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In Abhängigkeit von der Kesselbelastung arbeitender Speisewasserdruckregler
für Dampfkessel Gegenstand der Erfindung ist ein in Abhängigkeit von der Kesselbelastung
arbeitender Speisewasserdruckregler für Dampfkessel, der durch ein Steuerglied beeinflußt
wird, das auf der einen Seite unter dem Druck des Speisewassers in der Speiseleitung
zum Kessel und auf der anderen Seite unter dem Dampfdruck in der Verbrauchsleitung
steht.
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Bei einem bekannten Regler dieser Art wird die Regelung in der Weise
bewirkt, daß der Regler die Federkraft des Steuergliedes in Abhängigkeit vom Dampfdruck
in der Verbrauchsleitung verstellt, welch letzterer ein Maß für die Kesselbelastung
abgibt. Bei dieser bekannten Einrichtung besteht der Mangel, daß die Verstellung
der Federspannung neue unbekannte Größen in die Regelung hineinbringt, denn jede
Feder hat eine etwas abweichende Kennlinie.
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Um diesen Mangel auszuschalten, wird gemäß der Erfindung in die Druckübertragungsleitung
von der Speiseleitung zum Steuerglied des Druckreglers ein besonderer, von dem Steuerglied
beeinflußter Steuerschieber eingeschaltet, der bei Veränderung des Druckunterschiedes
auf das Steuerglied den auf dieses wirkenden Speisewasserdruck durch entsprechendes
Ablassen des Druckes verändert.
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Diese - Anordnung hat den Vorteil, daß durch das veränderliche Ablassen
des Speisewässerleitungsdruckes die eine Kolbenfläche des Druckreglers - stets mit
dem jeder Bielastung entsprechenden Druck beeinflußt wird. Die Druckveränderung
ist daher nur von der Stellung des Steuerschiebers abhängig.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführengsformen des Sp.eisewasserreglers
gemäß der- Erfindung dargestellt, und zwar zeigt -Fig. i ein vereinfachtes Bild
einer Dampfkesselanlage mit dem Speisewasserdruckregler, Fig. z einen Schnitt durch
den Regler, Fig.3 eine Aufsicht auf die Steuerkanäle, Fig. q. einen Schnitt einer
abgeänderten Ausführungsform des Speisewasserdruckreglers, Fig.5 die vereinfachte
Darstellung einer anderen Kesselanlage und Fig.6 eine Aufsicht auf abgeänderte Steuerkanäle.
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Nach Fig. i ist in der Kesselanlage ein Kessel io vorgesehen, der
durch ein vom Speisewasserventil 12 ausgehendes Rohr i i mit Wasser versorgt wird.
Das Ventil kann einerseits
durch einen Regler 13 betätigt werden,
der vom Wasserstand im Kessel beeinflußt w=ird. Im vorliegenden Beispiel ist mit
dem Kessel ein Speisewasservorwärmer 14, ein L berhitzer 15 und eine Hauptdampfleitung
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verbunden. Das Speisewasser wird z. B. durch eine Kreiselpumpe i,- zur
Speiseleitung i9 geführt.
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Der Speisewasserdruckregler ist als Ganzes mit 18 bezeichnet.
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Der Regler nach Fig. i und 2 besitzt das in die Speiseleitung eingeschaltete
Venti125, dessen Kegel durch ein Gewicht 26 und ein Steuerglied 28 beeinflußt wird.
Das untere Ende des Steuerzylinders 27 ist durch ein Rohr 29 mit der Hauptdampfleitung
i 6 verbunden, ,nährend das obere Ende des Zylinders mit dem Wasserrohr i9 in Verbindung
steht.
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Sobald der Wasserzufluß in den Kessel steigt, sinkt der Druck im Rohr
i9, und das Gewicht 26 öffnet zusammen mit dem Dampfdruck das Ventil 25,
so daß dann der Druck im Rohr i g wieder steigt. Es bleibt aber immer noch ein Druckabfall
in der Speiseleitung von der Pumpe oder dem Ventil 25
durch das Rohr ig, den
Ekonomiser 14 und das Ventil 12, so daß der Speisewasserzufluß zum Kessel nicht
proportional mit der öffnung des Ventils 12 erfolgt.
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Dieser Mangel kann dadurch ausgeglichen werden, daß in einem Gehäuse
31 ein Steuerschieber 30 vorgesehen ist, der bei Veränderung des Druckunterschiedes
auf das Steuerglied den auf dieses wirkenden Speisewasserdruck durch entsprechendes
Ablassen des Druckes verändert (Fig.2). Dieser Steuerschieber läßt mittels des Ringkanals
2 i den Wasserdruck in der Kammer 22 unter den Druck im Rohr i9 sinken. Dies ermöglicht
ein vorzeitiges Öffnen des Ventils 25, und demgemäß steigt der Druck im Rohr i9.
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Das obere Ende des Steuergehäuses 3 i ist durch das Rohr 33 mit dem
Speisewasserrohr 19 und das untere Ende ist durch ein Rohr 23 mit dem Speisewasserbehälter
34 verbunden, so daß im Rohr 23 im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. Der Schieber
30 ist durch eine Stange 36 an einen Hebel 37 angelenkt, dessen freies Ende durch
ein Verbindungsglied 38 mit dem das Gewicht 26 tragenden Hebel 39 verbunden
ist. Der mittlere Teil des Gehäuses 31 ist mit dem oberen Raum 22 des Zylinders
28 durch ein Rohr 24 verbunden.
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In der in Fig. 2 dargestellten Lage ist das Hauptventil 25 nahezu
geschlossen. Die öffnung 42 zum Rohr 33 ist offen, und die öffnung 43 zum Rohr 23
ist ganz oder annähernd geschlossen, so daß auf das Steuerglied 28 der volle Druck
aus Rohr i g wirksam wird. Sinkt aber der Wasserstand im Kessel und wird das Speiseventi125
weiter geöffnet, so sinkt der Druck im Rohr i 9 und in der Wasserkammer 22, worauf
sich durch den Dampfdruck und das Gewicht 26 das Ventil 25 weiter öffnet. Das hierbei
sinkende Gewicht zieht auch den Steuerschieber 3o nach unten, wodurch die Öffnung
42 etwas mehr geschlossen und die Öffnung 43 zum Rohr 23 etwas weiter geöffnet wird,
so, daß etwas Wasser durch den Ringkanal 21 austritt. Damit verringert sich der
Druck in der Kammer 22 noch weiter und bewirkt damit ein noch stärkeres <Offnen
des Ventils 25, so daß sich der Druck im Rohr i g wieder erhöhen kann.
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Dieser Druckanstieg im Rohr i9 überträgt sich auch auf die Kammer
22 und hält die weitere Bewegung des Steuergliedes 28 auf, um sogar eine kleine
Gegenbewegung zu erzeugen. Solange die Kesselbelastung groß bleibt, wird ein beständiges
Entweichen 'von Wasser aus der Kammer 2 i erfolgen; sobald aber die Kesselbelastung
fällt, öffnet sich der Kanal 42 weiter, und die Öffnung 43 zur Atmosphäre schließt,
und das Spiel wird normal werden.
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Die Größe dieses Entweichens hängt von der Größe und auch der Form
. der beiden Öffnungen 42 und 43 ab und ebenso vorn Wege des Steuerschiebers im
Verhältnis zum Wege des Hauptventils 25.
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Bei gänzlicher Ausschaltung des Entweichens wird sich also die gewöhnliche
Wirkung ergeben, und der Kesselwasserstand ! wird etwas schwanken, und zwar im wesentlichen
umgekehrt zu den Belastungsänderungen. Bei Benutzung von etwas Entweichwirkung wird
die Wasserstandsveränderung verringert, bei stärkerer Anwendung der Entweichwirkung
kann der Wasserstand im wesentlichen konstant erhalten werden, und bei noch stärkerer
Einschaltung der Entweichwirkung wird schließlich der Wasserstand direkt mit der
Belastung in jedem gewünschten Maße auf und ab gehen. In allen diesen Fällen soll
die Ablaßöffnung 43 bei leichten Belastungen geschlossen bleiben, und die Druckseitenöfffnung
42 soll weit offen sein. Die Druckseitenöfffnung soll bei allen Belastungen mehr
oder weniger offen sein, da
andernfalls das Steuerventil 25 offen bleiben
würde.
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Andererseits ist es, wenn die Wasserstandsänderungen umgekehrt zu
den Belastungsänderungen schwanken sollen, und zwar um mehr als das durch gewöhnliche
Regelungsverfahren erreichbare Maß, nur nötig, den Steuerschieber mit um so geringerer
Wirksamkeit arbeiten zu lassen, je mehr das Ventil 25 sich öffnet. Es soll dann
im wesentlichen bei großen Belastungen kein Entweichen- und
bei
geringen Belastungen ein starkes Entweichen durch Öffnung q.3 erfolgen. Das kann
noch durch Umwechseln der Rohrverbindungen zum Steuerschieber ergänzt werden oder
auch durch Umkehrung der Bewegung. des Steuerschiebers in bezug auf die Bewegung
des Hauptventils samt passender Formung der Öffnungen und entsprechender Einstellung
des Steuerschiebers.
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Der Wasserstand im Kessel kann höher oder niedriger, und zwar durch
Verstellung der Lage des Speisewasserventilkolbens in bezug auf den Wasserstandsregler
eingestellt werden. Mit dem Steuerschieber kann auch der Wasserstand im Kessel eingestellt
werden, und zwar dadurch, daß kein oder nur ein geringes Entweichen von Wasser stattfindet.
In diesem wird der Wasserstand im wesentlichen übereinstimmend mit der Entweichmenge
schwanken.
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Fig.3 zeigt die bevorzugte Form der Steuerschieberöffnungen ,42 und
43 im allgemeinen; die gestrichelten Linien geben die ungefähre Lage des Schiebers
bei der kleinsten und größten Öffnung des Ventils 25 an. Bei Verwendung von Öffnungen
dieser Form ist der Druck im wesentlichen umgekehrt proportional dem Quadrat der
Flächen oder dem Quadrat der Bewegung bzu. des Hubes des Ventils.
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All dies bezieht- sich auf die Wirkungen von Veränderungen
allein des Kesselwasserstandes oder von Temperaturschwankungen oder von Belastungswechseln.
Der Regler wird aber auch wie gewöhnliche Regler von Veränderungen im Dampfdruck
beeinflußt. Bei wesentlichen Änderungen des Dampfdruckes wird die Öffnung des Ventils
25 erheblich beeinfiußt. Wenn die Belastung schwankt, schwankt gewöhnlich auch der
Dampfdruck, und der Druck auf das Steuerglied wird entsprechend mitschwanken.
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Bei erheblichem Anwachsen der Kesselbelastung wird der Dampfdruck
fallen, und das Steuerventil wird sich mehr schließen. Das ist wünschenswert, da
in solchen Zeiten die größere Dampfentwicklung im Kessel und die größere Ausdehnung
des Dampfes im Wasser den Wasserstand hochtreibt und den Kessel zu überfluten trachtet.
Auch steigt, wenn der Regler mehr schließt, der Wasserdruck in der Wasserkammer
22 des Steuergliedes und schließt das Ventil 25 noch mehr; diese Wirkung wird noch
dadurch verstärkt, daß sich beim Schließen des Ventils das Entweichen verringert.
Aus diesem Grunde wird die Gefahr des überfiutens durch den Entweichschieber noch
weiter verkleinert.
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In ähnlicher Weise wird, wenn die Kesselbelastung sinkt und demzufolge
der Dampfdruck steigt, das Ventil 25 weiter öffnen und damit die Gefahr eines
zu starken Absinkens des Kesselwasserstandes vermindern; auch diese Wirkung wird
durch den Entweichschieber verstärkt. Als Folge dieser Wirkungen können die Grenzen
des Wasserstandes nach oben und unten mit weniger Gefahr erweitert werden.
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Fig. q- zeigt einen Regler, bei dem an Stelle des Gewichtes 26 eine
Feder angewendet wird. Das Steuerglied besitzt im Gehäuse 52 die Kammer 5o und 51;
ein abdichtender Balg 53 trennt die beiden Kammern. In der oberen Kammer befindet
sich eine Feder 5q., die gegen das untere Ende 55 des Balges 53 drückt und stets
bestrebt ist, das Ventil 25 durch die angedeuteten Hebel und Verbindungsglieder
zu öffnen. In die Kammer 5o mündet ein Rohr 6o, das mit der Hauptdampfleitung 16
des Kessels verbunden ist. Dem Bestreben der Feder 54 und des Dampfdruckes wirkt
der Wasserdruck in der Speiseleitung entgegen, der durch das Rohr 61 übertragen
wird, welches die Speiseleitung i9 mit dem Steuerschiebergehäuse 62 verbindet. Dieser
Druck wird durch -das Rohr 63 von dein Gehäuse auf die Wasserkammer 51 des Gehäuses-52
geleitet. Mit dem Steuerschiebergehäuse 62 ist auch das Rohr 64 verbunden, das ins
Freie führt. Die Arbeitsweise des Steuerschiebers ist hier im wesentlichen dieselbe
wie in- der Anordnung nach Fig. 2.
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Die Betätigung dieses Reglers ist derjenigen nach Fig.2 ähnlich, ausgenommen
darin, daß die Feder 54. an die Stelle des Gewichtes 26 getreten ist. Die Druckkraft
der Feder schwankt indessen während ihrer Arbeit, während die Wirkung des Gewichtes
im wesentlichen gleichmäßig bleibt. Deshalb bedarf die Kraftveränderung der Feder
beim Öffnen des Ventils noch einer Berücksichtigung. Diese Federkraftveränderung
ist in ihrer Wirkung vergleichbar dem Druckabfall im Wasserrohr zum Speisewasserventil,
wenn das Ventil 25 öffnet und der Wasserdurchfluß anwächst. Deshalb muß hier
die Abgabe des Wassers durch die Wasserlieferungseinrichtungen beim Öffnen des Ventils
25 erhöht werden, denn die Öffnung des Ventils wird geringer sein, als wenn die
Federkraft gleichmäßig bliebe.
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Die verschiedenen Verhältnisse der Ventilbewegungen können durch Einstellung
der Lage des Verbindungsgliedes 3 8 an den Ventilhebeln erzielt werden. Auch die
Lage der Ventile selbst zueinander kann durch das Verbindungsglied 38 eingestellt
werden, welches mit den Hebeln durch rechts- und linksgängige Schrauben verbunden
ist.
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Wenn die Steuerschieberöffnungenetwa nach. Fig. 6 geformt werden,
so wird dies eine
Drucksteigerung bei mittleren Belastungen zur
Folge haben. Das erhöhte Entweichen durch die öffnung 73 bei mittleren Belastungen
wird bis zum Erreichen der Höchstbelastung andauern. Zweckmäßig wird die öffnung
73 am unteren Ende schmaler sein, wobei die Gesamtfläche der öffnung 73 gleich jener
der öffnung 43 der Fig. 3 ist; die Öffnung 72 ist vorzugsweise in ihrem mittleren
Teil etwas schmaler.
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Fig. 5 stellt eine abgeänderte Kesselanlage mit Anwendung der Erfindung
dar, in welchem der Speisewasserdruckregler 13 nach Fig. t durch einen Thermostatspeisewasserregler
8o von gewöhnlicher Form ersetzt ist. Das Steuerventil 25 ist hier in das Dampfrohr
82 eingebaut, das von der Hauptdampfleitung zur Pumpe 83 geht, Zoobei es hier ebenso
unwesentlich wie nach Fig. i ist, ob ein Gewicht oder eine Feder verwendet wird.
Diese Abänderungen haben keine nennenswerten Rückwirkungen auf die Anwendung der
Erfindung.
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Die Einschaltung des Reglers in das Dampfrohr der Pumpe statt in das
Wasserrohr wirkt lediglich auf die Pumpe in der gleichen Weise ein wie auf das Speiseventil.