DE259968C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 259968 KLASSE 24«. GRUPPE

BRUNO BASARKE in DRESDEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Juni 1912 ab.

Die Erfindung .bezieht sich auf einen selbsttätigen Zugregler für Feuerungen u. dgl., in denen die strömenden Gase während des Betriebes Druckschwankungen unterworfen sind. Derartige Druckschwankungen stören den Betrieb und müssen daher ausgeglichen werden. Dies ist besonders wichtig bei Feuerungsanlagen, bei denen durch die Verzehrung und das Aufschütten von Brennstoff verhältnismäßig

ίο starke Änderungen des Zuges eintreten, wodurch nicht nur starke ■ Wärmeschwankungen, sondern auch unvollständige Verbrennungen und eine unwirtschaftliche Ausnutzung der Brennstoffe entstehen.

Für Feuerungen sind deshalb selbsttätige Zugregelungseinrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen entweder durch die Änderungen des von der Feuerung erzeugten Druckes, und zwar des Dampfdruckes in einem Kessel oder des Unterdruckes der Feuerungsabgase selbst oder durch die Veränderungen in der Zusammensetzung der Rauchgase ein Stellglied bewegt wird, das eine relaisartig wirkende Treibvorrichtung beeinflußt, die einen Zugschieber oder anderen Regelungskörper entsprechend der Druckänderung so verstellt, daß die Druckänderung aufgehoben wird. Dabei ist die Steuervorrichtung des Relais so eingerichtet, daß sie während der Verstellung des Regelungskörpers in die Mittellage zurückgeführt wird, um bei erneuter Druckänderung eine weitere Verstellung des Regelungskörpers zu ermöglichen. Bei diesen bekannten Einrichtungen bewirkt aber die Verstellung des Regelungskörpers nach kurzer Zeit infolge der erzeugten Zustandsänderung in der Feuerung wieder eine Druckänderung im entgegengesetzten Sinne, durch die das Relais dann wiederum beeinflußt und der Regelungskörper wieder zurückgestellt wird, und zwar bevor der vorher beabsichtigte Zustand noch die volle Wirkung geschaffen hat. Infolgedessen pendelt der Regelungskörper zwischen den beiden Endstellungen hin und her.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Unvollkommenheit. Zu diesem Zweck wird das Stellglied derart mit dem Steuerglied in Verbindung gebracht, daß es nach Beeinflussung des Steuergliedes unabhängig von diesem in die eingestellte Mittellage zurückkehren kann, ohne das Steuerglied dabei zu beeinflussen, und erst nach erneuter Bewegung aus der Mittellage heraus das Steuerglied wieder verstellt.

Dies kann beispielsweise durch eine Hilfssteuerung geschehen, die das Hauptsteuerglied bei der Rückkehr des Stellgliedes im Sinne dieser Bewegung mitnimmt, so daß die Hauptsteuerung gleichzeitig mit dem Stellglied in die Mittellage zurückkehrt, ohne den Schieber dabei zu verstellen.

Angenommen, es handele sich um die Regelung eines Druckes von 10 mm Wassersäule in einem Feuerungszuge. Sinkt dieser Druck z. B. durch Aufschütten von Kohle auf 6 mm und ebenso das von dem Druck beeinflußte Stellglied (beispielsweise ein Schwimmer) um den gleichen Betrag, so wird das vom Stellglied beeinflußte Relais so in Gang gesetzt, daß es den Zugschieber um ein entsprechendes Maß öffnet.

Dann tritt mehr Verbrennungsluft in die Feuerung, und der Unterdruck im Zuge steigt, wodurch auch das Stellglied entsprechend zurückbewegt wird. Während nun bei den bekannten !

Vorrichtungen beim Wiedersteigen des Stellgliedes das in die Mittellage zurückgekehrte Relais von neuem beeinflußt wird, bleibt bei der Anordnung gemäß der Erfindung das Steuerglied oder Relais so lange unbeeinflußt, bis das

ίο Stellglied wieder die ursprüngliche Höhe entsprechend io mm Unterdruck erreicht hat, also um den vorher gefallenen Betrag von 4 mm wieder gestiegen ist. Erst wenn dieser Beharrungszustand durch erneute Druckänderung nach oben oder unten wieder gestört wird, findet wiederum eine Beeinflussung des Relais statt. Letzteres kann entweder mechanischer oder elektrischer Art sein.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine selbsttätige Zugregelungsvorrichtung für Feuerungen schematisch dargestellt. Fig. ι zeigt eine Anordnung zur Zugregelung mittels eines elektrisch wirkenden Relais, Fig. 2 eine ähnliche Anordnung mit Beeinflussung der Steuerung durch Kesseldampf; Fig. 3 bis 5 zeigen die Steuerung der Fig. 2 in vergrößertem Maßstabe in drei verschiedenen Stellungen.

Dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Aufgabe zugrunde, den Zug einer Feuerung durch die Änderungen des Kohlensäuregehaltes der Rauchgase mittels elektrischer Steuerung eines Rauch- oder Zugschiebers zu regeln. Im Fuchs u ist ein Zugschieber ζ angeordnet, der von einer Seiltrommel d je nach deren Drehrichtung gehoben oder gesenkt wird. Die Trommel d wird mittels eines Schneckenrades f von einem umkehrbaren Elektromotor h angetrieben. Von diesem führt eine Leitung k zur Kraftquelle c, und ferner gehen zwei Leitungen i i' zu den Anschlußstücken 1 bzw. 2 einer als Steuerglied dienenden dreh- und verschiebbaren Welle n. Diese Welle besitzt an ihrem anderen Ende ein Gewinde 3, auf dem ein mit Innengewinde versehenes Kettenrad w sitzt, und zwar derart, daß es gegen Verschiebung in der Längsrichtung der Welle η gesichert ist. Dieses Kettenrad wird durch eine Kette t von einem auf der Trommelwelle e sitzenden Kettenrad χ angetrieben, wenn die Welle e mit der Trommel- d gedreht, also der Schieber ζ verstellt wird. Durch die Drehung des Kettenrades w in der einen oder anderen Richtung wird die Welle η der Länge nach im entsprechenden Sinne verschoben. An den Anschlußstücken 1,2 der Welle η befindet sich je ein Kontaktarm a bzw. a!', mit denen zwei an einer Stange 0 sitzende Kontakte p bzw. q derartig zusammenwirken, daß beim Verschieben der Stange 0 nach links der Kontakt p gegen den Kontaktarm a, beim Verschieben der Stange nach rechts der Kontakt q gegen den Kontaktarm a' trifft und dadurch entweder die Leitung * oder die Leitung i' an den Motor h angeschaltet · wird, wodurch dieser in der einen oder anderen Drehrichtung umläuft.

Die Verschiebung der Stange 0 erfolgt durch die Änderungen in der Zusammensetzung der Rauchgase mittels einer Vorrichtung, durch die das infolge der geänderten Zusammensetzung der Gase geänderte spezifische Gewicht dazu benutzt wird, Druckunterschiede zu erzeugen und diese auf einen nachgiebigen Körper, eine Membran m, einwirken zu lassen. Die Membran m ist dann mit der Kontaktstange 0 verbunden, und beide Teile zusammen bilden das Stellglied, das das aus der Kontaktvorrichtung, der Welle η und dem Motor h nebst Getriebe bestehende Relais beeinflußt.

Die Membran befindet sich in einem Behälter 4, dessen Innen raum sie in zwei Einzelräume 5 und 6 teilt, und dessen Wandungen die Stange 0 verschiebbar durchdringt. Der Raum 5 steht durch ein Rohr 7 mit einer Pumpe 8, der Raum 6 durch ein Rohr 9 mit einer Pumpe 10 in Verbindung. Letztere ist an ihrem Saugventil durch eine Leitung 11 mit dem Fuchs u verbunden, während die Pumpe 8 am Saugventil durch einen Stutzen 12 mit der Außenluft in Verbindung steht. Werden die beiden Pumpen in Betrieb gesetzt, so saugt die Pumpe 8 Luft an und drückt diese in den Raum 5, während die Pumpe 10 aus dem Fuchs u ständig gewisse Mengen der Rauchgase in den Raum 6 fördert. Der Raum 5 besitzt eine Ausströmungsdüse 13, der Raum 6 eine Ausströmungsdüse 14. Durch diese Düsen strömen die in den Raum 5 gedrückte Luft und die in den Raum 6 gedrückten Rauchgase mit einer gewissen Geschwindigkeit aus und erzeugen dadurch in den Räumen 5, 6 Drucke, die in einem bestimmten Verhältnis zu den spezifischen Gewichten der Gase stehen. Im Raum 5 wird der Druck der Luft stets gleichbleiben, während sich im Raum 6 der Druck je nach de,m Kohlensäuregehalt der Rauchgase ändert, und dieser veränderte Druck bewirkt dann mittels der Membran m eine Verschiebung der Kontaktstange 0. Solange also die Pumpen arbeiten, steht die Membran m ständig unter dem Einfluß des Kohlensäuregehaltes der Rauchgase und wird genau nach dessen Veränderung bewegt.

Auf der Welle η befindet sich noch eine Hilfssteuerung, die aus zwei Anschlußstücken 15, 16 nebst Kontaktarmen b, b' und einem auf der Welle sitzenden Schneckenrade w', das durch einen zweiten Motor ti angetrieben wird, besteht. Die Welle η ist in der Nabe des Schneckenrades w' längsverschiebbar, aber nicht drehbar. Der Motor ti ist einerseits durch die Leitung ti an die Leitung k der Kraftquelle c angeschlossen, andrerseits durch die Leitungen r, r' mit den

Anschlußstücken 15, 16 verbunden.. Je nach- ! dem die Kontakte p, q mit den Kontaktarmen b oder ¥ zusammentreffen, läuft der Motor h' in der einen oder anderen Richtung um.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Tritt eine Veränderung des Kohlensäuregehaltes der Rauchgase ein, so ändert sich auch der Druck in der Kammer 6, und es findet nun eine Verschiebung der Stange 0 mit den Kontakten p, q statt, wodurch die Treibvorrichtung h in Gang gesetzt wird, die nun den Zugschieber ζ in der Richtung bewegt, daß durch die damit veränderte Luftzufuhr eine Veränderung des spezifischen Gewichtes der Rauchgase im gewünschten Sinne herbeigeführt wird. Gleichzeitig wird aber durch die Bewegung der Treibvorrichtung auch die Steuerwelle η entgegengesetzt verschoben, so daß der Kontakt p, α bzw. q, a' wieder gelöst wird und die Treibvorrichtung h nach kurzem Lauf wieder zum Stillstand kommt.

Ist die durch die kurze Verstellung des Zugschiebers veränderte Luftzufuhr noch nicht genügend, um das spezifische Gewicht der Rauchgase entsprechend zu beeinflussen, wird also die Membran m noch weiter in gleichem Sinne aus ihrer Mittellage entfernt, so wird ein nochmaliger Kontakt p, α bzw. q, a' und eine weitere Verstellung des Zugschiebers erfolgen, und zwar so lange, bis durch die veränderte Luftzufuhr wieder eine entgegengesetzte Veränderung im spezifischen Gewicht der Rauchgase hervorgerufen wird. Ist dieser Fall eingetreten, nähert sich also das spezifische Gewicht der Rauchgase wieder dem normalen Mittelwert, so wird auch die Membran m wieder nach der Mittellage zurückkehren.

Damit nun aber der Zugschieber nicht wieder ebenfalls seine Stellung verändert, also einen Antrieb in entgegengesetzter Richtung erhält, tritt die Hilfssteuerung in Wirkung. Wenn z. B. zuerst ein Kontakt p, α gegegeben war, so wird jetzt ein Kontakt p, b eintreten, bevor durch einen Kontakt q, a' der Zugschieber durch die Treibvorrichtung wieder < zurückbewegt werden kann. Dieser Kontakt p, b der Hilfssteuerung bewirkt nämlich einen Stromschluß p, b, r, h'', k', k, m, durch welchen die Hilfstreibvorrichtung V betätigt wird (links- oder rechtsläufig); durch letztere wird der Steuerwelle η eine geringe Drehung erteilt, und diese Drehung bewirkt, da das von der Haupttreibvorrichtung h abhängige Kettenrad w feststeht, eine Verschiebung der Steuerwelle n, durch welche der Kontakt p, b wieder gelöst wird und die Hilfstreibvorrichtung wieder zum Stillstand kommt. Damit ist aber auch das Kontaktstück a' aus dem Bereich der Feder q wieder entfernt. Das Kontaktstück p trifft bei der Rückbewegung der Membran m in die Mittellage die Kontaktfeder b früher als das Kontaktstück q die Feder a', weil die Entfernungen p-a und q-a' etwas größer sind als die Entfernungen p-b und q-b'.

Dieses Spie] wiederholt sich, bis die Membran m ihre Mittellage erreicht hat. In dieser Stellung wird die Kontaktfeder b mittels Armes s durch einen festen Stift y etwas abgebogen, so daß bei einer weiteren Veränderung der Membran nach rechts nicht mehr die Feder b der Hilfssteuervorrichtung, sondern nunmehr die Feder«' der Hauptsteuervorrichtung berührt wird und damit ein Stromschluß entsteht, der den Zugschieber in entgegengesetzter Richtung bewegt. Bei umgekehrter Bewegung der Membran findet der gleiche Vorgang mit der Kontaktfeder V und dem Arm s' durch den festen Stift y' statt. Die Arme s s' der Kontaktfedern b V sind etwas nach oben gewölbt, und zwar so, daß ihre Scheitelpunkte höher liegen als die Unterkanten der festen Stifte y y'. Werden die Kontaktfedern b b' nun gegen diese festen Stifte bewegt, so legen sich die Arme s s' unter die Stifte y y' und werden durch diese bei fortschreitender Bewegung nach unten gedrückt. Dadurch werden aber die Kontaktfedern b V seitwärts abgebogen und mit ihren oberen Enden von den Kontaktstücken p bzw. q weiter entfernt, wie auf der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. .

Durch diese Vorrichtung ist erreicht, daß der Zugregelungskörper selbsttätig nach dem Kohlensäuregehalt der Rauchgase eingestellt wird, daß ferner in der Bewegung des Zugregelungskörpers eine gewisse Stetigkeit und Ruhe eintritt, da er nach erfolgter Veränderung der Stellung und damit veränderter Luftzufuhr so lange in der neuen Stellung verbleibt, bis eine Veränderung des Kohlensäuregehaltes über das Normale hinaus eine neue Veränderung der Luftzufuhr durch Veränderung der Zugschi eberstellung verlangt.

Die jeweilige Stellung des Zugschiebers ist dabei vollkommen unabhängig von der Stellung der Steuerungsglieder und ebenso von der der Membran in, da bei großer zu verbrennender Kohlenmenge die Membran ihre Mittellage bei anderer Stellung des Zugschiebers einnehmen wird, als wenn die zu verbrennende Kohlenmenge nur gering ist.

An Stelle der bei dem Ausführungsbeispiel gewählten elektrischen Treibvorrichtungen kann auch irgendeine andere mit Preßluft, Druckwasser, Dampf usw. betriebene treten, die durch dafür geeignete Steuerorgane in gleicher Weise betätigt wird.

Bei Kesselfeuerungen mit stark schwankendem Dampfbedarf kann Wert darauf gelegt werden, die Luftzufuhr nach dem wechselnden Dampf bedarf zu regeln. Hierfür eignet sich eine Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Hilfsmaschinen h und h' werden hier durch

den Dampf betrieben und sind zweckmäßig Dampfturbinen. Als Steuerglied dient dann eine Dampfsteuerung, die aus einem Schieberkasten K, einem mit der Welle η verbundenen Kolbenschieber N und einem in letzterem beweglichen, hohlen Kolbenschieber ο besteht. Die im Schieber N befindlichen Kanäle a, a!', b, V entsprechen den in gleicher Weise bezeichneten Kontaktfedern der Fig. ι und die Kanäle ft, q

ίο den ebenso bezeichneten Kontakten. Ferner sind noch die Steuerkanten 17 und 18 vorhanden. Die Rohre i, i', k, k' entsprechen den ebenso bezeichneten elektrischen Leitungen der Fig. 1. Die mit dem Kolbenschieber 0 verbundene Membran m ist auf der einen Seite dem Druck des Kesseldampfes ausgesetzt, der ihr durch das Rohr 19 zugeführt wird, während sie auf der anderen Seite unter dem Gegendruck einer im Standrohr 20 befmdlichenQuecksilbersäule steht.

An Stelle der letzteren kann auch eine Federspannung o. dgl. als Gegendruck benutzt werden. Bei einer Veränderung der Kesselspannung wird dann die Membran m nach links oder rechts bewegt, und sie verschiebt dann den Steuerschieber 0. Ist die in Fig. 2 gezeichnete Stellung der Ruhezustand, in dem alle Kanäle geschlossen sind, so wird bei einer Bewegung der Membran nach links der Schieber 0 eire Verschiebung nach rechts erhalten (Fig. 3), durch die eine Verbindung der Kanäle ft, α und i hergestellt wird, so daß die Turbine h angetriewird. Da mit dem von der Turbine verstellten Zugschieber ζ gleichzeitig der Hilfsschieber N entgegengesetzt wie der Hauptschieber 0 bewegt wird, so geht ersterer in die Stellung der Fig. 4 über, in der die Kanäle ft und i wieder getrennt sind, und der Antrieb hört auf. Geht die Membran m nach rechts zurück, so wird der Schieber 0 wieder nach links bewegt (Fig. 5), und bevor jetzt eine Verbindung der Kanäle a' und i' eintreten kann, gibt die Steuerkante 18 den Kanal b' frei, und nun verschiebt die Hilfsturbine h' mittels des Schneckenrades w' den Hauptschieber N nach links, bis beide Schieber wieder in die Grundstellung der Fig. 2 zurückgekehrt sind. In entsprechender Weise erfolgen . die Vorgänge bei anfänglicher Bewegung der Membran nach rechts, wobei die zur Hilfsturbine h' führende Leitung k durch die Steuerkante 17

freigegeben wird. In der Mittelstellung sind die 50 Kanäle b und V ohne Verbindung mit den Leitungen k bzw. k', so daß bei einer weitergehenden Bewegung des Schiebers 0 erst wieder eine Verstellung des Rauchschiebers ζ stattfinden muß, bevor die Hilfsturbine h' Antrieb er- 55 halten kann.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Zugregler mit Steuerung des Regelgliedes durch eine sich selbst in die Mittellage zurückführende relaisartige Treibvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (m, 0) mit dem Steuerglied (n, a, a'J in derartiger Verbindung steht, daß das Stellglied nach Beeinflussung des Steuergliedes unabhängig von diesem in die eingestellte Mittellage zurückkehren kann, ohne das Steuerglied zu beeinflussen, und erst nach erneuter Bewegung aus der Mittelstellung das Steuerglied wieder verstellt.

2. Zugregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Steuergliedes (n, a, a!') mit dem Stellglied durch eine HilfsSteuerung (b, V, h', w') erfolgt, die das Hauptsteuerglied bei der Rückkehr des Stellgliedes (m, 0) im Sinne dieser Bewegung mitnimmt, so daß die Hauptsteuerung gleichzeitig mit dem Stellglied in die Mittellage zurückkehrt, ohne das Regelglied dabei zu verstellen.

3. Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Stellgliedes (m, 0) durch Änderungen in der Zusammensetzung der Rauchgase bewirkt wird, die in bestimmten Mengen in eine das Stellglied enthaltende Druckkammer. (6) gepreßt werden und, aus dieser ständig ausströmend, einen ihrem j eweiligen spezifischen Gewicht entsprechenden Druck auf das Stellglied ausüben.

4. Zugregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsteuerung und die HilfsSteuerung durch zwei gegeneinander verstellbare Dampfschieber (0, N) gebildet wird, von denen der eine (0) unmittelbar -vom Kesseldruck, der andere (N) von den beiden Treibvorrichtungen (h, h') verstellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.