wenn die Umlaufeinrichtung
i i, 14 überhaupt fehlt. Die Kohlenfördereinrichtung 15 liefert Rohkohle zur Mühle
17 nach Maßgabe der Tourenzahl des Antriebsmotors 12, und somit ist die Brennstoffzufuhr
in die Feuerung vorerst proportional der Speisewassermenge. Wenn nun jedoch zwecks
Verfeinerung der Zuordnung zwischenSpeisewassermenge und Brennstoffmenge und zur
Anpassung des Verhältnisses zwischen Speisewassermenge und Brennstoffmenge an den
veränderlichen Wirkungsgrad des Dampferzeugers die Umlaufvorrichtung i z, 14 benutzt
wird, so spielt sich ein derartiger Vorgang wie folgt ab: Es möge beispielsweise
die Belastung des Dampferzeugers und damit dieSpeisewassermengesinken; dann wird
vorerst proportional der Speisewassermenge die Drehzahl des Wassermotors 12 und
damit die zugeführte Brennstoffmenge abnehmen. Wenn nun dabei infolge der geringeren
Belastung der Wirkungsgrad des Dampferzeugers abgenommen hat, so würde die zugeführte
Brennstoffmenge zu gering sein. Die erforderliche Korrektur erfolgt durch vermehrte
Drosselung im Organ 14, wodurch die Drehzahl des Wassermotors und damit dieBrennstoff.zufuhr
gesteigert wird. Diese Verstellung des Drosselorgans 14 erfolgt gemäß dem gezeichneten
Schema unter Benutzung an sich bekannter Mittel selbsttätig, wobei als Impuls die
Temperatur des erzeugten Dampfes benutzt wird. Bei der oben getroffenen Annahme
würde infolge zu geringer Brennstoffzuführung die Temperatur des. erzeugten überhitzten
Dampfes - sinken. Diese Temperaturänderung muß eine Verstärkung der Drosselung im
Organ 14 auslösen.
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Es ist für das Wesen der Erfindung-vollständig belanglos, in welcher
Weise sich die Speisewassermenge der Belastung des Dampferzeugers bzw. der Dampfentnahme
aus dem Dampferzeuger anpaßt. In dem zur Darstellung gewählten Schema ist angenommen,
daß ein Drosselorgan 7 in der Speisewasserdruckleitung 6 in Abhängigkeit vorn Druck
des erzeugten Dampfes geregelt werde.
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bie Speisewassermenge. könnte beispielsweise auch von irgendeinem
andern Impulse geregelt sein, etwa von der Leitungsabgabe eines Stromerzeugers,
der von einer an den Dampferzeuger angeschlossenen Dampfkraftmaschine angetrieben
ist. Statt Drosselung könnte auch Veränderung der Drehzahl der Speisepumpe in Frage
kommen.
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Um zwischen der Drehzahl des Wassermotors 12 und der Menge des zugeführten
Brennstoffes einerseits und der Menge der vom Gebläse 2o angesaugten Verbrennungsluft
eine bestimmte Zuordnung herzustellen,
wird das Drosselorgan z3
durch an sich bekannte Mittel in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des Wassermotors
12 so verstellt, daß bei größerer Durchflußmenge das Drosselorgan 23 geöffnet und
bei kleinerer Dui-chflußmenge geschlossen wird. Da die Durchflüßmenge des Wassermotors
seiner Drehzahl proportional ist, so wird auf diese Weise mittelbar die Menge der
Verbrennungsluft der Drehzahl des Wassermotors i2 und damit der Brennstoffmenge
zugeordnet. Ein unmittelbarer mechanischer Zusammenhang zwischen der Drehzahl des
Wassermotors 12 und der Stellung des Drosselorgans 23 könnte beispielsweise dadurch
verwirklicht werden, daß der Wassermotor einen Fliehkraftregler antreiben und dessen
Muffe vermittels eines Gestänges das Drosselorgan 23 verstellen würde. Statt Drosselung
könnte auch Verstellung der Drehzahl .des Luftgebläses in Frage kommen.
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Da der Kraftbedarf der Brennstoffördereinrichtung in allen Fällen
im Verhältnis zur Leistung der Speisepumpe sehr gering ist, so wird im Wassermotor
12 nur ein verhältnismäßig geringer Druck verbraucht,- weshalb innere-Undichtheiten
von ganz geringem Einfluß sind und somit Proportionalität zwischen Durchflußmenge
und Drehzahl, selbst bei etwa-vorkommenden starken Änderungen des Drehmomentes,
praktisch genau besteht. Es ist vörteil'haft, .die Verhältnisse so zu wählen, daß
bei größtem vorkommenden spezifischen Brennstoffbedarf durch den Wassermotor die
ganze Speisewassermenge fließt, das Umlauforgan also geschlossen ist. In den Fällen,
wo von der Feineinstellung, insbesondere von der selbsttätigen Feinregulierung durch
Benutzung der Umlaufvorrichtung i 1, 14 Gebrauch gemacht wird, ist übrigens jede
etwa vorkommende Abweichung von der Proportionalität belanglos, da durch die Feineinstellung
bzw. die selbsttätige Feinregulierung die genaue erforderliche Brennstoffmenge eingestellt
wird. Anderseits verbürgt die unmittelbare und zwangsläufige Verbindung zwischen
Speisewassermenge und Brennstofförderung die sofortige Anpassung der Brennstoffmenge
an die Belastung des Dampferzeugers mindestens in sehr guter erster Annäherung.
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Die Art des Antriebes von Speisepumpe, Kohlenmühle und Luftgebläse
ist für das Wesen der Erfindung belanglos.
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Im Falle flüssigen Brennstoffes tritt an Stelle der Kohlenfördervorrichtung
15 eine Brennstoffpumpe, im Falle gasförmigen Brennstoffes eine entsprechende Fördervorrichtung
für Gas.
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Der Erfindungsgegenstand beschränkt sich nicht auf Anlagen mit Wasserdampf,
sondern bezieht sich auf jedes mögliche Arbeitsmittel.