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Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln der Speisewasserzufuhr eines
mit Zwangdurchlauf betriebenen Einrohrdampferzeugers Bekanntlich ist für den einwandfreien
Betrieb von mit Zwangdurchlauf betriebenen Einrohrdampferzeugern, hauptsächlich
wenn sie großen Leistungsschwankungen unterworfen sind, eine sehr feinfühlige Regelung
der Heizungsstärke einerseits und der Speisung anderseits erforderlich, um die Dampferzeugung
möglichst schnell den Leistungsschwankungen .anzupassen. Zu diesem Zweck wurde schon
vorgeschlagen, gleichzeitig oder u;n.a.bhüngig voneinander auf die Heizung und die
Speisung einzuwirken.
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Die bekannten Verfahren zur Regelung der Wasserspeisung in Abhängigkeit
der jeweiligen Dampferzeugerleistung zielen meist darauf hinaus, eine gleichmäßige
Temperatur beim Austritt des Dampfes aus der Überhitzungszone zu erhalten. Da sich
aber leicht die Überhitzungszone auf Kosten der eigentlichen Verdampfungszone bei
plötzlichen, starken Belastungen vergrößert, kann hierbei unter Umständen gerade
dann, wenn die Dampferzeugu:aggesteigert werden sollte, die zu diesem Zwecke im
Dampferzeuger bestimmte Zone verkleinert und die Wasserspeisung abgebremst sein.
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Um diese Verschiebung der Verdampfungs-und Überhitzungszonen im Innern
des Dannpferzeugerrohres zu verhüten, wurde auch schon vorgeschlagen, zwischen diesen
beiden Zonen einen Temperaturfühler vorzusehen, der die Speisung in Abhängigkeit
von der Temperatur des .gesättigten Dampfes, welche dem üblicherweise im Dampferzeuger
zu erhaltenden Druck entspricht, regelt. Hiervon geht die Erfindung aus.
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Es wird für einen derartigen, mit Zwangdurchlauf betriebenen Einrohrdampferz:euger,
dessen Beheizung der Belastung angepaßt ist, gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß der auf die Temperaturänderungen ansprechende Teil des Temperaturfühlers, in
dem als verdampfende Arbeitsflüssigkeit Wasser, d. h. das gleiche Arbeitsmittel
wie im Dampferzeuger selbst verwendet wird, in einem Gehäuse angeordnet ist, das
unter dem im Dampferzeugerrohr an der Einbaustelle des Temperaturfühlers herrschenden
Dzuck steht. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Verdampfung.szone unabhängig
von dem im Dampferzeuger entsprechend den Belastungsschwankungen herrschenden Druck
auf ihre festgelegte Größe beschränkt wird.
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Die in. Abb. t bis q, veranschaulichten Diagramme lassen den der Erfindung
zugrunde liegenden Gedanken erkennen. In diesen Diagrammen sind die im Diampferzeu,ger
herrschenden Temperaturen in Funktion zur Rohrhänge
gebracht. Wie
ersichtlich, :entstehen drei bestimmte Zonen: die Vorwärmungszone A B oder
AB', in welcher das Wasser von seiner Eintrittstemperatur zur Verdamp ,
| fungstemperatur gebracht wird. die Verdam |
| fungszone B C oder B' C, in der das vo;,. |
| wärmte Wasser in gesättigten Dampf e2E |
wandelt wird, und die Überhitzungszone C D;` in welcher der ,gesättigte Dampf überhitzt
wird. Der Temperaturfühler ist dabei an der Übergangsstelle C von der Verdampfungs-
zur Lrberliitzungszone angeordnet. Solange der Druck im Dampferzeugerrohr gleich
demjenigen des im Temperaturfühler eingeschlossenen Mittels ist, bleibt der Temperaturfühler
unbeeinfiußt.
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Wenn jedoch infolge einer mehr oder weniger schroffen Leistungsänderung
und der damit verbundenen Druckverminderung die Überhitzungszone sich auf Kosten
der Verdampfungszone auszudehnen sucht. so wirkt sich der Abfall der Verdampfungstemperatur,
welcher die Folge der eingetretenen Druckverminderung ist, auf den Temperaturfühler
aus. Es wird demzufolge die Speisung derart durchgeführt, daß unabhängig von dem
im Diampferzeuger herrschenden Druck die Verdampfungszone bei C begrenzt
wird (Abb, z ), wobei die Strecke CC durch den Wert von t bestimmt wird,
welcher im voraus gewählt werden kann. Die Möglichkeit, diesen Wert t verändern
zu können, bildet ein bequemes Mittel, tun in bestimmten Grenzen die Endtemperatur
in einem Dampferzeug°r zu ändern (Abb. 3).
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Die Speisung kann natürlich durch jedes geeignete und bekannte Mittel
gesichert werden (Kolbenpumpe, Kreiselpumpe usw.). Im einfachsten Falle tritt der
Temperaturfühler in bekannter Weise nur zu deren An- und Abstellung in Wirkung.
Sobald die Speisung erfolgt, muß sie sich in gleichmäßiger und möglichst voller
Stärke vollziehen. Es ist aber auch möglich, wie aus dein in Abb..1 dargestellten
Diagramm ersichtlich, die Speisung stufenweise erfolgen zu lassen. In diesem Falle
wird der Temperaturfühler bei C angeordnet, wo die Verdampfung beendigt sein. muß
oder, besser gesagt, wo die Dampftemperatur schon die Verdampfungstemperatur um
t übersteigen muß. Demnach wird eine bestimmte Speisungsstärke erhalten, wenn die
Temperatur an dieser Stelle ts+i ; tltl bleträgt, eine andere größere Speisungsstärkc,
wenn die Temperatur an dieser Stelle ts=t-,' dtl dt. usw. beträgt. Ein Diagramm
der Regelungsart, die sich. wie zuerst beschrieben, auf das An- und Abstellen der
Wasserzufuhr beschränkt, ist in Abb. 5a dargestellt, während eine abgestufte Regelung,
dem in Abb.5b dargestellten Diagramm entspricht. je mehr die Höhe der Regelungsabstufungen
verringert wird, desto gleichmäßiger wird die zugelassene Wassermenge, und -,4ian
erhält ein Diagramm nach Abb. 5c.
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,,";::Endlich ist es nicht unbedingt erforder-
| daß die gesamten zugelassenen Wasser- |
2Tengen vom Temperaturfühler geregelt werden. Man kann im Gegenteil einen Bruchteil
derselben, z. B. 7 5 0'0, in Verbindung mit der Feuerungsstärke einführen und den
Einlaß des zusätzlichen Teiles durch Einwirkung des Temperaturfühlers regeln. Die
in Verbindung mit der Feuerungsstärke eingeführte Wassermenge muß jedenfalls derart
vorbestimmt sein, daß sie stets kleiner bleibt als die erforderliche Gesamtmenge.
Das Diagramm einer derart gemischten Zufuhr ist in Abb.5d dargestellt. Der untere
Teil desselben zeigt die durch die Feuerungsstärke und der obere Teil die durch
den Tempratu:rfühler geregelte Speisung.
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Es ist auch ersichtlich, daß die vier Diagramme nach den Abb. 5a bis
5d eine Zone 1 besitzen, in der die Belastung des Dampferzeugers ungefähr einem
Drittel der gesamten möglichen Belastung entspricht, eine Zone II, in der die Belastung
zwei Dritteln entspricht, und eine Zone III für die Gesamtbelastung.
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Einrichtungen, welche ein erfindungsgemäßes Arbeiten des Temperaturfühlers
:ermöglichen, sind in den Abb.6 bis 8 dargestellt.
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Gemäß diesen Abbildungen ist der auf Temperaturänderungen ansprechende
Teil entweder eine einfache 'Membran a (Abb. 6) oder ein Federrohr b (Abb. 7) oder
eine Bourdonsche Feder c (Abb. 8). Einerseits dieses Teiles wirkt der Druck
einer eingeschlossenen Flüssigkeit, die mit der im Dampferzeuger enthaltenen gleichartig
ist, z. B. Wasser; diese Flüssigkeit ist an der zu überwachenden Stelle der Temperatur
des im Dampferzeuger befindlichen Dampfes ausgesetzt. Auf der anderen Seite des
Teiles wirkt der Druck des Dampferzeugers. Wenn demnach die . überwachte Temperatur
die des ges.Ättigten Dampfes übersteigt, so übersteigt auch der Druck der eingeschlossenen
Flüssigkeit den Druck des Dampferzeugers, so daß der auf die Temperaturänderungen
ansprechende Teil seine Form verändert. Diese Veränderung V kann auf jede geeignete
Weise und unter Zuhilfenahme aller bekannten Mittel zur Betätigung der Speisung
verwendet werden.