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Speisewasserregler_für Dampfkessel Die Erfindung betrifft Speisewasserregler
für Dampfkessel mit einem in Höhe des Wasserstandes angeordneten Verdampfergefäß,
das auf einem mit den Dampf- und Wasserräumen des Kessels verbundenen Rohre angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß ist das Verdampfergefäß auf dem Rohr in der Höhe verstellbar,
um den einzuregelnden Wasserstand zu verändern, und die Verstellung erfolgt durch
eine Vorrichtung, die auf Änderungen einer Größe der Dampfentnahme anspricht, wodurch
ein bestimmter Wasserstand für jede Kesselleistung aufrechterhalten wird.
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Der Regler der Verdampferbauart tritt also in bekannter Weise in Abhängigkeit
vom Wasserstand bei Veränderung desselben in Tätigkeit, um den Wasserstand durch
Verstellung des Speiseventils in bekannter Weise gleichbleibend zu erhalten. Gemäß
der Erfindung ist nun dieser Regler aber auch im ganzen in Abhängigkeit von einer
Größe der Kesselleistung verstellbar, um eine Reihe verschiedener Wasserstände für
verschiedene entsprechende Werte der Kesselleistung herzustellen. Wenn die Kesselleistung
z. B. ansteigt, wird nicht nur die Wasserlieferung erhöht, um den neuen Bedingungen
zu genügen, sondern ein rascherer Zufluß des Wassers wird auch vorgesehen,- um den
neuen herzustellenden Wasserstand vorwegzunehmen. Wenn dieser neue Wasserstand erreicht
ist und die Kesselleistung gleichbleibt, treten wie vorher wieder die üblichen Zustände
ein, bei welchen der Regler den Wasserstand auf gleicher Höhe hält.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
veranschaulicht. Abb. z zeigt eine schematische Ansicht eines Speisewasserreglers,
Abb. 2 einen Schnitt durch das Verdampfergefäß nebst zugehörigen Teilen der Abb.
z und Abb. 3 einen Teilschnitt durch die mittels Druckunterschied betätigte Verstellvorrichtung
für den Regler.
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Gemäß den Zeichnungen soll in dem Kessel z mit Speisewasserleitung
2 und Speiseventil 3 der gewöhnliche Wasserstand A aufrechterhalten werden.
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Der Regler für die Steuerung des Speiseventils 3 ist als Ganzes mit
5 bezeichnet. Eine abgeschlossene Kammer g desselben enthält eine geeignete verdampfbare
Flüssigkeit, z. B. Wasser, und liegt aus bekannten Gründen. zum normalen Wasserspiegel
vorzugsweise schräg. Er steht in wärmeleitender geeigneter Verbindung mit einem
Rohr 6, dessen Wassersäule mit den Dampf- und Wasserräumen des Kessels in Verbindung
ist. Gemäß Abb. 2 liegt die Kammer mit der verdampfbaren
Flüssigkeit
in 'einem Glied 7, das senkrecht oder längs des Rohres 6 verstellbar ist. Das Glied
7 bestelht aus konzentrischen, inneren und äußeren Rohrhülsen 8, 8a, deren ringförmige
zylindrische Kammer g an den Enden durch Flanschen io abgeschlossen- ist, die durch
Schweißen o. dgl. mit den Rohrhülsen verbunden sind. Die äußere Rohrhülse besitzt
Rippen o. dgl. ii zwecks Wärmestrahlung in der üblichen Weise, und an jedem Ende
kann das verstellbare Glied 7 verlängerte Staubschutzvorrichtungen 12 haben, die
sich längs des Rohres 6 mitbewegen. Die abgeschlossene Kammei g ist durch ein verhältnismäßig
enges Rohr 13 mit einer geeigneten Verstellvorrichtung für das Ventil 3 verbunden.
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Das Rohr 6 ist in der Regel geneigt angeordnet, um die Wärmeübertragungswirkung
zu verstärken, und kann an beliebiger Stelle mit dem Kessel oder seiner Rohranlage
verbunden sein. Vorzugsweise wird indessen der Regler als Einheit ausgebildet, die
für eine normale Verbindung mit irgendeinem Teile der Kesselanlage geeignet ist,
so daß beim Einbau an einem bekannten oder bestimmten Wasserspiegel auch ein ungelernter
Arbeiter sicher ist, da.ß der Regler sich in der richtigen und wirksamsten Lage
befindet. Diese einheitliche Bauart enthält eine senkrechte Leitung 15, die am oberen
und unteren Ende mit geeigneten Verbindungen, z. B. Winkelventilen 16 und i7, zwecks
Anschlusses an die Kesselanlage, z. B. an die Rohre 1ß, ig, versehen ist. Diese
Rohre 18 und ig sind mit dem Kessel oberhalb und unterhalb des Wasserspiegels verbunden
und führen- z. B. zum üblichen Wasserstandsglas. Die Leitung 15 dient als Gestell,
mit dem z. B. durch Schweißen das obere und untere Ende des Rohres 6 verbunden-
sind, so daß man beim Einbau der Reglereinheit nur die Achse der Tragleitung 15
senkrecht einzustellen und ihre Teile 16, 17 mit der Kesselanlage derart zu verbinden
braucht, daß der geneigte Teil des Rohres 6 -sich in der vorgeschriebenen Höhenlage
zum gewünschten Normalwasserstand A des Kessels befindet. Die Leitung i5 bildet
daher ein Traggestell für alle Reglerteile, und mittels ihrer kann der Regler als
Einheit in eine Kesselanlage bequem eingebaut werden. Durch Anbringung einer Kennmarke
-15a auf der Leitung 15 in richtiger Lage zum verstellbaren Glied 7 kann die ganze
Einheit fertig angebracht werden, um jeden gewünschten normalen Wasserstand sicherzustellen
und aufrechtzuerhalten.
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Das Speiseventil 3 ist in der üblichen Weise als entlastetes Ventil
ausgebildet. Seine Spindel 2o unterliegt der Wirkung einer Druckfeder 21, die das
Ventil in Schließlage zu verstellen sucht. Die Spindel unterliegt ferner der Wirkung
eines ausdehnbaren Metallbalgens 23, der mit dem Rohr 13 verbunden ist. Man nehme
an, daß an das Ventil 3 Wasser unter einem bestimmten, über dem Kesseldruck liegenden
Drucke geliefert wird. Während des normalen Kesselbetriebes steht die Wassersäule
im Rohr 6 in Höhe des Wasserspiegels im Kessel, so daß Dampf- und Wasserzonen der
Flüssigkeit in der abgeschlossenen Verdampferkammer g gegenüberliegen. Ein Teil
des Wassers von Kammer g verdampft und übt durch das Rohr -13 auf den Balgen 23
einen Druck aus, der die Federwirkung 21 überwiegt und das Ventil mehr oder weniger
in seine Offenlage verstellt, wodurch Wasser entsprechend bzw. im Verhältnis zur
Größe der Dampferzeugung dem Kessel zugeführt wird. Die Menge des zugeführten Speisewassers
ist daher vom Druck in Rohr i3 abhängig, der seinerseits von der Menge der in der
abgeschlossenen Kammer g verdampften bzw. niedergeschlagenen Flüssigkeit abhängt.
Diese hängt wiederum von einer Anzahl von Größen im Regler ab, von dem Steigen und
Fallen der Wassersäule in Rohr 6 und der sich daraus ergebenden Vergrößerung bzw.
'Verkleinerung der entsprechenden Dampf- und Wasserzonen im Rohr 6, die auf die
Flüssigkeit in der abgeschlossenen Kammer g einwirken. Beim Fallen des Kesselwasserstaxides
wird die auf die abgeschlossene Kammer einwirkende Dampfzone vergrößert, mehr Wasser
in der Kammer g verdampft und der Druck auf den Balgen 23 erhöht, um das Speiseventil
3 weiter zu öffnen. Für Notfälle, die eine vergrößerte Wasserzufuhr infolge eines
Versagens des Reglers oder aus anderen Gründen erfordern, kann durch den auf die
Ventilspindel 2o wirkenden Handhebel 74 das Wasserventil schnell und vollständig
geöffnet werden. Auf Wunsch kann die Ventilspindel oder ein anderer mit ihr beweglicher
Teil einen Zeiger 7,a tragen, der über einer Skala 7i6 auf dem Rahmen läuft und
die wirkliche Ventilstellung sichtbar anzeigt.
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Es ist erwünscht, beim Fallen des Kesselwasserstandes dafür zu sorgen,
daß sofort und ohne Verzögerung wegen des langsamen Druckflusses von der Verdampferkammer
g zum Balgen 23 eine entsprechend vergrößerte Wasserzufuhr erfolgt. Gewöhnlich hat
bei diesen Vorrichtungen das Rohr 13 einen lichten Durchmesser von etwa 3
mm. Bei der vorliegenden Anordnung hat das Rohr 13 mindestens etwa 6 mm Innendurchmesser.
Hierdurch kann die Druckwelle nach dem Balgen viermal so schnell wie bei den bisherigen
Anordnungen laufen. Die Vergrößerung der Wasserzufuhr tritt daher bei der vorliegenden
Anordnung erheblich schneller als bisher ein.
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Um fernerhin das Überspeisen des Kessels oder eine solch erhöhte Wasserzufuhr
zu vermeiden,
daß der Wasserstand im Kessel zu einem Punkte steigt,
bei dem das Wasser mit dem Dampf mitgerissen wird, ist es erwünscht, bei übermäßigem
Steigen des Wasserspiegels den Wa sserzufluß sofort zu verkleinern. Eine Verringerung
des Wasserzuflusses wird bei diesen Reglern dadurch herbeigeführt, daß die Wassersäule
im Rohr 6 steigt, die auf die abgeschlossene Generatorkammer einwirkende Dampfzone
entsprechend verringert und durch die Kühlwirkung der steigenden Wassersäule die
verdampfte Flüssigkeit in der abgeschlossenen Kammer 9 kondensiert wird. Um dem
Steigen des Wasserspiegels durch eine sofortige Regelung zu entsprechen, ist erfindungsgemäß
an dem oberen Ende des Rohrs 6 ein Bogen 24 und an seinem unteren Ende ein verhältnismäßig
großer Behälter 25 vorgesehen, der Rippen oder eine sonstige Wärmeabfuhreinrichtung
26 trägt und an seinem unteren Ende mit einem Ablaßcohr 27 versehen ist. Das Rohr
6 geht nach unten und ist am Boden des Behälters 25 offen. Letzterer ist an seinem
oberen Ende mit der senkrechten Leitung 15 verbunden.
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Während des normalen Betriebes ist der Behälter vollständig mit Wasser
gefüllt, das eine verhältnismäßig niedrige Temperatur infolge der Wärmeausstrahlung
an den Behälterrippen hat. Der Bogen 24 besitzt eine Rohrläng.a, die mindestens
so lang ist wie der der abgeschlossenen Kammer 9 gegenüberliegende geneigte Teil
des Rohres 6. Der Behälter hat ein mindestens so großes Aufnahmevermögen wie der
geneigte Teil des Rohres 6.
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Angenommen, der Wasserstand steigt in dem Kessel, so erreicht er schließlich
die Mündung 28 des Rohrbogens, schließt diese Mündung ab und Dampf im Bogen 24 ein.
Dieser Dampf schlägt sich sofort nieder, erzeugt einen Unterdruck und zieht Flüssigkeit
einerseits aus Rohr 15 und andererseits in Rohr 6 nach oben, wodurch die Flüssigkeit
in Rohr 6 zu einem über dem normalen Kesselwasserstand gelegenen Punkte steigt.
Hierdurch wird in den geneigten Reglerteil des Rohres 6 das kühlere Wasser aus dem
Behälter 25 gesaugt, das sofort auf den Dampf in der abgeschlossenen Kammer 9 einwirkt,
ihn niederschlägt und den Druck am Balgen 23 verringert, so daß das Speiseventil
sofort in seine geschlossene Stellung übergeht. Im gewöhnlichen Betriebe kann das
Wasser in zwei oder drei Anläufen steigen, die zeitweilig die Mündung 28 des Bogens
24 abschließen und zunäch-zt eine kleine Wassermenge aus dem Behälter 25 nach oben
ziahen. Es folgt ein Absinken des Wasserstandes im Rohr 15, ein Öffnen der Mündung
28 und dann eine ähnliche Reihe von Stufen, bis schließlich eine voll-- Säule von
kälterem Wasser in dem Rohr 6 gestiegen ist und das Ventil 3 für den neuen Betriebszustand
eingestellt ist. Die Betätigung kann durch getrennte Einflüsse erfolgen, sie tritt
aber schnell ein und trägt sofort einem übermäßigen Steigen des Wasserspiegels -
Rechnung.
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Es ist ferner erwünscht, die Speisewasserzufuhr richtig im Verhältnis
zum Dampfbedarf bzw. zur Belastung za bemessen. Letztere ist im großen ganzen proportional
dem Verhältnis zwischen Kesseldruck und Druck in der Dampfhauptleitung oder mit
andern Worten proportional dem Druckabfall des Dampfes. Bei Verwendung eines L7berhitzers
ist ein zusätzlicher Druckabfall vorhanden. Erfindungsgemäß ist eine von dem Dampfdruckabfall
abhängige Einrichtung vorgesehen, die für eine zusätzliche Wasserzufuhr sorgt, wenn
der - Druckabfall zunimmt oder wenn, mit andern Worten gesagt, ein größerer Dampfbedarf
besteht. Dies wird gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Ausnutzung
der Verstellbarkeit des Reglers erreicht. Wie bereits dargelegt, sind die beiden
Teile des Reglers, nämlich der die abgeschlossene Kammer 9 enthaltende Teil und
das die Kesselwassersäule enthaltende Rohr 6, gegeneinander verstellbar. Sie können
natürlich beim ursprünglichen Einbau oder auch von Zeit zu Zeit von Hand gegeneinander
verstellt werden, um einen gewünschten Wasserstand herzustellen. Gemäß der Erfindung
werden die beiden Teile selbsttätig gegeneinander so verstellt, daß bei Zunahme
des Druckabfalls oder Dampfbedarfs eine Verstellung des Reglers erfolgt, um eine
zusätzliche Wasserspeisung herbeizuführen oder um den scheinbaren gewünschten Wasserstand
in dem Kessel zu heben.
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Der Regler wird durch eine Verschiebung der abgeschlossenen Kammereinheit
7 gegenüber Rohr 6 insbesondere längs desselben verstellt. Es ist eine Vorrichtung
zur gegenseitigen Verstellung dieser Teile vorgesehen, z. B. zwei Kabel
30, von denen je ein Ende mit einem Arm eines Schwinghebels 31 verbunden
ist. Die Kabel laufen über lose Rollen oder Scheiben 32 und dann in entgegengesetzter
Richtung zu den beiden Enden des verstellbaren Reglerteils 7, au dem sie befestigt
sind. Die unteren Enden der Kabel können an den Hebelarmen in verschiedenem Abstand
vom Drehzapfen, z. B. an Teilen 33, befestigt sein, die längs des Hebels in Schlitzen
34 verstellbar sind und durch Stellschrauben, Klammern c. dgl. in jeder Lage festgemacht
werden können.
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Fernerhin ist eine Vorrichtung zur Betätigung des Hebels 31 vorgesehen.
Diese besteht aus einem beweglichen Widerlager, z. B. einem Metallbalgen 35 in einem
hohlen Gehäuse 36, an dessen Stütze 37 der Hebel 31 gelagert werden kann (Abb. 3).
Ein Ende des Balgens ist fest,
während sein anderes Ende durch die
Mutter 38a mit dem Kopf 38b einer Stange 38 verklemmt ist, die durch einen Lenker
39 mit einem Arm des Hebels 31 verbunden ist. Die Kammer innerhalb des Balgens
ist durch ein Rohr 40 mit der Dampfhauptleitung 41 verbunden, die über einen IJberhitzer
mit dem Kessel in Verbindung stehen kann, -falls ein solcher verwendet wird, während
die außerhalb des Balgens, aber innerhalb des Gehäuses 36 befindliche Kammer durch
ein Rohr 42 mit dem Kessel z, z. B. dem Wasserrohr zg gemäß Abb. z, verbunden ist.
Der Balgen 35 unterliegt der Wirkung einer Druckfeder 43, die mit einem Ende dem
Kopf 38b gegenüberliegt und mit dem anderen Ende an einer Mutter 44 befestigt ist.
Die Mutter 44 ist auf eine Einstellschraube 45 geschraubt, die mit einem Bund 46
in einer Aussparung des Gehäuses sitzt. Die Matter wird z. B. durch die Stifte 47
undrehbar geführt.
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Schraubt man die Mutter 44 nach oben, bis die Feder den Kopf 38b berührt,
Fo ist die Vorrichtung derart eingestellt, daß der Balgen sich langsam während seiner
gesamten Bewegung zusammendrückt, wenn der Druckunterschied von Kessel und Dampfhauptleitung
anwächst; oder die Vorrichtung kann die Einstellung gemäß Abb.3 haben, bei der der
Druckunterschied bis zu einem bestimmten Wert anwachsen kann, bevor der Balgen zur
Berührung kommt. Hauptziel ist dabei, die Speisewassermenge bei einer Vergrößerung
der Dampfbelastung zu steigern, und zwar ohne unerwünschte Absenkung des Wasserspiegels
im Kessel. Nimmt im Bethebe der Druckabfall des Dampfes zu, so be vegt sich der
Balgen 35 schließlich hinüber, schwingt den Hebel 3= aus und übt durch die Kabel
3o einen Zug an einem Ende des verstellbaren Reglers aus, bewegt denselben längs
des Rohres 6 nach oben, vergrößert hierdurch die auf die abgeschlossene Verdampferkammer
einwirkende Dampfzone und öffnet sofort durch Erzeugung des erforderlichen Drucks
im Balgen 23 das Ventil 3, um eine zusätzliche Wasserzufuhr zu bewirken. Fällt der
Druckunterschied, so bewegt sich der Balgen 35 in entgegengesetzter Richtung, der
Hebe13z wird in entgegengesetzter Richtung zurückgeschwungen, die Verdampferkammer
wird nach unten verschoben, der vorhandene M'asserspiegel im Kessel wird gesenkt
und das Ventil 3 mehr oder weniger geschlossen. Diese Anordnung hebt selbsttätig
den vorhandenen Wasserstand im Kessel oder vergrößert mit andern Worten die Speisewassermenge,
um einer Zunahme des Dampfbedarfes Rechnung zu tragen. Ist diese Anordnung nicht
vorhanden wie bei den bisherigen Bauarten, so muß man den Wasserstand erst mehrere
Zentimeter absinken lassen, bevor eine Vergrößerung der auf die abgeschlossene Kammer
g einwirkenden Dampfzone eintritt, um eine zusätzliche Öffnungsbewegung des Ventils
3 hervorzurufen. Die Anordnung gemäß der Erfindung vergrößert indessen sofort die
Beheizung des Verdampfergefäßes bei einem plötzlich auftretenden Bedarf an Dampf.
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Die Leitung 15 kann bei zoo in Abb. 2 mit einer Verengung ausgebildet
sein. Die Drosselwirkung dieser Verengung sucht nicht nur ein Aufwärtsschießen oder
-steigen des Wassers in Leitung 15 zu verhindern, daß die Mündung des Bogens
24 vorzeitig verschlossen werden könnte, sondern erhöht auch die Wirksamkeit des
Bogens 24 bei plötzlichem Ansteigen des Wasserspiegels. Tritt dies ein und ist die
Mündung 28 des Bogens tatsächlich durch das steigende Wasser abgeschlossen, dann
wird sich die im Bogen eintretende Niederschlagswirkung wirksamer durch Rohr 6,
das nicht gedrosselt ist, auswirken als durch Leitung 15, die bei zoo gedrosselt
ist, so daß nach Hervorbringung einer Niederschlagswirkung das Wasser leichter durch
Rohr 6 als durch Leitung 15 steigt und somit die erhöhte Neigung besteht, das kühlere
Wasser von Behälter 25 den Verdampferteilen zuzuführen.