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Vorrichtung zum Regeln der Speisewasserzufuhr von aus einem einzigen
Rohrstrang bestehenden Dampferzeugern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Regeln der Speisewasserzufuhr von Dampferzeugern, die aus einem einzigen Rohrstrang
bestehen und besonders bei Lokomotiven, ortsfesten Kesseln und Schiffskesselanlagen
sowie bei Kraftfahrzeugen mit Dampfbetrieb verwendet werden, bei denen ein genaues
Arbeiten der Anlage verlangt wird.
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Bei Dampferzeugern dieser Art ist es bereits bekanntgeworden, die
Speisewasserzufuhr derart zu unterteilen, daß ein Teil des Speisewassers am Wasserraum
und ein Teil am Dampfraum zugeführt wird. Es ist auch bereits bekannt, das in einen
Überhitzer zwecks Regelung der Dampftemperatur eingespritzte Wasser durch einen
Thermostaten in Abhängigkeit von der Dampftemperatur zu regeln. Auch ist die Verwendung
eines in den Kesselkörper eingebauten- Thermostaten und eines von ihm betätigten,
elektromagnetisch gesteuerten Ventils zur Regelung der Speisewasserzufuhr bekanntgewoden.
Ferner ist bereits vorgeschlagen, bei einer Temperaturregelungseinrichtung für Heißdampf
das zusätzliche Wasser in der Nähe des Thermostaten einzuspritzen.
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Bei dem Dampferzeuger, der der Erfindung zugrunde liegt, wird, wie
üblich, die Hauptmenge des Speisewassers am Anfang. des Rohrstranges und die Zusatzmenge
einem Dampf enthaltenden Teil des Rohrstranges entsprechend den Temperaturschwankungen
über ein von einem Thermostaten überwachtes Ventil zugeführt. Die Erfindung besteht
darin, daß die Hauptmenge des Speisewassers gleichmäßig, und zwar unter Wirkung
einer Druckausgleichvorrichtung, zweckmäßig eines Differentialkolbens, dessen größere
Fläche von dem Speisewasserdruck am Kesseleintritt und dessen kleinere Fläche von
dem Förderdruck der Pumpe beaufschlagt wird, und das Zusatzwasser nahe an dem seine
Zufuhr regelnden, in den Dampfraum eingebauten Thermostaten zugeführt werden.
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. Bei einer derartigen Regelvorrichtung sind zweckmäßig in der Speiseleitung
eine verstellbare, in Verbindung mit dem Differentialkolben stehende Drosselöffnung
für die Hauptspeisewassermenge sowie eine Zweigleitung mit dem von dem Thermostaten
gesteuerten Ventil für die Zusatzspeisewasser menge vorgesehen. Dieses Ventil kann,
wie üblich, durch einen von dem Thermostaten beeinflußten Elektromagneten gesteuert
werden.
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Durch die Erfindung soll die Regelung. der Dampftemperatur mit größter
Geschwindigkeit bewirkt und damit sollen auch die Temperaturschwankungen des aus
dem Dampferzeuger austretenden Dampfes in ganz engen Grenzen gehalten werden, um
Dampf mit praktisch gleichbleibender Temperatur selbst bei heftig schwankendem Bedarf
an Dampf erzeugen zu können.
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In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform der Regelvorrichtung
nach der Erfindung vereinfacht dargestellt. Der
Ventilkörper ist
im Querschnitt gezeichnet. Der Dampferzeuger ist teilweise im Schnitt gezeigt, um
die innere Einrichtung erkennbar zu machen.
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Der Kessel, für den die Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung bestimmt
ist, ist ein Einrohrkessel, bestehend aus einer Rohrschlange 7 in dem Kesselgehäuse
6. Dem Rohr 7 wird am Eintrittsende Speisewasser zugeführt und am -Auslaßende überhitzter
Dampf entnommen. Zweckmäßig ist der Kessel mit einem Wärmeschutz 8 versehen, um
Wärmeverluste der nicht dargestellten Feuerung zu vermeiden.
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Das Speisewasser wird von einer gleichfalls nicht dargestellten Pumpe
geliefert, welche Wasser aus einem Behälter ansaugt und in den Kessel drückt. Es
ist üblich, die Leistungsfähigkeit der Pumpe größer zu wählen, als der Höchstbedarf
des Kessels ist, so daß der wechselnde Überschuß über den Bedarf in den Behälter
zurückfließt, ohne in den Kessel einzutreten. Dies wird durch die Vorrichtung erreicht,
die in dem Ventilkörper 9 zusammengebaut ist. Der Ventilkörper 9 besteht aus einem
Metallgußstück mit einer Mehrzahl von- Durchgangskanälen. Einer dieser Kanäle i
i ist durch eine Leitung 12 mit der Speisewasserpumpe verbunden. Der Kanal i i steht
ferner über eine erweiterte Kammer i9 und durch einen Querkanal 13 mit einem Auslaßkanal
14 in Verbindung, der mittels einer Leitung 16 an das Eintrittsende des Rohres 7
in den Kessel angeschlossen ist.
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Um den Durchgang des Wassers durch den Kanal 14 verändern zu können,
ist im Kanal 13 eine regelbare Öffnung 17 vorgesehen. Die Regelung der Öffnung 17
erfolgt* durch ein Nadelventil 18 mit Stopfbüchse 21, 22 und Handgriff 23.
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Die an den beiden Seiten der Öffnung 17 bestehenden Druckunterschiede
werden ausgenutzt, um den Zufluß des Speisewassers mittels eines Differentialkolbens
24 zu regeln, der in einem Zylinder 26 des Ventilkörpers 9 beweglich angeordnet
ist. Der Differentialkolben besitzt ein kegelförmiges Ventil 27, das von der einerseits
an einem Ring 28 gelagerten und anderseits an einer abnehmbarenKappe abgestützten
Schraubenfeder 29 auf seinen Sitz gepreßt wird und damit den mit dem Speisewasserbehälter
verbundenen Kanal 32 absperrt. Das Ventil 27 wird- geöffnet, wenn der Druck in den
Kanälen i i und 13 den Druck im Kanal 14 um einen vorausbestimmten Betrag überschreitet.
Wenn das Ventil offen ist, so wird Wasser aus der Leitung 12 und dem Kanal i i zum
Speisewasserbehälter zurückgeleitet. Der Kolben 24 und das Ventil 27 halten bei
gleichbleibendem Drucke in der Leitung 14 eine gleichbleibende Druckhöhe an der
Einstellöffnung 17 aufrecht und bewirken so einen im wesentlichen gleichmäßigen
Durchfluß der Hauptspeisewassermenge. Das durch den Kanal 14 und die Leitung 16
nach dem Kessel strömende Wasser wird so bemessen, daß Dampf von übermäßiger Temperatur
gebildet werden würde, wenn nicht zusätzlich Speisewasser zugeführt würde.
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Der Kanal i i ist im Ventilkörper 9 bis an eine erweiterte Kammer
33 mit Kegelventil 34 weitergeführt. Das Kegelventil 34 sperrt einen Kanal 36 ab,
an den über einen Nippel 37 eine zur Rohrschlange? führendeLeitung 38 angeschlossen
ist. Das Ventil 34 sitzt an einem Schaft 39, der durch eine Stopfbüchse 41_ hindurchgeht
und oben einen Anker 42 trägt. Der Anker ist von einer Spule 43-umgeben, die in
einem Gehäuse 44 liegt, das von Säulen 46 am Ventilkörper 9 getragen wird. Das Gehäuse
ist oben mit einer Kappe 47 verschlossen. Eine Schraubenfeder 48 zwischen der Kappe
und dem Anker 42 hält das Ventil 34 auf seinem Sitz.
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Zum Betätigen des Magneten und des Ventils 34 dient neben einem elektrischen
Stromkreis mit Stromquelle 49r deren einer Pol bei 51 geerdet und deren anderer
Pol über einen Schalter mit Kontakten 52 und 53 an die Spule 43 angeschlossen und
von da zu einer zweiten Erdung 54 geführt ist, ein Thermostat. Dieser besteht aus
einem Rohr 57, das am einen Ende mit dem Kesselrohr verbunden ist und mit seiner
ganzen Länge in dieses hineinragt, so daß es sich frei ausdehnen kann. Im Innern
des Rohres 57 ist ein Stab 56 angeordnet, der mit dem beweglichen Ende des Rohres
57 verbunden ist und aus dem Rohr 57 herausragt, wo er an einem im Lager 59 beweglichen
Hebel 58 angreift.
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Wenn die Dampftemperatur ansteigt, dehnt sich das vom Dampf umströmte
Rohr 57 aus, während der aus einem geeigneten Stoff von geringer Wärmeleitfähigkeit
hergestellte Stab 56 sich in erheblich geringerem Maße ausdehnt. Die Kontakte 52
und 53 werden geschlossen, und der Elektromagnet 43 wird erregt. Dadurch wird das
Ventil 34 angehoben und läßt zusätzliches Speisewasser durch die Leitung 38 in den
Kessel strömen, und zwar an einer Stelle 61, die nahe dem Thermostaten liegt. Der
Thermostat wiederum liegt nahe dem Austrittsende des Kessels, so daß die zusätzliche
Menge des Speisewassers von der Temperatur des austretenden Dampfes geregelt wird.
Das zusätzliche Speisewasser setzt die Temperatur des abgehenden Dampfes herab,
die Kontakte 52 und 53 sich wieder öffnen `und sieh das Vientil34 wieder schließt.
Das Arbeiten des Thermostaten beginnt dann von neuem: