DE890715C - Überwachungseinrichtung für Dampferzeugungsanlage!! - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht .sieb auf eine Kontrollbzw. Überwachungsvorrichtung iür eine mit Feuerung betriebene 'Dampferzeugungsanlage mit einer Meßvorrichtung für die Menge des verbrauchten Brennstoffes und einer Meßvorric'htung für die Menge des erzeugten Dampfes, wobei diese Meßvorrichtungen die momentanen Werte der Brennstoff mengen bzw. Dampf mengen je Zeiteinheit in vergleichbaren Werten anzeigen.

BrennstoffirnrfSgerate sowohl wie Dampfmesser sind bekannt. Sie können kontinuierlich zählende Messer sein, bei denen die Umdrehungsgeschwindigkeit ein Maß für den Brennstoffverbrauch und die Dampferzeugung je Zeiteinheit ist; sie können jedoch auch Meßgeräte sein, die lediglich die Menge des Verbrauchs bzw. der Erzeugung je Zeiteinheit in einem gegebenen Augenblick auf einer Skala anzeigen. Das Brennstoffmeßgerät kann den verbrauchten Brennstoff entweder in - Gewichtseinheiten oder in Volumeinheiten oder in Einheiten des Heizwertes anzeigen. Der Dampfmesser kann den verbrauchte© Dampf in Gewichtseinheiten oder in Einheiten des Wärmeirihalts anzeigen.

Mit Hilfe des Brennstoffmessers und Dampfmessers ist es möglich, festzustellen, ob die Verbrennung ides Brennstoffes mit zufriedenstellender Leistung geschieht, d. h. ob in der Anlage eine hinreichende spezifische Verdampfung erzielt wird. Die erhaltenen Resultate ermöglichen es, die Feuerung zu kontrollieren, um etwaige Fehler der An-

lage au entdecken. Es ist jedoch, erwünscht und zweckdienlich, wenn diese Überwachung kontinuierlich, d. h. während des Arbeitens der Anlage, •durchgeführt werden könnte, derart, daß ein momentaner Vergleich der Dampferzeugung und des BrennstofE'verbrauches je Zeiteinheit erreicht werden könnte und die erwünschten Daten 'nicht erst durch nachfolgende Berechnung ermittelt werden müssen.
ίο Gemäß der Erfindung wird eine Vergleichseinrichtung verwendet, .die die Meßresudtate der Messer für den verbrauchten Brennstoff und die Menge des erzeugten Dampfes registriert bzw. aufnimmt und das gegenseitige Verhältnis dieser Werte sichtbar macht ibzw. anzeigt und ihr Verhältnis in sichtbarer Weise aufzeichnet bzw. anzeigt. Die Vergleichseinrichtung kann in verschiedener Weise ausgebildet werden. Notwendig ist jedoch, - daß die Meßresultate der beiden erwähnten Messer, die von der Vergleichseinrichtung registriert werden sollen, in vergleichbaren Werten von den Messern gegeben werden bzw. in vergleichbare Werte übertragen oder umgewandelt werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vergleichseinrichtung besteht aus einem. Differentialgetriebe; das Differentialgetriebe kann mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Art sein. Gemäß der Erfindung werden zwei Elemente eines solchen Differentialgetriebes von den beiden Messern beaufschlagt bzw. .angetrieben oder beeinflußt, während das dritte Element den Verhältnismesser antreibt.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.

Fig. ι stellt eine Ausführungsforan dar, bei der das Differentialgetriebe ein mechanisches Reibungsdifferentiial ist;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung mit einem als Differential wirkenden Waagebalken bzw. Ausgleichshebels tück;

Fig. 3 stellt eine andere Ausfübrungsform dar. Die Kette 1 (Fig. 1) treibt die Welle 2 des Dampfmessers an. Auf dieser Welle 2 sitzt das Dampfzählgerät 3 mit einem Zährmeehanismus, der proportional ,zu der ZaM der Umdrehungen der Welle 2 die Gesamtmenge an erzeugtem. Dampf von einem gegebenen Anfangspunkt an angibt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 2 ist proportional der momentanen Dampferzeugung. Die Welle 2 treibt über die" Reibungsscheiben 4, 5 die Welle 7. Die Welle 7 treibt über die Kegelräder 8 die Welle9,, auf der ein Kettenradio aufgekeilt ist, das über eine Kette 11 das Getrieberad 12 antreibt.

Andererseits treibt die Kette 13 die Wel'le 14 des Brennstoffmessers an. Auf dieser Welle sitzt der=- Brennstoffzähler 15 mit einem Zählmechanismus, der. .proportional zu der Zahl der Umdrehungen .der Welle 14 dieGesamtmenge des verbrauchten Brennstoffes vom Anfangspunkt an angibt. Die Welle 14 treibt mittels der Kette 16 ein Getrieberad 17 an. Die Getrieberäder 12 und 17 sind so geschaltet, daß sie sich in umgekehrter Richtung drehen, während die Übersetzungsverhältnisse der diese Getrieberäder antreibenden Getriebeteile so gewählt s'ind, daß bei einem gegebenen erforderlichen Verhältnis zwischen Dampferzeugung und Brennstoffverbrauch die Zahl der Umdrehungen der Getrieberäder 12 und 17 die gleiche ist.

Die Getrieberäder 12 und 17 wirken als Sonnenräder eines Differentialgetriebes. Diese Sonnenräder tragen Reibscheiben 30 bzw. 31. Diese Scheiben sind im Eingriff mit einem durch Reibung angetriebenen Planetenträger 32. Dieser wird durch die Feder 33 in Kontakt mit den Scheiben

30 und 31 gehalten und von dem· Rahmen 34, der drehbar auf der Achse 18 der Sonnenräder sitzt, getragen.

Die Enden des Rahmens 34 sind mit Gewichten 35, 3^:6 versehen, die schwer genug ausgebildet sind, um' den Rahmen 34 in jeder Stellung im Gleichgewicht zu halten. Wenn die Reibscheiben 30 und

31 nicht .mit der gleichen 'Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung sich· drehen, ist die Reibscheibe 32 bestrebt, sich in Umfangsrichtung der Scheiben 3O₀ 3'i zu bewegen.

Das Lager des einen Schenkels des Rahmens 34 ist als Mutter 37 ausgebildet, die mit dem Schraubengewinde 381, das auf der Achse iS an dieser Stelle befestigt ist, zusammenwirkt.

Wenn also der Rahmen 34 unter der Einwirkung einer ungleichen Geschwindigkeit der Reibscheiben 30 und 31 sich zu drehen beginnt, so ist dies mit einer Verschiebung des Rahmens in Längsrichtung der Achse 18 verbunden. Er schraubt sieh also längs dieser Achse. Inifolge dieser Seitwärtsbewegung beginnt der Radius der Reibscheibe 32, der der Beaufschlagung durch die Reibscheibe 30 entspricht, sich gegenüber dem Radius zu ändern, über den die Reibscheibe 31 wirkt; die Folge ist, daß die Differenz der Geschwindigkeiten der beiden Reibräder 30 und 31 ausgeglichen wird. Infolge dieses Ausgleiches hört in einem, gegebenen Augenblick die Drehung des Rahmens 34 auf. Der Winkel, über den er, gemessen an der Senkrechten, dann gedreht ist, ist ein Maß für den Unterschied der Geschwindigkeit der Reibräder 30 und 3.1 und infolgedessen der Abweichung von dem geforderten Verhältnis zwischen Dampierzeugung und Brennstoffiverbrauch. Die axiale Verschiebung der Reibscheibe 32 ist ebenfalls ein Maß für diese Abweichung.

In der Zeichnung ist das Schraubengewinde 38 als Linksgewinde dargestellt. Von der rechten Seke der Zeichnung aus gesehen dreht sich die Reibscheibe--30 im Uhrzeigersinn und die Reibscheibe 31 im Gegenzeiger sinn. Bei einem verhältnismäßigen Anwachsen des Brennstoffverbrauches dreht sich (von rechts 'betrachtet) der Rahmen 34 im Gegenzeigersinn, d. h. der Planetenträger-31» bewegt sich aus der Zeichnungsebene nach vorn. Die Mutter 37 bewegt sich also nach der linken Seite der Figur. Die in der Zeichnung dargestellte Stellung der .verschiedenen Elemente entspricht also

einem verhältnismäßig zu hohen Brennstoffverbrauch.

Die Winkelstellung des Rahmens 34 wird mit Hilfe des Mitnehmers 39, der drehbar auf der Achse 18 in der Ausnehmung 40 des Gehäuses gelagert ist, gemessen; dieser Mitnehmer 39 geht durch eine Bohrung 41 des Rahmens 34. Die Drehung des Mitnehmers 39 wird über ein Kegelrad 42 auf ein Zahnkranizrad 43 übertragen, das den Zeiger 44 antreibt, der sich längs der Skala 45 bewegt, auf der das Verhältnis zwischen Brennstoffverbrauch und Dampferzeugung abgelesen werden kann oder, wie in dem vorliegenden Fall, der verhältnismäßig- höhere oder niedrigere Brennstoffverbraueh. Die Mittelstellung bei 46 zeigt ein berechnetes Verhältnis zwischen Brennstoffverbrauch und 'Dampferzeugung an.

Man kann auch den Rahmen 34 unbeweglich ausbilden tmd eines der Sonnenräder so einrichten,

so z. B. das Sonnenrad 30, daß es eine Schraubbewegung längs des Getrieberades (12) durchfuhrt. Dieses Sonnenrad wird dann verschoben bis die Geschwindigkeit seines Antriebsstückes (12) der Geschwindigkeit entspricht, die ihm durch die Reibungsscheibe 32 erteilt wird. Die axiale Verschiebung ist ein Maß für das Verhältnis zwischen Brennstoffverbrauch und der Dampferzeugung.

Um die Einrichtung auf verschiedene Bedingungen einstellen zu können, z. B. auf eine Änderung der Qualität des Brennstoffes, ist es 'möglich, auf der Antriebseite eine Einstellvorrichtung einzubauen, ,mittels derer das Übersetzungsverhältnis des antreibenden Elements kontinuierlich (stufenlos) eingestellt werden 'kann. In dem vorliegenden FaIJ wird das dadurch ermöglicht, daß die Reibscheibe 4 verschiebbar auf der Welle 2 des Dampfzählers angebracht ist, derart, daß sie mit" verschiedenen Radien auf die Reibscheibe 5 einwirken kann. Die Einstellung wird mittels der Schraube 50 und Handrad 5.1 durchgeführt. Ein Zeiger 52, der sich um einen festen Zapfen 53 dreht und entlang einer Skala 54 läuft, zeigt die gewünschte Verstellung an.

In Fig. 2 'zeigt der Brennstoffmesser mittels des Zeigers· 101, der sich um einen Zapfen 102- dreht und mit der Sikala 122 zusammenwirkt, die Menge des je Stunde verbrauchten Brennstoffes in Kilogramm an. Der Zapfen 104 des Hebels 103, der sich zusammen mit dem Zeiger 101 dreht, ist mittel-s der Lasche 105 ,mit dem linken Ende 106 des frei schwingenden Hebels bzw. Waagebalkens 107 gelenkig verbunden.

Der Dampfmesser zeigt mittels des Zeigers 108, der sich um den Zapfen 109 dreht und mit der Skala 124 (zusammenwirkt, die Menge des je Stunde erzeugten Dampfes in Kilogramm an. Der Zapfen 111 des Hebels 110, der sich zusammen mit dem Zeiger 108 dreht, ist mittels Lasche 125 mit dem rechten Ende 114 des Hebels 107 gelenkig verbunden.

In dem Punkt 117 des Hebels 107 ist die Treibstange, z. B. Zahnstange 118, drehbar befestigt; diese Treibstange wandelt eine vertikale Bewegung des Punktes 117 in, eine Drehbewegung des Rades; z.B. Zahnrades 119, um, das sich um den festen-Bolzen 120 drehen kann.

Die Drehung dieses Zapfens wird durch den Zeiger 121 auf der Skala 123 angezeigt, auf der das Verhältnis 'zwischen dem je Zeiteinheit erzeugten Dampf und dem in der gleichen Zeiteinheit verbrauchten Brennstoff in Zahlen angegeben ist.

Wenn der Brennstoffmesser und der Dampfmesser so eingestellt sind, daß z.B. bei 1000 kg Brennstoff je Stunde und 10 000 kg Dampf je Stunde die Ausschläge der Zeiger die gleichen sind, und wenn ferner die Hebel 103 und 110 die gleiche Länge haben, während der Zapfen 117 in der Mitte zwischen den Zapfen 106 und 114 liegt, bleibt.der Punkt 117 in vertikaler Richtung so lange-in seiner Stellung, als die. Zeiger 101 und 108 sich über" gleiche Winkel in der gleichen Richtung drehen, d. h. solange das Verhältnis zwischen Dampf und Brennstoff das gleiche bleibt, nämlich 10 000 zu 1000 oder 10 zu 1.

In diesem Fall weist der Zeiger 121 z.B. auf die Zahl 10. Wenn jedoch die Abweichung des Zeigers 108 verhältnismäßig geringer ist, senkt sich der Punkt 117, und der Zeiger 121 dreht sich infolgedessen im Uhrzeigersinn entsprechend einem geringeren Verhältnis von Dampf zu Brennstoff, z. B. von 9 iztl· i, und die Zahl 9 wird infolgedessen auf der Skala 123 angezeigt.

Durch eine Änderung des Hebelverhältnisses, das z. B. erreicht werden kann durch Anbringung der Lasche 125 zwischen den Zapfen 112 und 115 öder zwischen 113 und 116, kann erreicht werden, daß der Punkt 117 bei anderen Verhältnissen von Dampf zu Brennstoff als dem obenerwähnten festgestellt werden kann.

Gewünschtenfalls kann dieses Verhältnis auch durch Band einstellbar gestaltet werden. Eine Verkürzung des Hebelarmes· 110 bewirkt also, daß der Zeiger 108 einen größeren Ausschlag durchlaufen muß als der Zeiger 101, wenn der Punkt 117 und infolgedessen der Zeiger 121 in der gleichen Lage gehalten wird.

Im letzteren Fall ist also das Verhältnis von Dampf zu Brennstoff größer, z. B. 11 zu 1, und der Zeiger 121 stellt sich auf die Zahl nein, wenn die zwei Zeiger 101 und 108 auf ο oder auf Zahlen in einem Verhältnis von n zu 1 sich einstellen.

Es ist klar, daß diese Einstellungen durch Hand auf verschiedene Weise ausgebildet werden können und an verschiedenen Stellen, des Mechanismus.

In Fig. 3 treibt der Brennstoffmesser die Welle 201. Auf dieser Welle ist der BrennstofEzähler 20:2 montiert. Die Welle 201 treibt über das Getriebe 204, 20'5 die Hauptwelle 206 mit der Reibungsscheibe 207 an. Diese Reibungsscheibe wird durch die Druckfeder 203 gegen die Reibungs scheibe 216 gedrückt.

Die Reibscheibe 216 bildet zusammen "mit der an ihr befestigten Hülse 217 eine- Mutter" auf der Schraubenspindel' 214. Die "Schraubenspindel 2Ί4 ist einstückig mit der anderen Hauptwelle 213. Die Schraubenspindel und die Mutter bilden beim

Antrieb in derselben !Richtung ein Schraubendifierential.

Die Welle 210 mit dem Dampfeähler 209 und dem Kegelrad 221 wird von dem Dampfmesser amgetrieben. Das Kegelrad 2121 treibt das Kegelrad 222 auf der Hauptwelle 213, auf der die Schraubenspindel 214 befestigt ist.

Die Drehrichtunig der Scheibe 207 und der Gang der Schraubenspindel· 214 sind so gewählt, daß die

Reibscheibe 216 beim Drehen um die Schraubenspindel 214, wenn diese unbewegt bleibt, entlang dieser Schraubenspindel nach der Mitte der Scheibe 207 verschoben wird, wo die Reibscheibe 216 anhält.

Wenn die Hauptwelle 213 mit der Schraubenspindel 214 'bewegt wird, wird die Mutter 217 entlang der Schraubenspindel 214 verschoben, derart, daß die Reibscheibe 2116 wieder durch die Reibscheibe 207 angetrieben wird, bis sie wieder mit

der gleichen .Geschwindigkeit wie die Schraubenspindel 2114 rotiert.

Die Verschiebung der Scheibe 216 von dem Zentrum der Scheibe 207, die auf diese Weise.-bewirkt wird, ist ein Maß für das Geschwindigkeitsverhält-

nis zwischen Brennstoffzähler und Dampfzähler. Dieses Verhältnis kann mittels eines Zeigers auf einer Skala auf direkte oder indirekte Weise zur Ablesung angezeigt werden. In der Ausführungsform der Fig. 3 /wird dies dadurch ermöglicht, daß

die Mutter 217 Ringizä'hne trägt bzw. eine ganglose Schraube. Diese Zähne kämmen mit dem. Zahnrad 218, das den Zeiger 219 über eine· Skala 220 bewegt, auf der das Verhältnis abgelesen werfen kann. Zahlreiche andere Ausführungsformen sind möglich.

Die oben angegebenen Verhältnisse zwischen dem erzeugten Dampf und dem verbrauchten Brennstoff können naturgemäß Verhältnisse zwischen Gewichtseinheiten, zwischen Wärmeinhalt auf der einen Seite und Wärmewerten auf der anderen Seite, oder Verhältnisse zwischen anderen entsprechenden Werten von Dampf und Brennstoff sein.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Überwachungseinrichtung für eine mittels Feuerung (betriebene Dampferzeugungsanlage mit einer Meßeinrichtung für die Menge des verbrauchten Brennstoffes und einer Meßeinrichtung für die Menge des erzeugten Dampfes, die in vergleichbaren Werten die momentanen Werte der Mengen von Brennstoff und Dampf je Zeiteinheit anzeigen, gekennzeichnet durch eine Vergleichungsemrichtung, die die beiden Meßresultate aufnimmt und ihr Verhältnis' sichtbar anzeigt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichungseinrichtung aus einem Differentialgetriebe besteht, dessen zwei Elemente von den beiden Meßinstrumenten beeinflußt werden, während das

dritte Element die Anzeigevorrichtung für das Verhältnis der Meßwerte antreibt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe zwischen einem der ersterwähnten Elemente und dem dritten Element oder der Antrieb eines der ersterwähnten Elemente mit einem veränderbaren Antrieb ausgebildet ist, der proportional der Stellung des dritten Elements derart geändert werden kann, daß das dritte Element stillsteht,

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe als mechanisches Reibungsdifferential ausgebildet ist, dessen zwei Sonnenräder durch die beiden Meßtvorric'htungen mit einer ihren Meßresultaten, proportionalen Geschwindigkeit angetrieben werden, während der Planetenträger in der axialen Richtung im· Verhältnis¹ zu den Sonnenrädern drehbar ist, mit einer durch diese Dre-■hung bewirkten Änderung des Verhältnisses der Betriebsradien, mit denen das Planetenrad oder die Planetenräder mit den zwei Sonnenrädern zusammenwirkt bzw. wirken.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des PIaneteiiträgers in der axialen Richtung im Verhältnis zu den Sonnenrädern abhängt von seiner Winkeldrehung um die Achse der Sonnenräder.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch .gekennzeichnet, daß der Planetenträger in jeder Stellung im Gleichgewicht auf einer stationären, mit den Sonnenrädern gleichachsigen Schraubenspindel ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Bewegung in der axialen Richtung im Verhältnis zu den Sonnenrädern oder die Winkeldrehung des Planetenträgers die Stellung des Anzeigers für das Verhältnis der Meßwerte bestimmt.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe ein Schraubendifferential ist, dessen Schraubenspindel und Mutter durch die beiden Meß- i°5 instrumente mit einer den Meßergebnissen pro- ; portionalen Geschwindigkeit angetrieben werden, wotbei eines dieser Antriebsräder ein -Reibungsgetriebe mit veränderlicher Übersetzung darstellt, das gesteuert wird durch die axiale Stellung des auf diese Weise angetriebenen Elements (Schraubenspindel oder Mutter) und wobei diese axiale Stellung ein Maß für . das gewünschte Verhältnis ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. das Differentialgetriebe aus einem Waagebalken bzw. frei schwingenden Hebel besteht und die Lage von zwei Punkten böstimimt wird durch die beiden Meßinstrumente, während die Lage des dritten Punktes die Stellung des Anzeigers für das Verhältnis bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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