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Vorrichtung zur Regelung der hlutzbrennstoffmenge von Feuerungsanlagen
mit mehreren Brennern Es sind mit flüssigem Brennstoff, z: B. Masst, beheizte Feuerungsanlagen
bekannt; deren Brennstoffverbrauch durch Steuerung einer Ablaßleitung geregelt wird,
die an die von der Speisepumpe zu den Brennern führende Druckleitung angeschlossen
ist. Als Pumpe dient eine volumetrische Pumpe mit gleichbleibender Drehzahl, die
infolgedessen eine gleichbleibende Gesamtmenge fördert. Durch mehr oder ,weniger
große öffnung der Ablaßleitung kann ein entsprechender Teil des Brennstoffs zur
Saugseite der Puinpe oder in einen Behälter zurückfließen, und damit läßt sich der
Teil der Brennstoffmenge, welcher zu den Brennern fließt, beliebig regeln.
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Es hängt dann die Nutzfördermenge an Brennstoff bei einer bestimmten
Brennerzahl lediglich von der Stellung des Regelgliedes ab, welches die öffnungsgröße
der Ablaßöffnung festlegt. Wenn jedoch Eine Feuerungsanlage mehrere Brenner enthält
und man für bestimmte Belastungen nur eine ihnen entsprechende mehr oder weniger
große Zahl der Brenner benutzt, hängt die Nutzfördermenge an Brennöl nicht mehr
lediglich von der Größe der Ablaßöffnung, sondern auch von der Anzahl der in Betrieb
stehenden Brenner ab. Beispielsweise wird bei einer bestimmten Stellung des Regelgliedes
die NTutzbrennstoffmenge um so größer ausfallen, je höher die Zahl der in Betrieb
stehenden Brenner ist. Um die gleiche Nutzbrennstoffmenge bei verschiedenen Brennerzahlen
zu erzielen, muB man dem Regelglied, welches die Ablaßleitung steuert, verschiedene
Stellungen geben.
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Dies kann zu Unzuträglichkeiten führen, und zwar insbesondere dann,
wenn das Regelventil unter dem Einfluß eines selbsttätigen. Reglers, beispielsweise
eines Dampfdruckreglers oder eines Dampfmengenreglers, steht.
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Bekannt sind Vorrichtungen, bei denen die Brennstoffmenge stetig geändert
werden kann und die Regelung der Brennstoffmenge von der Zahl der durch sie gespeisten
Brenner unabhängig ist. , Gelöst ist diese Aufgabe bei bekannten selbsttätigen Regeleinrichtungen
für Feuerungsanlagen mit mehreren Brennern und Zufuhr des Brennstoffes durch eine
Pumpe, deren Drehzahl und Fördermenge entsprechend dem Brennstoffbedarf geregelt
wird. Dabei wird beim Erreichen der Höchst- bzw. Mindestbelastung der eingeschalteten
Brenner selbsttätig ein Brenner zu- bzw. abgeschaltet. Jedoch betrifft die Erfindung
eine- Vorrichtung zur Regelung der Nutzbrennstoffmenge von Feuerungsanlagen mit
mehreren Brennern, denen ein Teil der durch eine Brennstoffpumpe gelieferten Gesamtmenge
des Brennstoffes zugeführt wird. Zur Förderung des
Brennstoffes
dient eine Pumpe mit gleichbleibender Förderleistung, während die den Brennern zugeführte
Brennstoffmenge durch .Änderung der rücklautenden Brennstoffmenge eingestellt wird.
L-in auch bei solchen: Anlagen die Regelung der -',#utzbrennstoffinige, die stetig
geändert tverden kann, voll der Zahl der in Betrieb befindlichen Brenner unabhängig
zu machen, ist gemäß der Erfindung bei Verwendung einer Brennstoffpumpe niit gleichbleibender
Förderleistung an die Pumpendruckleitung eine der Zahl der Brenner entsprechende
Anzahl Ablaßleitungen angeschlossen, die je ein Regelbild enthalten, wobei diese
Regelglieder an eine gemeinsame Verstellvorrichtung angeschlossen sind, so daß die
Durchtrittsöfnungen aller Ablaßleitungen stets gleich groß sind. Außerdem weisen
sie je ein Absperrglied auf, welches zugleich mit dein Ein- bzw. Ausschalten des
zugehörigen Brenners geöffnet oder geschlossen wird. Hierdurch ist die Regelung
der Nutzbrennstoffincnge von der Zahl. der in Betrieb stcllenc:en Brenner unabliiingig.
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Zweckmäßig erfolgt hierbei die Zu- und Abschaltung der Brenner in
der Weise, daß an ein Venturirohr, welches in die Pumpendruckleitung eingeschaltet
ist, den Brennern zugeordnete, federbelastete Steuerkolben angeschlossen sind, die
die Brennerleitungen zusammen mit den zugehörige il Ablaßleitungen steuern und auf
di,- der ini Venturirohr gemessene Druckabfall übertragen wird. Hierbei sind die
Gegeilfedern derart aufeinander abgestimmt, da(') die Kolben bei Höchstbelastung
der in Betrieb befindlichen Brenner einen wei (ereil l@renner zuschalten.
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Von den Figuren zeigen Fig. i als Beispiel das Gesamtschema einer
Regelvorrichtung geinäl.l der Erfindung bei einer Kesselteuerung mit vier Brennern
und selbsttätiger Dampfdruci@regelung, Fig.2 in einem Diagramm die Änderung des
Brennstofförderdruckes in Abhängigkeit von der Nutzbrennstofanenge für den Kessel.
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Der durch die Pumpe 2 aus dein Tank i angesaugte Brennstoff. beispielsweise
'AIastit, wird durch die Leitung 3 in den Raum .i gedrückt und gelangt von dort
durch die Leitung 3 zu vier Brennern 6, 6', 6", 6'. Der Raum 4 besitzt Ablaßleitungen
7, 7', 7", 7") entsprechend der Anzahl der Brenner, durch die ein Teil des --\lastits
über die Sammelleitung 8 in deal Tank i zurückgelangen kann. Der Nutzquerschnitt
dieser Ablaßleitungen wird durch die Stellung von vier Regelventilen bzw. Ventililadeln
o, cl', cj', c9"' gleicher Formgebung festgelegt. Die Regelventile bewegen sich
gemeinsam unter der Wirkung eines Kolbens 1o, mit dem sie mittels einer Traverse
i i verbunden sind, derart, daß der Hub für alle diese Ventile stets gleich groß
ist. Durch Hähne 12, 12', 12", 12"' können die Breimer einzeln von der Masutzuströmleitung
5 abgeschaltet werden. Außerdem sind Hähne 13, 13', 13", 13"' in den Ablaßleitungell
7, 7', 7", 7"' vorgesehen, die gleichzeitig mit den Hähnen 12, 12', 12", 12'// verstellt
werden. Die Pumpe 2 läuft mit gleichbleibender Drehzahl und liefert eine gleichbleibende
'-\lasutinenge.
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Wenn alle Hähne 12, 12', 12" 12"' und 13, 13', 13", 13"' geöffnet
sind, verteilt sich bei einem bestimmten Hub der Ventile 9, g', " die gesamte von
der Pumpe gelieferte Brennstoffmenge in einem bestimmten Verhältnis auf die Brenner
einerseits und die Ablaßleitungen anderseits. Werden nun die Ventile 9 bis 9"' geschlossen,
so fließt die gesamte Menge den Brennern zu. Sind dagegen die Ventile ganz geöffnet,
so gelangt zu den Bremicrn praktisch kein Brennstoff. Die N'utzbrennstoffmenge kann
somit durch die Ventile 9 bis g"', d.li. durch die Verstellung des Kolbens 1o, geregelt
werden.
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Wenn man ferner, ohne die Stellung der Ventile 9 bis 9"' zu ändern,
eine Anzahl Brenner, z. B. die Brenner 6" und 6"', dadurch außer Betrieb setzt,
daß man die Hähne 12" und 12"' und zugleich die zugehörigen Absperrhähne 13" und
13"' schließt, ändert sich die Aufteilung der gesamten Brennstoffmenge in die durch
die Ablaßleitungen zurückflief3ende und die den noch in Betrieb befindlichen Brennern
zufließende Menge nicht. Die utzbrennstoffnienge bleibt die gleiche. Da jedoch nun
der Nutzbrennstoff nur durch die zwei Brenner 6 und 6' ausfließt anstatt wie vorher
durch vier Brenner, so erhöht sich der Mastitdruck in der Speiseleitung und in der
Pumpendruckleitung. Denn wenn für einen bestimmten Betriebszustand der Feuerungsanlage
eine Brennerzahl a. verwendet wird, so" ist eine gleiche Zahl von Trennhähnen in
den obenerwähnten Ablaßleitungen 7, 7' . . . offen. Wird lnit SB die Nutzöffnung
eines Brenners 6, 6'. . . und mit SD die größte Eröffnung jeder Ablaßleitung 7,
;'. . . bezeichnet, so ist der Gesamtquerschnitt, welcher dem NTutzbrenlistoff zur
Verfügung steht, = a # SB und der Gesamtquerschnitt, welcher der Brennstoffmenge
für den Rücklauf zur Saugstelle zur Verfügung steht, = a # SD - X.
Hierbei bezeichnet X den Üffnungsbetrag der Regelventile. Man erkennt, daß die gesamte
von der Pumpe gelieferte Brennstoffmenge sich unter diesen Umständen auf die Nutzbrennstoffmenge
und die Rücklaufmenge im Verhältnis proportional der Werte SB und SD
# X
verteilt.
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Behält man die Stellung der Regelventile 9, 9' , . . bei, bleibt
also der Wert des Bruchteils
X des Gesamthubes der gleiche, und
nimmt man b Brenner in Betrieb anstatt a Brenner, so werden die Gesamtdurchflußquerschnitte
SB # b bzw. SD # b # X. Auch in diesem Falle erfolgt die Aufteilung
der Brennstoffmenge im Verhältnis der Werte SB und SD # X, obwohl
man die Anzahl der in Betrieb stehenden Brenner geändert hat.
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Die Vorrichtung ermöglicht eine Regelung der Masutmenge, abhängig
lediglich von der Stellung des Kolbens io und unabhängig von der Zahl der in Betrieb
stehenden Brenner. Das In- oder Außerbetriebsetzen eines Brenners erfolgt durch
Öffnen bzw. Schließen eines der Hähne 12 bis i2"' und des entsprechenden der Hähne
13 bis 13"' gemeinsam; eine solche Betätigung hat dabei keine störende Rückwirkung
auf die Regelung der Brennstoffmenge.
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Wenn alle Ventile g, g' . ganz offen stehen, werden zunächst die Hähne
12 und 13 geöffnet, während die anderen Sperrkörper geschlossen bleiben. Sodann
wird der Brenner 6 allein angezündet. Um die Größe der Verbrennung zu steigern,
wird der Kolben io allmählich abwärts bewegt. Hierdurch verringert sich der Ablaßquerschnitt,
und damit steigt die zu dem Brenner gelangende Menge entsprechend der Kurve A-B
gemäß Fig: 2. Hier sind als Abszissen die Nutzbrennstoffmengen q und als Ordinaten
die Masutdrücke p eingetragen.
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Ist die Höchstmenge O für diesen Brenner erreicht, so werden zugleich
die Hähne 12 und 13' geöffnet. Die Nutzbrennstoffmenge ändert sich hierdurch nicht,
dagegen fällt der Druck von dem Betrag P auf p'. Nun wird der Betrieb mit zwei Brennern
fortgesetzt und die ihnen zugeführte Brennstoffmenge dadurch erhöht, daß der Kolben
io weiter abwärts bewegt wird. Der Förderdruck und die Nutzbrennstoffmenge ändern
sich dann nach der Kurve A'-B' (Fig. 2), und man nimmt, sobald man den Betrieb bis
zum Druck P und zur Höchstmenge 2 O den beiden Brennern entsprechend gesteigert
hat, den dritten Brenner in Betrieb, indem man zugleich die Hähne 12" und 13" öffnet.
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Das Inbetriebsetzen des vierten Brenners erfolgt in der gleichen Weise.
Um die Stärke der Feuerung zu verringern, verfährt man umgekehrt, indem stets der
Sperrhahn an dem außer Betrieb zu setzenden Brenner und derjenige, welcher in der
entsprechenden Ablaßleitung liegt, geschlossen werden.
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Der Kolben io und damit die Ablaßventile 9, g', g" und 9"' werden
von einem Dampfdruckregler selbsttätig eingestellt, dessen Druckwandler 14 durch
ein Rohr 15 mit dem Dampfsammler des Kessels in Verbindung steht. Der Dampfdruck
wirkt auf eine Manometerkapsel 16 entgegen der Spannung einer Feder 17 und dem in
einer zweiten Manometerkapsel i8 herrschendenDruck. DieLageänderungen des Bodens
dieser Kapsel werden auf einen Ventilkörper ig übertragen. Eine Pumpe 2o entnimmt
Öl aus einem Behälter 21 und liefert es unter Druck in eine Leitung 22. Dieses
01 wird zweimal nacheinander in den Öffnungen 23 und 24 zu beiden Seiten
des Ventilkörpers ig entspannt und kehrt dann durch die Leitung 25 in den Behälter
21 zurück. Die Größe der beiden Öffnungen 23 und 2.4 wird durch die Stellung des
Ventilkörpers ig in der Weise bestimmt, daß sich die eine vergrößert, wenn die andere
kleiner wird, und umgekehrt. Dies erzeugt Druckänderungen in der Zwischenkammer
26, die mit der Kapsel 18 in offener Verbindung steht, so daß diese Vorrichtung
im Gleichgewicht ist, wenn der Öldruck gleich dem Unterschied zwischen dem Dampfdruck
und der Spannung der Feder 17 ist. Druckänderungen des Öles in der Leitung 27 folgen
denen des Dampfes. Dieser Oldruck wirkt entgegen der Spannung einer Feder 28 auf
den Kolben io.
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Steigt die Dampfentnahme des Kessels z. B. durch Hinzuschalten von
Verbrauchsstellen, so sinkt der Druck in seinem Sammler, und infolgedessen verringert
sich auch der geregelte Öldruck in der Leitung 27. Unter dem Druck der Feder 28
verschiebt sich der Kolben io nach unten, so daß die Einlaßöffnungen der vier Ablaßleitungen
7 bis 7"' entsprechend geschlossen werden, wodurch die den Brennern zugeführte Brennstoffmenge
steigt. Diese Erhöhung der Brennstoffzufuhr steigert die Verdampfung im Kessel und
sucht damit den Ursprungsdampfdruck wiederherzustellen, so. daß die ganze Anlage
nach Verlauf einiger Zeit sich wieder im Gleichgewicht befindet.
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Wird umgekehrt die Dampfentnahme aus dem Kessel geringer, so steigen
der Dampfdruck und entsprechend der Oldruck; die Einlaßöffnungen der Ablaßrohre
7 bis 7"' werden mehr geöffnet, wodurch die Nutzbrennstoffmenge verringert wird
und dementsprechend eine Verminderung der Verdampfung im Kessel eintritt. Infolgedessen
strebt auch in diesem Falle die Anlage wieder ihren Gleichgewichtszustand an.
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Die Steuerung der Zahl der in Betrieb stehenden Brenner erfolgt gleichfalls
selbsttätig durch die im folgenden beschriebene selbsttätige Steuerungsvorrichtung,
durch welche stets dann ein neuer Brenner zugeschaltet wird, wenn sich die Leistung
der bisher in Betrieb befindlichen Brenner bis zur Höchstbrennstoffmenge gesteigert
hat. Umgekehrt wird jedesmal ein Brenner außer Betrieb
genommen,
wenn es möglich ist, den Betrieb mit einem Brenner weniger durchzuführen.
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Zu diesem Zweck ist ein Venturirohr 29 in die Leitung 5 zwischen der
Kammer d. und den Brennern geschaltet. Der Druckabfall im Venturirohr ist abhängig
von den zum Brenner fließenden Nutzbrennstoffmengen Q, :2Q, 3 Q, 4Q, je nachdem
ein, zwei, drei oder vier Brenner eingeschaltet sind. Dieser Druckabfall wirkt mittels
zweier Rohre 3o, die vor und im Hals des Venturirohres abzweigen, auf Kolben 31,
, 3i" ünd 3i"' entgegen der Wirkung von Federn 32', 32" und 32"' ein. Diese Federn
sind so abgestimmt, daß sie bei verschieden großen Druckwerten H', H"
und
H' zusammengedrückt werden.
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Die Kolben steuern Ölschieber 33', 33" und 33"' für Kolben 34, 3-#'
und 3-C, welche die Hähne i2', 12" und i2"' bewegen, und gleichzeitig für Kolben
3 5', 35" und 35... zur Betätigung der Hähne i3', 13" und i3"'.
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Der Brenner 6 und die Absperrkörper 12 und 13 werden zum Entzünden
der Feuerung stets von Hand betätigt. Erreicht die von diesem Brenner verbrauchte
Ölmenge ihren Höchstbetrag Q, so gelangt der Druckabfall im Venturirohr auf den
Wert H', so daß der Kolben 3i' sich und damit seinen Ölschieber 33' nach rechts
verschiebt. Hierdurch werden die Hähne 12' und i 3' geöffnet und setzen den zweiten
Brenner 6' in Betrieb.
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Bei der Darstellung nach der Fig. i befinden sich die Brenner 6 und
6' in Betrieb. Das durch die Pumpe 20 in die Leitung 22 gedrückte Öl gelangt teilweise
durch die Leitung 36' in das Schiebergehäuse des Ölschiebers 33' und fließt hier
durch die Leitung 37', 38' in den Zylinder des Kolbens 34', welcher die Rückstellfeder
39 zusammendrückt und den Hahn 12' offen hält. Durch das Rohr 40' wirkt zugleich
der Öldruck außerdem auf den Kolben 35', der unter Zusammendrückung der Feder .1i'
den Hahn 13' offen hält. Die Brenner 6" und 6"' sind außer Betrieb, wobei
durch die Stellung der zugehörenden Ölschieber die Leitungen 37" und 37"' mit den
Ablaßleitungen.l2" und _2"' verbunden sind, durch welche das in die zugehörigen
Schiebergehäuse eintretende Öl in den Behälter 2 1 zurückfließen kann Die
Federn 39" und 39@.. einerseits und :I1", .I1"' anderseits halten daher die zugehörigen
Hähne geschlossen.
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Steigt der Brennölverbrauch noch weiter und erreicht er den Wert 2
Q, so kommt der Druckabfall im Venturirohr auf den Betrag H", so daß der Kolben
31" verschoben wird und damit das Inbetriebsetzen des Brenners 6" herbeiführt.
Bei noch weiterem Steigen der Brennstoffmenge wird auch der Brenner 6"' eingeschaltet.
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Wenn umgekehrt die Brennölmenge sinkt, und zwar bis auf die Werte
3 Q, dann auf 2 Q und schließlich Q, so nimmt der Druckabfall im Venturirohr allmählich
sinkende Beträge an, also von H"' auf H" und H'. Infolgedessen
vermögen die Federn 32"', 32" und 32' nacheinander die zugehörenden Kolben
3
3i" und 31' zurückzuschieben, so daß die Brenner 6"', 6", 6' in dieser
Reihenfolge außer Betrieb kommen.