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Vorrichtung zur Regelung des Mengen- und Misch-Verhältnibb,VI:5 mehrerer
Gase oder Flüssigkeiten Die Erfindung behandelt eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Regelung der Durchflußmenge und desMischungsverhältnisses mehrerer Gase oderFlüssigkeiten,
insbesondere für die Zuführung an Verbrennungsstellen, z. B. Industrieöfen.
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Ausgehend von der Erkenntnis, daß die richtige Einstellung z. B. des
Gas-Luft-Gemisches bei der Verbrennung von Gasen die unabdingbare Notwendigkeit
für die restlose Ausnutzung des Heizwertes der Gase ist, hat man bereits Reguliereinrichtungen
der verschiedensten Art geschaffen. Hierbei war vor allen Dingen richtunggebend,
daß die gefühlsmäßige Einstellung des Mengen- und Misch-Verhältnisses in den meisten
Fällen zu keinem befriedigenden Resultat führte.
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Zu den bekannten Reguhereinrichtungen zählen an erster Stelle die
Meßgeräte zum Anzeigen der Durchflußmengen und damit des Mischungsverhältnisses.
Abgesehen davon, daß solche empfindlichen Geräte sehr leicht defekt werden und daher
Meßfehler auftreten können, ist man in jedem Fall noch von der Zuverlässigkeit und
dem Gefühlsvermögen der Bedienungsleute abhängig. Die Unzuverlässigkeit bei der
Einstellung des Gemisches steigert sich mit der Zunahme der zur Verwendung gelangten
Katalysatoren. Schließlich muß in jedem Fall der Veränderung, z. B. der Verbrennungskapazität,
stets eine neue Einstellung der einzelnen Zugänge für sich vorgenommen werden, so
daß sich die Fehlerquellen bei der jeweiligen Neuregulierung wiederholen und die
Kontrolle unübersichtlicher wird. So haben systematisch durchgeführte Abgasanalysen
ergeben, daß bei einer großen Zahl der untersuchten Gasfeuerungen auf Grund einer
falschen Einstellung des Gas-Luft-Gemisches keine befriedigende Ausnutzung des Heizwertes
erfolgte.
Die verzeichneten Mängel werden durch die Vorrichtung
gemäß der Erfindung beseitigt, und es wird die kontinuierliche Regelung des Mengen-
und Misch-Verhältnisses für -jede Gradation der Leistung genauestens ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus Kolbenschiebern mit einem
Durchflußquerschnitt von rechteckiger oder Parallelogrammform. Der Durchfluß durch
die einzelnen Kolbenschieber zwecks Einstellung des Mischungsverhältnisses wird
durch Drehen der einzelnen Kolben geregelt. Zur Regelung des Durchflusses der Gesamtgemischmenge
werden alle Kolben gleichzeitig und gleichmäßig in axialer Richtung bewegt. Vorzugsweise
wird nach der einmaligen Einstellung des Mischungsverhältnisses der verschiedenen
Gase und der Luft, die durch Drehen der Kolben an den einzelnen Durchflußreglern
erfolgt, die gleichzeitige Hubbewegung aller Absperrorgane mittels nur eines Handrades
vorgenommen und dabei die beliebige Mengenzuteilung für die jeweils gewünschten
Verbrennungsstufen ermöglicht. Hierbei ist in allen Fällen infolge der gleichmäßigen
und gleichzeitigen Hu-bbetätigung das gleiche Mischungsverhältnis der durchfließenden
Gesamtgemischmenge gewährleistet.
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Die Sicherung des gleichbleibenden Querschnittverhältnisses der Absperrorgane
und damit des gewünschten Mischungs- und Durchflußgrades der Gase oder Flüssigkeiten
bei einer solchen Betätigung aller Absperrorgane wird durch die erfindungsgemäße
Erkenntnis erreicht, daß die Durchflußquerschnitte die Grundfonn eines Parallelogramms
oder Rechtecks haben müssen. Es wird hierbei vorausgesetzt, daß jeweils die gleichliegenden
Seiten der Durchflußquerschnitte aller Kolbenschieber parallel verlaufen, wobei
die Durchgangshöhe in Richtung der für alle Kolben gleichmäßigen und gleichzeitigen
Hubbewegung übereinstimmend bemessen ist.
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jede andere Querschnittsform der Durchflußöffnung, z. B. runde öder.
polygonartige, ergibt aus bekannten Gründen bei der Hubverstellung der auf verschiedene
Durchgangsquerschnitte eingestellten Kolbenöffnungen eine Verschiebung in dem Größenverhältnis
der Querschnitte und damit eine jeweilige Änderung des Mischungsverhältnisses, der
Durchflußmengen. Dagegen ist bei der Erfindung infolge der gewählten Querschnittsgestaltung
während der gleichzeitigen Hubbewegung der Kolben aller Schieber das Verhältnis
der Durchgangsquerschnitte und damit das Mischungsverhältnis der verschiedenen Gase
oder Flüssigkeiten in allen Lagen stets gleichbleibend. Fehlerquellen sind
damit zwangsläufig ausgeschlossen, wenn eine einmalige Einstellung entsprechend
der Bewertung der einzelnen Katalysatoren vorgenommen wurde, wofür Markierungen
oder Skalen an den Einzelorganen an . geb racht sind, die zudem Vorrichtungen
für, die Blockierung der Einzeleinstellung aufweisen. Der Parallelogrammquerschnitt
gestattet im Gegensatz zu, dem rechteckigen Querschnitt infolge der in den Parallelogrammecken
sich bildenden Spitzen eine besonders weitgehende Feinregulierung.
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In der Zeichnung stellt Fig. i den Längsquerschnitt A-A durch ein
schematisch gezeichnetes Regleraggregat gemäß der Erfindung dar, und zwar beispielsweise
für ein Dreifachgemisch, wobei längs verschiebbare und drehbare Kolben mit rechteckigem
Durchlaßquerschnitt vorgesehen sind; Fig. 2 zeigt die Draufsicht, Fig.
3 den Querschnitt B-B für vollen Durchfluß, Fig. 4 für abgestuft eingestellten
Durchfluß des Dreifachaggregates; Fig. 5 zeigt entsprechend Fig.
3 den Längsquerschnitt C-C bei vollem Durchfluß und Fig. 6 den Längsquerschnitt
C-C bei gedrosseltem Durchfluß; Fig. 7 veranschaulicht den Querschnitt durch
ein Aggregat, bei welchem die Kolben Durchflußquerschnitte in Gestalt eines Parallelogramms
aufweisen.
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In Fig. i sind die Absperrteile 1, 2,3 für die j eweiligen
Gase oder Luft nebeneinander angeordnet. Die Kolben 4, 5, 6 weisen die Durchgänge
7, 8, 9 von der Grundfonn eines ParaUelogramms, in vorliegendem Fall eines
Rechtecks auf. Die Durchilußmenge jedes einzelnen Aggregates wird durch Drehen der
Hebel io, ii, iz für sich reguliert. Hierbei kann der jeweilige Durchfluß an den
Skalen 13, 14, 15 abgelesen werden. Nach erfolgter Einstellung des Gemisches
werden die Hebel io, 11, 12 blockiert, so daß eine Veränderung des Mischungsverhältnisses
nicht mehr möglich ist. Sämtliche drei Kolben 4, 5, 6 sind durch den Querriegel
16 der Hubeinrichtung verbunden, die durch das Handrad 17 betätigt wird. Bei Veränderung
der Mengenzuteilung werden danach durch Betätigung der Hubeinrichtung, also des
Handrades 17, zwangsläufig alle drei Kolben der Absperrschieber gleich viel bewegt.
Die ini gleichen Verhältnis durchgeführte Veränderung des Durchflußquerschnittes
bei der gleichzeitigen und übereinstimmenden Bewegung aller Schieber bewirkt bei
der erfindungsgemäßen Ausbildung der Querschnitte 7, 8, 9
in der Form eines
Parallelogramms oder Rechtecks die Unveränderlichkeit des Mischungsverhältnisses.
Die Skala 18 zeigt bei der Bewegung des Hubwerkes 16, 17 jeweils die Durchflußmenge
an.
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In der Draufsicht nach Fig. 2 sind die Skalen 13, 14) 15 der einzelnen
Absperrorgane zu erkennen, -auf welchen jeweils die Durchflußmenge abzulesen ist,
die die Stellung der Kolbenhebel io, :11, 12 anzeigt.
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Fig. 3 veranschaulicht im Querschnitt B-B die Einstellung der
Kolben 4, 5, 6 für vollen Durchflußquerschnitt.
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Fig. 4 zeigt den Querschnitt B-B mit einer dem gewünschten Mischungsverhältnis
entsprechenden Einstellung der Durchflußöffnungen 7, 8, 9 der Schieberkolben.
Es ist zu erkennen, daß bei den Kolben 4 und 5 eine Drosselung des Durchflusses
vorgenommen wurde, während bei dem Kolben 6 der volle Durchflußquerschnitt
bestehengeblieben ist.
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Fig. 5 veranschaulicht den Längsquerschnitt C-C durch den Kolbenschieber
3 bei Einstellung des vollen Durchflußquerschnittes g.
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Fig. 6 zeigt dieselbe Dreheinstellung wie Fig. 5,
jedoch
bei Drosselung in der Höhenrichtung. Es ist zu erkennen, daß durch das Hubwerk 16,
17 der Kolben 6 im Zusammenwirken mit den Kolben 4 und 5 gleich viel
einwärts geschoben wurde zur Verringerung
der Durchflußmenge des
gleichen Gasgemisches.
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Bei der Darstellung des Aggregates nach Fig. 7
haben die Durchflußquerschnitte
?o, 21, 22 der einzelnen Absperrorgane die Form eines Parallelogramms. Die bei der
Hubbewegung der Kolben 4, 5, 6
veränderbare Seitenhöhe ig des wirksamen Parallelogramms
ist bei allen Durchflußquerschnitten gleich oder annähernd gleich bemessen.
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In den Fig. 8, 9 und io ist die Wirkungsweise dieser mit Parallelogrammöffnungen
versehenen erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
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Fig. 8 zeigt den Durchflußquerschnitt von drei Kolbenschiebern,
bei denen durch Drehen der einzelnen Kolben die Mengenanteile der einzelnen Gase
die schraffiert dargestellten Durchflußquerschnitte Fl, F, und F, eingestellt
sind. Die Hubhöhe li ist noch in voller Höhe vorhanden.
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Fig. 9 veranschaulicht die reduzierten Querschnitte Fl,#, F2,1
und F3", die nach der gleichmäßigen und gleichzeitigen Hubbewegung der Kolben bis
auf die Begrenzungslinie 23 entstanden sind, wobei die Durchflußhöhe h, erreicht
wurde.
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Fig. io zeigt eine weitere Verkleinerung der Durchflußquerschnitte,
die mit FI b, F2 b und r3 b bezeichnet sind, bei einer
noch bestehenden Durchflußhöhe von h2. Die Kolben sind bis auf die Begrenzungshnie
24 gleichzeitig und gleichmäßig bewegt worden. -
Der jeweilige Durchfluß der
Gesamtgemischmenge ist nach der Kolbenstellung gemäß Fig. 8, 9 und io entsprechend
dem gewünschten Grad der Mengenzuteilung verändert, während das Mischungsverhältnis
in allen drei dargestellten Stufen dasselbe geblieben ist (FI:F2:F3 =FI":F2":F",
=Flb:F2b:F3b)-Durch die Erfindung wird in, einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen,
bei der Regelung des Mengen-und Misch-Verhältnisses für mehrere Gase oder Flüssigkeiten
zwangsläufig die Beibehaltung des Mischungsverhältnisses bei veränderten Durchflußmengen
zu sichern, wobei jederzeit eine Einzeleinstellung für veränderte Mischungsverhältnisse
gegeben ist. Die hierzu vorgeschlagene Vorrichtung ist denkbar einfach herzustellen
und daher billig in der Anschaffung, wobei zu berücksichtigen ist, daß die zusätzliche
Anschaffung teurer Meßinstrumente sich erübrigt.