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Selbsttätig arbeitende Regeleinrichtung für Kesselfeuerungsanlagen
Es sind selbsttätig arbeitende Regeleinrichtungen für Kesselfeuerunganlagen, namentlich
für solche von Zentralheizungskesseln, bekannt, bei welchen in Abhängigkeit von
der Belastung der Anlage die Stillstandszeiten eines absatzweise angetriebenen Rostes
entweder durch einen auf die Belastungsänderungen der Anlage unmittelbar ansprechenden
Impulsgeber mittels einer mechanischen Steuereinrichtung oder auf Grund der Temperaturänderungen
am Rostende, wobei die Strömungsgeschwindigkeit eines die am Rostende aufgenommene
Wärme an einen Temperaturfühler übertragendep Wärmeträgers in Abhängigkeit von der
Belastung geändert wird, vergrößert oder verkleinert werden, so daß dadurch die
mittlere Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit gemäß der Belastung geändert wird.
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Die mechanischen Steuereinrichtungen benötigen Hebelgelenke, Bewegungsschrauben
o. dgl.; bei welchen die sich ergebenden toten Gänge und Reibungswiderstände die
Empfindlichkeit bzw. Genauigkeit der Regelung beeinträchtigen können. Die Verwendung
besonderer Hilfseinrichtungen bei solchen mechanischen Steuereinrichtungen kann
die ganze Regeleinrichtung verwickelt und teuer machen, so daß ihre Anwendung für
Zentralheizungskessel unwirtschaftlich wird.
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Bei bekannten Regeleinrichtungen der zweiten Art, bei welchen zur
Regelung der Stillstandszeiten eines absatzweise angetriebenen Rostes die Temperaturänderungen
am Rostende benutzt werden, geschieht dieses durch eine temperaturempfindliche Vorrichtung
(Thermostat), auf welche die am Rostende herrschende Temperatur durch ein wärmeübertragendes
Mittel (Wasser, Luft u.a.) bei änderbarer Strömungsgeschwindigkeit einwirkt. Da
dabei der Rostvorschub über ein wärmneübertragendes Mittel durch die wärmeempfindliche
Vorrichtung (Thermostat) ausgelöst bzw. abgestellt wird, besteht die Möglichkeit,
daß infolge der Wärmeträgheit des wärmeübertragenden Mittels eine überregelung eintritt,
die allerdings durch weitere Zusatz- oder Hilfseinrichtungen, wie z. B. Hilfsheizvorrichtung,
verhindert werden kann, welche jedoch die Regelung verteuern und
komplizieren.
Diese rein .thermostatischen Regeleinrichtungeü, welche 1 die Brennstoffzufuhr auf
Grund der Temperaturänderungen, am Rostende regeln, - sollen verhüten, c)r` bei
schnellen Belastungsschwankungen un@#'=@ brannter Brennstoff in den Aschen behälm
gelangt. Sie arbeiten jedoch nur dann völlig" gleichmäßig und einwandfrei, wenn
der Brennstoff gut sortiert ist. Sind große Brennstoffstücke vorhanden, so treten
Pendelungen in der Regelung auf, da die gröberen Brennstoffstücke langsamer abbrennen
und, an das Rostende gelangt, die Stillstandszeiten des Rostes derart verlängern
können, daß nachfolgender, feinerer Brennstoff in dieser Zeit über Gebühr ausbrennt.
Diese Erscheinungen können auch bei zu hohem Staubgehalt des Brennstoffes auftreten,
wenn der Staub schwer durchlässige und daher gegenüber der Umgebimg zu langsam abbrennende
Flächen, sog. Nester, bildet.
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Gemäß der Erfindung ist bei einer selbsttätig arbeitenden Regeleinrichtung
für Kessel-Teuerungsanlagen, insbesondere für solche von Zentralheizungskesseln,
die in Abhängigkeit von der Belastung der Anlage die Stillstandszeiten eines absatzweise
angetriebenen Rostes ändert, an einem Windkessel, in den eine mit dem Rostantriebsmotor
.gekuppelte Pumpe eine Druckflüssigkeit fördert, einelektrischer Druckschalter angeschlossen,
der den Rostantriebsmotor beim Erreichen einer oberen Druckgrenze ausschaltet und
beim Erreichen einer unteren Druckgrenze einschaltet. Dabei ist in einer Rücklaufleitung
zwischen dem Windkessel und dem Druckflüssigkeitsbehälter ein Ventil angeordnet,
das, in Abhängigkeit von der Kesselbelastung. verstellt, die Ausflußzeiten des Druckmittels
aus dem Windkessel und damit die Zeitabstände regelt, innerhalb deren- der obere
Grenzdruck im Windkessel auf den unteren Grenzdruck fällt.
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Es wird dann bei einem Belastungsregler, der die Brennstoffzufuhr
schnell den Belastungsschwankungen anpaßt, eine hydraulische Steuereinrichtung von
besonderer Ausbildung verwendet, die einen einfachen Aufbau besitzt, schnell und
sicher arbeitet sowie die Möglichkeit bietet, die Stillstandszeiten des Rostes .entsprechend
der Belastung auch dann genügend genau und selbsttätig einzustellen, wenn der Brennstoff
nicht hinreichend gut sortiert ist. Diese Regeleinrichtung kann man auf einfache
Weise mit :einem thermostatischen Regler vereinigen, indem in den Antriebsstromkreis
des Rostantriebsmotors in Reihe mit dem Druckschalter ein thermostatischer Schalter
eingesetzt wird, der über ein in gleichbleibender Menge fließendes Mittel auf die
Temperatur am Rostende derart anspricht, daß er beim Erreichen einer bestimmten
Höchsttemperatur den Antriebsstromkreis des Motors unterbricht. Es wird .:dann verhindert,
daß bei schneller Anpassung iaer Brennstoffzufuhr an Belastungsänderundurch den
Belastungsregler unverbrannter '°:-r ennstoff in den Aschenbehälter gelangt. '"-Auf
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Abb. i zeigt einen reinen Belastungsregler, der besonders für die
selbsttätig arbeitende Regelung bei Verwendung von sehr schlecht sortierten Brennstoffen
in Frage kommt.
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Abb. z zeigt den Belastungsregler in Verbindung mit einem thermostatischen
Regler. Der Belastungsregler weist einen Membranschalter i auf, der bei einer Änderung
der Belastung bzw. einer Druckänderung im Dampfraum des Kessels die nötige Verbrennungsluftmenge
dureh Einstellung einer mit einem Zugseils verbundenen Luftklappe entsprechend ändert
und zugleich unmittelbar auf ein Drosselventil 3 derart einwirkt, daß dieses langsamz-r
oder schneller eine Druckflüssigkeit aus einem Windkessel q. in einen Druckflüssigkeitsbehälter
zurückströmen läßt und somit den Druck in dem Windkessel ändert. An dem Windkessel
4. ist ein elektrischer Druckschalter 5 angebracht, welcher beim Erreichen einer
oberen Druckgrenze den Strom zu einem Rostantriebsmotor 8 ausschaltet bzw. beim
Erreichen -einer unteren Druckgrenze wieder einschaltet. Das Drucköl wird in den
Windkessel q. über ein Rückschlagventil 6 durch eine Pumpe 7 gefördert, die von
dem Rostantriebsmotor 8 angetrieben wird. In der Decke des Windkessels sitzt ein
kolbenartiger Schraubbolzen 9, der mehr oder weniger weit in den Windkessel eingeführt
-werden kann.
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Ist im Windkessel q. kein Druck vorhanden, so ist der Stromkreis durch
den Druckschalter 5 geschlossen. Der Rostantriebsmotor 8 läuft und treibt zugleich
die kleine Pumpe 7 an, welche die Druckflüssigkeit in den Windkessel q. über das
Rückschlagventil 6 so lange pumpt, bis der Druckschalter 5 beim Erreichen der oberen
Druckgrenze p, im Windkessel den Rostantriebsmotor 8 ausschaltet. Dieser beschriebene
Vorgang spielt sich in einer Zeit 1l ab, welche der Vorschubbewegung des Brennstoffes
entspricht. Mit dem Stillsetzen des Rostes hört auch die Förderung der Druckflüssigkeit
in den Windkessel .4 durch die Pumpe 7 auf. Druckflüssigkeit strömt jedoch über
das Ventil 3 in den Sammelbehälter zurück, so daß sich nach einer gewissen Zeit
t2 im Windkessel der untere Grenzdruck p2 einstellt, bei dem der Druckschalter 5
den Rostantriebsmotor wieder einschaltet. Wenn z. B. die Belastung des Kessels Größer
wird, so ist auch die Druckabsenkung
im Dampfraum des Kessels größer.
Der Membranschalter i öffnet die Luftklappe 2 und zugleich das Drosselventil 3 entsprechend
mehr. Die Druckflüssigkeit strömt dann schneller aus dem Windkessel d aus, und der
Druck im Windkessel erreicht in einer kürzeren Zeit t@ die untere Grenze p.,, bei
welcher der Druckschalter den Motor einschaltet. Bei einer Belastungsverminderung
wird das Venti13 gedrosselt, und es werden daher die Stillstandszeiten verlängert.
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Es entspricht somit die Zeit t. dem Stillstand des Rostes und die
Zeit t1 dem Rostvorschub. Die mittlere Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit C ist dann
durch die Beziehung
gegeben, wobei S den Weg des Rostvorschubes in der Zeit t, bedeutet.
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Die Zeit tl, welche einem einmaligen Vorschub des Brennstoffes entspricht,
ist bei den gegebenen Abmessungen der Pumpe 7 von der Größe des Windkessels q. und
von der Größe des Unterschiedes der Drücke p1 und p2 abhängig. Sie kann durch Einstellung
der Schraube g am Windkessel q. dem jeweiligen Brennstoff angepaßt werden.
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Die Regeleinrichtung muß so eingestellt werden, daß bei Höchstbelastung
des Kessels die Stillstandszeit t. Null wird, so daß der Rostantriebsmotor den Brennstoff
ununterbrochen fördert. Mit abnehmender Belastung wird das Drosselventi13 gedrosselt,
bis es bei ganz entlastetem Kessel geschlossen bleibt, so daß die Stillstandszeit
t, unendlich groß und somit die Brennstoffzufuhr aufhört.
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Abb. 2 zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung für eine selbsttätig
arbeitende Regelung bei Verwendung von besser sortiertem Brennstoff, wobei es nicht
allein auf völlig gleichmäßige Regelung der mittleren Rostvorschubgeschwindigkeit
ankommt, sondern auch auf die Wirtschaftlichkeit der Feuerung, insofern, daß bei
größeren und öfteren Belastungsschwankungen möglichst kein unverbrannter Brennstoff
in den Aschenbehälter gelangt.
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Zu diesem Zweck ist in den Stromkreis des Rostantriebsmotors 8 bei
der Regelvorrichtung nach der Abb. i, bei der die Einstellschraube 9 fortgelassen
ist, ein thermostatischer Schalter i o in Reihe mit dem Druckschalter 5 geschaltet.
Dieser thermostatische Schalter, auf den das gleichmäßig fließende, am Rostende
im Feuerraum erwärmte wärmeübertragende Mittel eimvzrkt, unterbricht den Stromkreis,
sobald dieses Mittel sich infolge der Temperatur am Rostende auf einen gewissen
Höchstwert erwärmt hat. Diese Höchsttemperatur wird so eingestellt, daß bei großen
Belastungen kein unverbrannter Brennstoff in den Aschenbehälter gelangen kann, sondern
der Brennstoff am Rostende so lange festgehalten wird, bis er ausgebrannt ist, wobei
die Temperatur des wärmeübertragenden Mittels unter den eingestellten Höchst-,vert
sinkt.
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Der thermostatische Schalter io wirkt also auf die Vergrößerung der
Stillstandszeiten t:, des absatzweise angetriebenen Rostes, was auch eine Vergrößerung
der nachfolgenden Brennstoffzufuhrzeiten t1 zur Folge hat, da die verlängerten Stillstandszeiten
ein Absinken des unteren Grenzdruckes p2 unter seinen normalen Wert und daher eine
vergrößerte ölförderung in den Windkessel bewirken, bis der obere Druck p1 wieder
erreicht ist. Der thermostatische Schalter io wirkt dabei nicht ständig, sondern
nur vorübergehend im Bedarfsfalle als Korrekturregler auf die Regeleinrichtung ein.
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Da die Pumpe 7 sowie die übrigen Einrichtungen so klein hergestellt
werden können, wie es die Werkstattausführung und das sichere Arbeiten des Druckschalters
5 zulassen, so fallen die Abmessungen der ganzen Regelvorrichtung klein aus, was
wiederum zur Senkung der Herstellungskosten beiträgt. Die -Benutzung des öles als
Druckflüssigkeit, welches in einem geschlossenen Gehäuse ständig umläuft, gewährleistet,
daß die Steuereinl-ichtung selbsttätig geschmiert wird, -,wodurch sich die Betriebssicherheit
der ganzen Einrichtung erhöht.