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Vorrichtung zum Ermitteln des Strömungsmengenmeßwerts, insbesondere
bei mit Rücklauf arbeitenden Olbrennern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Ermitteln des Strömungsmengenmeßwertes bei solchen Anlagen, bei denen ein Zuflußstrom
in einen Nutzstrom und einen Überschuß strom aufgeteilt wird. Dies ist z. B. bei
solchen Brennern der Fall, deren Verbrauch kleiner ist als die zugeführte Brennstoffmenge.
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Bei solchen Anlagen besteht die Schwierigkeit, daß die Menge des
tatsächlich verbrauchten Brennstoffes nic'ht unmittelbar gemessen werden kann.
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Vielmehr stehen für die mittelbare Messung nur der Zuflußstrom einerseits
und der tiberschußstrom andererseits zur Verfügung. Es müßten an sich also zur Ermittlung
des Nutzstromes einmal der Zufluß strom und zum anderen der Überschuß strom gemessen
und darüber hinaus die Differenz dieser beiden Werte gebildet werden. Die Substraktion
des kleineren Meßwertes vom größeren bietet konstruktiv mancherlei Schwierigkeiten.
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Die Erfindung bringt nun eine Lösung, welche die Differenzbildung
der beiden Einzelmeßwerte eriibrigt und dadurch eine Vereinfachung bedeutet, die
sich auch hinsichtlich der anzustrebenden Genauigkeit der Messung vorteilhaft auswirkt.
Der Erfindung gemäß soll zur Bildung der Differenz zwischen Zufluß- und Überschuß
strom ein der Zuflußmenge verhältnisgleich nachgesteuerter Druckmittelhilfsstrom
in zwei Zweigströme auf-
geteilt werden, von denen der eine dem
Überschußstrom verhältnisgleich nachgesteuert wird, während der andere als Differenzstrom
zur unmittelbaren Messung der Nutzmenge dient.
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Für Brenner hat diese Ausführung im übrigen den Vorzug, daß mehrere
je aus mehreren Einzelbrennern bestehende Brennereinheiten, also z. B. mehrere Dampfkesselfeuerungen
von ein und derselben Brennstoffpumpe aus gespeist werden können, während der Verbrauch
der einzelnen Einheiten getrennt gemessen werden kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel
einer Anlage gemäß der Erfindung. Es handelt sich um einen mit Ölbrennern beheizten
Dampfkessel I, der eine Leitung 2 speist.
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Für die Beheizung des Kessels sind vier Brenner vorgesehen, die einander
parallel an eine Speiseleitung 3 angeschlossen sind und deren Überschußmengen von
einer Rückleitung 4 aufgenommen werden. Die Zuleitung 3 speist eine Pumpe 5 aus
einem Vorratsbehälter 6, in den die Rückleitung 4 einmündet.
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Gemäß der Erfindung soll nun ein Druckmittelhilfsstrom dem Zufluß
strom 3 verhältnisgleich nachgesteuert werden. Diesen Druckmittelhilfsstrom, ein
Luftstrom, fördert ein Gebläse 7.
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Die Förderleitung 8 ist mit einem Ventil 9 ausgerüstet, das selbsttätig
mittels eines Stellmotors 10 derart verstellt wird, daß die Menge stets verhältnisgleich
der zufließenden ölmenge in der Leitung 3 ist. Zu diesem Zweck erhält die Leitung
3 einen Staurand Ii, dessen Druckabfall sich bekanntlich mit der Durchflußmenge
ändert. Der Druckabfall dient in an stich bekannter Weise zur Steuerung des Ventils
g mit Hilfe des Stellmotors 10. Der an dem Staurand 11 herrschende Differenzdruck
wird durch zwei Steuerdruckleitungen I2 einem SteuerwerkS mit Differenzdrucksystem
I3 zugeführt, dessen Membran an einem Strahlrohr 14 angreift. Diesem ist der Stellmotor
I0 nachgeschaltet und folgt also den Ausschlägen Ides Strahlrohres in Übereinstimmung
mit den Schwankungen des Differenzdruckes am Staurand-II. Um dabei Verhältnisgleichheit
zu gewährleisten, ist, wie an sich bekannt, dem Differenzdrucksystem 13 ein zweites
Differenzdrucksystem 15 entgegengeschaltet, dessen Membran mit dem Druckanfall an
einen Staurand 16 in der Förderleitung 8 hinter dem Ventil 9 beaufscihlagt ist.
Auf diese Weise wird erreicht, daß z. B. bei einem Anwachsen des Druckabfalls am
Staurand II, d. h. beim Anwachsen der Zufluß menge in der Olleitung 3, das Ventil
9 nur so lange weiter geöffnet wird, bis bei dem dadurch verursachten Wachsen des
Druckabfalls am Staurand I5, d. h. beim Wachsen des Luftstromes 8, wieder Gleichgewicht
zwischen den beiden am Strahlrohr 14 angreifenden Differenzdrucksystemen I3 und
I5 nerrsdht.
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Nach der Erfindung soll nun weiter der auf diese Weise dem Zuflußstrom
3 verhältnisgleich nachgesteuerte Hilfsstrom 8 in zwei Zweigströme aufgeteilt werden.
Demgemäß zweigen von der Leitung 8 zwei Leitungen I7 und I8 ab. Die Leitung I7 wird
mit Hilfe des Ventils I9, sinngemäß in derselben Weise wie das Ventil 9 der Förderleitung
8, so gesteuert, daß der Durchfluß durch die Leitung I7 sich genau so ändert wie
der Uberschußstrom 4. Dieser zeigt deshalb, wie die Zuflußleitung 3, einen Staurand
20, von dem zwei Steuerdruckleitungen 21 (vgl. die Steuerdruckleitung I2) zu einem
Steuerwerk B führen, das genau den gleichen Aufbau wie das Steuerwerk 24 mit den
beiden Differenzdrucksystemen I3 und 15 sowie dem Strahlrohr 14 zeigt. Dem Staurand
10 an der Förderleitung 8 entspricht ein Staurand 22 in der Leitung 17.
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Damit wird erreicht, daß von der Förderleitung 8 mit einer dem Zufluß
strom 3 entsprechenden Menge die Menge I7 abgezweigt wird, die genau den Änderungen
der tSberschuß- oder Rückflußmenge 4 folgt, so daß in die Leitung I8 der verbleibende
Reststrom gelangt, der als Differenz von Zufluß- und Überschuß strom genau der Nutzmenge,
d. h. also jener Ölmenge entsprechen muß, die durch die Brenner ausgetreten, also
verbraucht worden ist.
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Es bedarf nunmehr lediglich einer einfachen Messung des Differenzstromes
I8, z. B. mittels eines Staurandes 23.
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Moderne Kessel wie auch sonstige Feuerungsanlagen werden selbsttätig
geregelt, so daß die Meßwerte nicht nur an sich interessieren, sondern auch für
die Regelung herangezogen werden.
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Beim dargestellten Beispiel einer Kesselanlage wäre also den Schwankungen
der Ölnutzmenge der Bedarf an Verbrennungsluft selbsttätig anzupassen.
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Hierzu dient eine iff einer Luftleitung24 selbsttätig verstellte Drosselklappe
25, an der ein Stellmotor 26 angreift. Zur Steuerung dieses Stellmotors wird der
Druckabfall am Staurand 23 benutzt, und zwar unter Zwischenschaltung eines Steuerwerjces
C, das wiederum den gleichen Aufbau wie das Steuerwerk A aufweist. Ändert sich die
Ölnutzmenge, so ändert sich sinngemäß verhältnisgleich der Druckabfall am Staurand
23, und der Stellmotor 26 wird seinerseits sinngemäß und verhältnisgleich durch
Verstellen der Drosselklappe 25 die der Feuerung zugeführte Verbrennungsluftmenge
ändern.
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Der Vollständigkeit halber ist in dem Schaltungsschema auch noch
angedeutet, wie der Ölnutzstrom seinerseits den Bedlarfsschwankungen, d. h. also
der Kesselbelastung, nachgesteuert wird. Dies geschieht mittels eines Steuerwerkes
D, dessen Strahlrohr 27 ein Stellmotor28 für ein Drosselventil 29 in der Ölrücklauileitung
4 nachgeschaltet ist. Durch Steuerung dieses Ventils wird die Rücklaufmenge und
damit aber auch'die Nutzmenge geändert. Das Strahlrohr 27 arbeitet nach Maßgabe
der Druckschwankungen in der Dampfleitung 2. Es wird bei einer Zunahme der Dampfmenge
und dem dadurch verursachten Abfall des Druckes'in der Leitung 2 entgegengesetzt
dem Uhrzeigerumlauf ausgeschwenkt und dadurch der Stellmotor 28 veranlaßt, das Ventil
29 mehr zu schließen, d. h. den Rückflußstrom um so viel zu vermindern, wie für
die
gewünschte Steigerung des Nutzstromes nach Maßgabe des steigernden Dampfbedarfs
notwendig ist. Dabei soll, sobald der neue Gleichgewichtszustand erreicht ist, das
Steuerwerk D wieder im Gleichgewicht sein. Es gilt auch hier, den Meßwert der Nutzmenge
(den Druckabfall am Staurand 23) in das Steuerwerk D einzuführen.