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Dampferzeuger mit Regelung der Menge des Arbeitsmittels Die Erfindung
bezieht sich auf Dampferzeuger, bei denen die Menge des -Arbeitsmittels nicht nur
in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Dampfes, sondern auch von einer Betriebsgröße
geregelt wird. Sie besteht darin, daß das Arbeitsmittel, in Teilmengen unterteilt,
einzeln nebeneinandergeschalteten, aus je einem Strang bestehenden Rohren zugeführt
und die gesamte Arbeitsmittelmenge in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Dampfes
in der Dampfsammelleitung und eine den einzelnen Rohren jeweils zugeführte Teilmenge
in Abhängigkeit von einer der Teilmenge zugehörigen Betriebsgröße geregelt wird.
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Es ist bekannt, Dampferzeuger, denen das Arbeitsmittel ungeteilt an
einer einzigen Stelle zugeführt und ebenso an einer einzigen Stelle als Dampf entnommen
wird, so zu regeln, daß die Speiseflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Temperatur
und von der Menge des erzeugten Dampfes verändert wird. Wenn das Arbeitsmittel,
in einzelne Teilmengen aufgeteilt, mehreren nebeneinandergeschalteten Rohrsträngen
zugeführt wird, entstehen dadurch Schwierigkeiten, daß durch einzelne Rohrstränge
mehr Arbeitsmittel fließt als durch andere, so daß das Arbeitsmittel in verschiedenen
Rohrsträngen nicht gleichmäßig beheizt wird und schließlich einzelne Rohrstränge
Schaden leiden können.
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Es sind auch schon Dampferzeuger bekanntgeworden, bei denen 'das Arbeitsmittel
durch eine Anzahl nebeneinandergeschalteter Rohrstränge hindurchgeführt wird und
die einzelnen Teilmengen neben einer Regelung der gesamten Arbeitsmittelmenge in
Abhängigkeit von der Menge des erzeugten Dampfes geregelt werden. Dampferzeuger
dieser Art haben den Nachteil, daß die Vorgänge der Zustandsänderung durch eine
solche Regelung nicht erfaßt werden und somit nicht vergleichmäßigt werden können.
Daher können sowohl Druck wie Temperatur des erzeugten Dampfes Schwankungen unterliegen,
die unter dem Einfluß der getrennten Regelung der einzelnen Teilmengen noch begünstigt
werden.
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Dieser Nachteil soll beim Dampferzeuger nach der Erfindung dadurch
vermieden werden, daß neben der Regelung der einzelnen Teilmengen die ganze Menge
der Speiseflüssigkeit noch in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Dampfes in der
Dampfsammelleitung geregelt wird. Die Vorgänge beim Dampferzeuger nach der Erfindung
werden also nicht nur in den einzelnen Rohrsträngen unter sich gleichgehalten, sondern
auch in der Weise vergleichmäßigt, daß der Zustand des Dampfes keinen Schwankungen
mehr unterliegt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht dargestellt. Es ist: Fig. i ein Längsschnitt durch einen Dampferzeuger
nach der Erfindung und Fig. 2 eine Einzelheit eines solchen Dampferzeugers im Schnitt.
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Die Speisepumpe i fördert das flüssige Arbeitsmittel aus dem Behälter
2 durch die
Speiseleitung 3 in die einzelnen nebeneinandergeschalteten
Rohre. .4 des Dampferzeugers. Das Arbeitsmittel strömt nach der Verdampfung und
Überhitzung in den Rohren durch eine gemeinsame Dampfleitung 5 nach den in der Zeichnung
nicht veranschaulichten Verbrauchsstellen. Die Beheizung der Rohre erfolgt gleichmäßig
für alle Rohre durch einen Brenner 6, dem in üblicher Weise Brennstoff und die zur
Verbrennung notwendige Verbrennungsluft zugeführt werden. Die bei der Beheizung
entstehenden Abgase können durch den Kanal ? nach weiteren Verbrauchsstellen oder
unmittelbar ins Freie geleitet werden.
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Die durch die einzelnen Rohre 4 geführte Arbeitsmittelmenge wird nicht
nur in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Dampfes, z. B. von einer in der
gemeinsamen Dampfleitung 5 angeordneten Temperaturaufnehmervorrichtung 8, sondern
auch in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des in den einzelnen Rohren 4 strömenden
Arbeitsmittels, z. B. von in den einzelnen Rohren 4 angeordneten, auf einen Druckunterschied
ansprechenden Aufnehmervorrichtungen g, geregelt, Die Impulse der Temperaturaufnehmervorrichtung
8 und der Druckaufnehmervorrichtungen g werden miteinander vereinigt über die Servomotoren
io auf die Drosselvorrichtungen iz übertragen.
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Der von der Temperaturaufnehmervorrichtung 8 durch die Leitung 12
nach dem Umformer 13 geleitete Impuls stellt-. in der für die Steuerflüssigkeit
bestimmten Leitung 14 bei höher werdender Dampftemperatur einen höheren Druck ein,
so daß der Kolben 15 im Zylinder 16 entgegen der fi'irkung der Feder 17 gehoben
wird und .durch die Hebel 18 sowie die Gestänge ig auch die Steuerschieber 2o aufwärts
bewegt werden. Durch dieses Verstellen der beiden Steuerschieber 2o wird der durch
die Öffnungen 21 zugeführten Druckflüssigkeit der Weg nach den Leitungen 22 freigelegt,
so daß durch Übertragung der Servomotoren io der Durchflußquerschnitt an den Drosselvorrichtungen
ii vergrößert wird. Die anfänglich diese Regelbewegung einleitende Temperaturerhöhung
des durch die Leitung 5 abströmenden Dampfes wird durch die vermehrte Zufuhr von
Speiseflüssigkeit wieder aufgehoben. Die Temperatur fällt auf den üblichen Betrag
zurück.
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Bei einem Sinken der Temperatur in der Leitung 5 erfolgt ein entsprechender
Regelvorgang, jedoch im umgekehrten Bewegungssinn, so daß der Durchflußquerschnitt
der Drosselvorrichtungen ii verkleinert wird.
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Die Kolben 23 der Steuervorrichtungen g stehen unter dem Einfluß des
Unterschiedes der Drücke am Einlaß und am Auslaß der Rohre 4. Wenn die durchfließende
Arbeitsmittelmenge sich vergrößert, nimmt auch dieser Druckunterschied infolge der
vergrößerten Reibung an den Rohrwandungen zu, so daß die Kolben 23 entgegen der
Wirkung der Federn 24 abwärts sich verschieben und durch die Gestänge 25, die Hebel
18 und die Gestänge ig die Steuerschieber 2o im Sinne einer Druckverminderung in
den Leitungen 22 verstellen. Die in diesen Leitungen eingeschlossene Steuerflüssigkeit
kann dabei durch die Öffnungen 26 in den Ablauf gelangen, wodurch unter Wirkung
der Servomotoren io die Drosselvorrichtungen ii so verstellt werden, daß deren Durchflußquerschnitt
verkleinert wird. Die zu Beginn dieser Regelbewegung den Impuls erteilende Erhöhung
der durch die Rohre 4 strömenden Arbeitsmittelmenge wird somit auf das für den Betrieb
gewünschte Maß wieder zurückverstellt.
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Eine Verminderung der durch die Rohre 4 strömenden Arbeitsmittelmenge
hat einen geringeren Druckunterschied zur Folge, durch welchen in entsprechender
Weise, jedoch mit umgekehrten Regelbewegungen, die Drosselvorrichtungen 2i geöffnet
werden, so daß die die Regelbewegung einleitende verringerte Arbeitsmittelmenge
wieder auf das für den Betrieb übliche Maß gesteigert wird.
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Diese gesamte, durch die Hebel 18 in Zusammenhang stehende Temperatur-
und Druckregelung steuert dabei den Durchflußquerschnitt der Drosselvorrichtungen
ri derart, daß die Temperatur des aus dem Erzeuger ausströmenden Dampfes unveränderlich
bleibt und durch die einzelnen Rohre 4 unter sich stets gleich große Arbeitsmittelmengen
fließen. Es werden dadurch nicht nur Temperaturschwankungen im erzeugten Dampf,
sondern auch eine ungleichmäßige Belastung der einzelnen Rohre vermieden. Wenn eine
Mehrzahl von Rohren ungleichförmig beheizt wird, kann eine dieser Ungleichförmigkeit
entsprechende Veränderung der durch die Rohre strömenden Arbeitsmittelmenge angezeigt
erscheinen. Zu diesem Zweck können die auf den Druckunterschied ansprechenden Aufnehmervorrichtungen
g, wie in Fig. 2 gezeigt, in bekannter Weise so ausgeführt sein, daß die Spannung
der den Kolben 23 belastenden Feder 24 geregelt werden kann. Hierdurch wird die
Größe der in Abhängigkeit von den über die Öffnungen 27 und 28 aus dem Rohrsystem
des Erzeugers übermittelten Drücke stehenden Verschiebungen des Gestänges 25 verändert.
Durch die Veränderung der Größe dieser, Verschiebebewegungen werden auch die von
den Servomotoren io auf die Drosselvorrichtungen ii ausgeübten Verschiebungen in
ihrer Größe verändert, wodurch die durch den Druckabfall erreichten Berichtigungen
in der zugeführten Flüssigkeitsmenge der Beheizung der einzelnen Rohre entsprechend
eingestellt werden können.
Zum Ändern der Spannung der Federn 24
(Fig. z) ist ein Bolzen 32 mit einem der Federschraube entsprechenden Schraubengewinde
vorgesehen. Durch Drehen dieses Bolzens 32 kann die freie Länge der Schraubenfeder
2,4 verändert werden. Die Mittellage des Gestänges 25 und damit die vom Regler einzustellende
Arbeitsmittelmenge können durch eine mit einem Handrad versehene, in das Joch 3z
eingeschraubte Gewindehülse 33 verändert und den jeweiligen Verhältnissen gemäß
eingestellt werden. Durch den Bolzen 32 und die Schraubenhülse 33 kann also die
Regelung derart getroffen werden, daß in den einzelnen Rohren auch bei ungleichmäßiger
Beheizung bei jeder Belastung ein Dampf von gleichmäßiger Temperatur erzeugt wird.
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Gegebenenfalls können an der Temperaturaufnehmervorrichtung 8, an
dem Umformer 13
oder an dem anschließenden Zwischenservomotor 16 Vorrichtungen
vorgesehen werden, durch welche die von der Regelungsvorrichtung einzuregelnde Dampftemperatur
dem jeweiligen Betrieb gemäß eingestellt werden kann. Selbstverständlich können
von dem gemeinsam abgeführten Dampf auch Steuerimpulse in Abhängigkeit von anderen
Zustandsgrößen, z. B. vom Druck oder von dem spezifischen Volumen, erteilt werden.
Von dem durch die einzelnen Rohre strömenden Arbeitsmittel können ebensogut auch
andere Betriebsgrößen, beispielsweise ihr Gewicht, ihre Strömungsgeschwindigkeit,
zur Ableitung eines Impulses verwendet werden. Die Durchströmvorrichtung für die
Regelung der durch die einzelnen Rohre strömenden Arbeitsmittelmenge kann gegebenenfalls
-auch im Rohr selbst oder am Auslaß desselben angeordnet sein.
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Die den einzelnen Rohren zugeführte Arbeitsmittelmenge kann natürlich
auch durch Veränderung an Überströmvorrichtungen, welche einen Überschuß an Speiseflüssigkeit
wieder ins Freie abfließen lassen, oder durch Veränderung der den einzelnen Rohren
zugeordneten Speisevorrichtungen geregelt werden. Vorteilhafterweise wird zum Erzeugen
eines von einer Betriebsgröße abhängigen Impulses der Unterschied der Drücke zu
Beginn und am Ende der Erhitzerzone der Rohre verwendet. Gegebenenfalls können an
den einzelnen Rohren auch andere Betriebsgrößen, beispielsweise der Druckunterschied
in einem Venturirohr oder einer Stauscheibe, aufgenommen werden, ebensogut wie in
der abführenden Dampfleitung an Stelle der Temperatur auch der Druck oder der Druck
und die Temperatur zum Erzeugen eines Regelimpulses verwendet werden können.
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In den Regelvorrichtungen können natürlich beliebige Rückführungen
vorgesehen werden, welche die eingeschalteten Verstellungen nach erreichter Regelung
wieder rückführen, um Schwankungen im Betrieb zu verhindern. Diese Wirkung kann
durch eingeschaltete Bremsen noch unterstützt werden. Bei kleineren Ausführungen
kann alsdann eine unmittelbare Übertragung -der Impulse durch mechanische Gestänge
von den Aufnehmervorrichtungen auf die zu regelnden Vorrichtungen erfolgen. Schließlich
können anstatt hydraulischer auch elektrische Übertragungen und elektrisch getriebene
Servomotoren angewendet werden.