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Vorrichtung zum Regeln der Temperatur des Dampfes in Röhrendampferzeugern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln der Temperatur des Dampfes
in Röhrendampferzeugern, bei denen das Arbeitsmittel im Überfluß zugeführt und der
nicht verdampfte Teil des Arbeitsmittels aus dem Dampferzeuger abgeführt wird.
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Bei bekannten Dampferzeugern dieser Art dient die nicht verdampfte,
an den Heizflächen herunterrieselnde Flüssigkeit zum Anpassen der erzeugten Dampfmenge
an den Dampfverbrauch. Da aber zwischen der Dampftemperatur und der abgeleiteten
Menge der Flüssigkeit keine Beziehung besteht, können sich bei Betriebsänderungen
Schwankungen der Temperatur einstellen.
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Demgegenüber wird gemäß der Erfindung in der an einen Abscheider innerhalb
des Rohrsystems des Dampferzeugers angeschlossenen Abführungsleitung für das abgeschiedene
überschüssige Arbeitsmittel eine Absperrvorrichtung vorgesehen, die durch eine von
dem im Dampferzeuger gebildeten Dampf beeinflußte Temperaturaufnehmervorrichtung
gesteuert wird und die Menge des von dem Dampf aus dem Flüssigkeitsabscheider durch
eine von oben in den Flüssigkeitsabscheider hineinragende Leitung mitgerissenen
flüssigen Arbeitsmittels regelt. Durch diese Anordnung ergibt sich die Möglichkeit,
die Temperatur des erzeugten Dampfes durch das an sich bekannte Zuführen flüssigen
Arbeitsmittels an einer Stelle des Rohrsystems zu regeln, wobei aber die Nachteile
der bekannten, mit Zuführung flüssigen Arbeitsmittels arbeitenden Vorrichtungen
vermieden werden können.
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Bei Dampferzeugern, denen neben der Speiseflüssigkeitsmenge eine in
Abhängigkeit von der Dampftemperatur geregelte Arbeitsmittelmenge an einer Stelle
des Rohrsystems zusätzlich zugeführt wird, können nämlich an der Einführungsstelle
des zusätzlichen Arbeitsmittels Temperaturspannungen auftreten, weil die zusätzlich
zugeführte Arbeitsmittelmenge und die an der Einführungsstelle vorbeiströmende Hauptmenge
des Arbeitsmittels verschiedene Temperaturen aufweisen. Bei der Vorrichtung gemäß
der Erfindung können dagegen solche Spannungen nicht auftreten, da das zum Regeln
zugeführte flüssige Arbeitsmittel Sattdampftemperatur besitzt.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf den
Zeichnungen vereinfacht dargestellt. Es ist: Fig. i eine Ansicht eines aus einem
einzigen Rohrstrang bestehenden Dampferzeugers und Fig.2 eine Ansicht einer Ausführungsform,
bei der zwei Gruppen von nebeneinandergeschalteten Rohren hintereinander angeordnet
sind. Dem die Rohrstränge i und 2 aufweisenden DampferzeugerwirddiezuverdampfendeFlüssigkeit
aus dem Speisebehälter3 mittels der Speisepumpe ¢ durch die Leitung 5 zugeführt.
Der erzeugte Dampf strömt durch die Dampfleitung 6 nach den nicht gezeichneten Verbrauchsstellen.
Die Beheizung des Rohrsystems erfolgt durch einen Brenner 7. Die Abgase strömen
durch den Kanal 8 aus dem Dampferzeuger.
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Zwischen den beiden Rohrsträngen i und 2 des Rohrsystems ist ein Flüssigkeitsabscheiderg
vorgesehen, in welchem das an der Stelle io aus dem Rohrstrang i zugeführte Dampfflüssigkeitsgemisch
zerlegt wird, wobei das Wasser im Wasserraum ii und der Dampf im Dampfraum 12 gesammelt
werden. Der Dampf strömt durch die bei 13 angeschlossene Leitung in den Rohrstrang
2.
In der Rohrleitung 6 ist eine. Temperaturaufnehmervorrichtung
i4 vorgesehen, welche unter dem Einfluß der Temperatur des Arbeitsmittels steht
und durch die Leitung 15 auf die Steuervorrichtung 16 des Servomotors i7 wirkt.
Der Servomotor 17 beeinflußt die als Ventil ausgebildete Durchflußvorrichtung i8,
welche die Menge der aus dem Abscheider g durch die Leitung ig in die Ablaufleitung
2o abfließenden Flüssigkeit regelt. Ein zur Rückführung der Regelbewegung dienender,
bei 22 fest gelagerter Hebel23 ist am Gestänge2i angelenkt und verändert die Spannung
der Feder 24 gemäß der vom Servomotori7 eingestellten Lage des Ventils 25. Diese
Regelvorrichtung regelt somit erfindungsgemäß die Menge des abzuführenden Arbeitsmittels
in Abhängigkeit von der Temperatur des Arbeitsmittels.
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Der Rückführhebel 23 kann außerdem durch ein Gestänge 26 auf die Steuervorrichtung
27 des Servomotors 28 einwirken, welcher die in die Speiseleitung 5 nach der Speisepumpe
4 eingeschaltete und als Ventil ausgebildeteAbsperrvorrichtung 29 verstellt. Die
Drosselvorrichtungen 42 und 43 in der Brennstoffleitung 44 bzw. der Leitung 45 für
die Verbrennungsluft des Brenners? sind mit einem Gestänge 46 verbunden, welches
nach Maßgabe der Bewegungen des im Servomotor 47 angeordneten Kolbens 48 verschoben
wird. Der Kolben 48 steht auf der unteren Seite unter dem Druck eines durch die
Leitung 49 zugeführten, von einem unter dem Einfluß einer anderen Betriebsgröße
stehenden Regler, beispielsweise von einem nicht gezeichnetenLeistung'sregler, geregelten
Arbeitsmittels, wobei der Kolben 48 gegen die auf der oberen Seite aufliegende Feder
50 gedrückt wird. Der Hebel 51 wird an einem Ende 53 durch den Kolben
48 im Servomotor 47 und am anderen Ende 52 durch den Kolben 39 des Servomotors
28 verschoben, während an einer mittleren Stelle desselben die Bewegung zur Regelung
des Ventils 4o auf das Ventilgestänge übertragen wird.
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Die von der Speisepumpe 4 geförderte Flüssigkeit wird im Rohrstrang
i teilweise verdampft und gelangt als Naßdampf in den Abscheider g, woselbst die
abgeschiedene Flüssigkeit teilweise durch die Leitung ig aus dem Erzeugersystem
abgeführt, der restliche Teil aber wieder mit dem nach dem Rohrstrang 2 abströmenden
Dampf zur vollständigen Verdampfung und zum nachträglichen Überhitzen mitgerissen
wird.
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Steigt die Temperatur des erzeugten Dampfes, so erteilt die Aufnehmervorrichtung
14 auf den Steuerschieber3o der Steuervorrichtungi6 einen Impuls, so daß dieser
entgegen der Feder 24 angehoben wird, wobei durch die Öffnung 31 einströmende Steuerflüssigkeit
durch die Leitung 32 unter den Kolben 33 des Servomotors 17 fließt, so daß dieser
entgegen der Wirkung der Feder 34 angehoben wird und dadurch das Ventil ?5 in schließende
Richtung verstellt. Durch diese Verstellung wird die aus dem Abscheider g in dieAblaufleitung2o
strömendeFlüssigkeitsmenge vermindert und eine größere Menge durch den nach dem
Rohrstrange strömenden Dampf pitgerissen. Die vermehrte in den Rohrstrang 2 eingeführte
Flüssigkeitsmenge erniedrigt in diesem die Temperatur des Dampfes. Die diese Regelbewegung
bewirkende anfängliche Veränderung der Dampftemperatur wird damit ausgeglichen und
die Temperatur auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeführt. Gleichzeitig wird durch
den Hebel 23 die Feder 24 stärker gespannt, so daß der Steuerschieber 3o wieder
nach unten gedrückt wird, wodurch sich die Regelungsvorrichtung in die Ausgangslage
bewegt.
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Durch einen entsprechenden Vorgang wird die durch die Leitung ig abströmende
Flüssigkeitsmenge vergrößert, wenn die die Aufnehmervorrichtung i4 beeinflussende
Dampftemperatur sinkt.
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Der Steuerschieber 36 wird nach Maßgabe der Bewegungen des Hebels
23 durch das Gestänge 26 beeinflußt. Wenn beim Steigen des Kolbens 33 und damit
des Gestänges 2i die aus der Abscheidevorrichtung g abgeführte Flüssigkeitsmenge
verkleinert wird, stellt der Steuerschieber 36 zwischen der Öffnung 37 und der Leitung
38 eine Verbindung her, so daß der Kolben 39 und das Gelenk 52 des Hebels
51 angehoben werden. Die durch das Ventil 29 strömende Speiseflüssigkeitsmenge wird
dadurch vergrößert, so daß keine Gefahr besteht, daß die ganze in dem Abscheider
g ausgeschiedene Flüssigkeitsmenge durch die Leitung ig entweichen könnte und daraufhin
nur noch Dampf ausströmen würde. In entsprechender Weise verbindet der Steuerschieber
36 bei Vergrößerung der durch die Leitung 2o abströmenden Flüssigkeitsmenge die
Leitung 38 mit der Öffnung 41, so daß die Steuerflüssigkeit unter dem Kolben
39 in den Ablauf ausströmen und das Ventil4o sich senken kann. Die dem Dampferzeuger
zugeführte Speiseflüssigkeitsmengewird dadurch verkleinert, so daß im Abscheider
g wieder die übliche Flüssigkeitsmenge abgeschieden wird.
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Der Servomotor47, welcher durch die Leitung 49 mit irgendeiner in
der Zeichnung nicht dargestelltenReglervorrichtung, beispielsweise einem Leistungsregler,
.der vom Dampferzeuger getriebenen Kraftmaschine in Verbindung stehen kann, vergrößert
bei einer Leistungszunahme durch Verstellung der Drosselvorrichtung 42 und 43 die
dem Brenner 7 zugeführte Brennstoff- und Verbrennungsluftmenge, so daß dem Rohrsystem
i, 2 eine vergrößerte Wärmemenge zugeführt wird. Umgekehrt wird bei einer Leistungsverkleinerung
die dem Erzeuger zugeführte Wärmemenge verkleinert, so daß eine der Leistungsabnahme
entsprechende verkleinerte
Menge Dampf erzeugt wird. Gleichzeitig
wird durch die Bewegung des Gestänges a,6 das Gelenk 53 des Hebels 5i mitbewegt
und deshalb bei einer Vergrößerung der dem Erzeuger zugeführten Wärmemenge auch
gleichzeitig die zugeführte Speiseflüssigkeitsmenge vergrößert und bei einer Verkleinerung
der Wärmemenge auch die Speiseflüssigkeitsmenge verkleinert. Die Temperatur des
erzeugten Dampfes bleibt dadurch ungefähr gleich, und nur noch die Feineinstellung
dieser Temperatur ist von der Temperaturreglervorrichtung zu übernehmen.
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Bei dem in Fig.2 dargestellten Dampferzeuger fördert die Speisepumpe
q. die Speiseflüssigkeit aus dem Speisebehälter 3 zunächst in eine erste Gruppe
von zwei nebeneinandergeschalteten Rohrsträngen 5¢ und 55, in welchen diese teilweise
verdampft und als Dampfflüssigkeitsgemisch durch die Leitung 56 in den Flüssigkeitsabscheiderg
strömt. Die in diesem abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich in dem Flüssigkeitsraum
=i, während der von Flüssigkeit befreite Dampf im Dampfraum 12 gesammelt wird. Ein
Teil der abgeschiedenen Flüssigkeit strömt durch die Leitung =g und durch die- 18
in die Ablaufleitung 2o, während der übrige Teil der Flüssigkeit zusammen mit dem
Dampf durch die Leitung 57 in die weitere Gruppe nebeneinandergeschalteter Rohrstränge
58,59 und 6o strömt, in welchen dieses Dampfflüssigkeitsgemisch vollauf verdampft
und auf die Verbrauchstemperatur überhitzt wird. Der so überhitzte Dampf sammelt
sich in der Leitung 61 und wird durch die Leitung 62 nach. den Verbrauchsstellen
geführt.
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Am Auslaß der Rohrstränge 58, 59 und 6o sind die Thermostaten
62, 63 und 64 angeordnet, welche durch die Leitungen 65, 66 und 67 auf den Servomotor
68 nach Maßgabe der aufgenommenen Dampftemperaturen Impulse erteilen. Diese Impulse
werden vereinigt und wirken gemeinsam mit Hilfe eines Gestänges 69
auf das
Ventil 18, derart, daß bei Temperaturzunahme eine verkleinerte Menge und bei Temperaturabnahme
eine vergrößerte Menge ausgeschiedener Flüssigkeit in die Ablaufleitung 2o abströmt.
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Durch die Leitungen 7o, 71 und 72 erteilen die Thermostaten 62, 63
und 64 weitere Impulse auf die Servomotoren73,7¢und 75, welche alsdann die Ventile
77,78 und 79 in den einzelnen Rohrsträngen 58, 59 und 6o verstellen,
so daß die aus dem Abscheider g in die einzelnen Rohrstränge strömenden Mengen an
Dampfflüssigkeitsgemisch derart ausgeglichen werden, daß aus allen Rohrsträngen
Dampf von ungefähr gleicher Temperatur ausströmt. Um diese Regelung stabil zu halten,
können die einzelnen Servomotoren 73, 74 und 75 durch eine Impulsleitung 76 miteinander
verbunden sein oder beliebige Rückführungsvorrichtungenvorgesehen werden.
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Natürlich können die Temperaturaufnehmervorrichtungen auch schon in
der Überhitzerzone und nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, in der Dampfleitung
zwischen Dampferzeuger und Verbrauchsstellen angeordnet werden. Unter Umständen,
besonders bei größeren Dampferzeugern, kann es auch Vorteil bieten, mehr als eine,
beispielsweise im Rohrsystem hintereinandergeschaltete Temperaturaufnehmervorrichtungen,
zur Regelung heranzuziehen. Die zur Regelung des nachträglich abzuführenden Arbeitsmittels
verwendeten Temperaturaufnehmervorrichtungen können außer der zusätzlichen Regelung
der Speiseflüssigkeitsmenge auch noch die dem Erzeuger zuzuführende Wärmemenge oder
die Menge der durch den Erzeuger strömenden Rauchgase oder irgendeine Gruppe dieser
oder ähnlicher Betriebsgrößen regeln. Die zusätzliche Verwendung in Abhängigkeit
von Betriebsgrößen selbsterzeugter Regelimpulse brauchen natürlich nicht allein
auf Leistungsregler beschränkt zu bleiben; es können ebensogut Drehmoment- und andere
Leistungsmesser, Dampfmengenmesser, auf den Druck des Arbeitsmittels oder auf die
Arbeitsmitteltemperatur ansprechende Druck- oder Temperaturaufnehmervorrichtungen
und ähnliche unter dem Einfluß von irgendwelchen Betriebsgrößen stehenden Vorrichtungen
verwendet werden. Selbstverständlich kann der Verbraucher des erzeugten Dampfes
auch an Stelle einer Kraftanlage eine Heizanlage sein.