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Dampferzeuger mit selbsttätiger Umwälzvorrichtung In Dampferzeugern
mit zwangsmäßigem Wasserumlauf wird das Wasser im allgemeinen durch eine besondere
Vorrichtung umgewälzt, was einen zusätzlichen Kraftbedarf des Dampferzeugers zur
Folge hat. Man hat daher schon vorgeschlagen, die zum Antrieb der Umwätzvorrichtung
notwendige Kraft durch Entspannen des in dem Heizsystem des Dampferzeugers entstehenden
Dampfwassergemisches wiederzugewinnen. Auf diese Weise wird in dem Dampferzeuger
selbst die zur Umwälzung des Wassers notwendige Kraft erzeugt.
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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die richtige Einstellung der
Beschaffenheit des Dampfwassergemisches, das zur Krafterzeugung dient. Sie bedient
sich dazu der im Dampferzeugerbau zur gleichmäßigen Wasserverteilung gebräuchlichen
Vorrichtungen zum Begrenzen der in ein Rohrelement eingespeisten Wassermenge, z.
B. der üblichen Drosselvorrichtungen, die in bekannter Weise vor den einzelnen,
nebeneinanderliegenden Rohrelementen des Dampferzeugers angeordnet sind. Durch die
Anwendung dieser Drosselvorrichtungen ' läßt sich- die Zusammensetzung des in den
einzelnen Rohrelementen erzeugten Dampfwassergemisches regeln und das Verhältnis
von umgewälztem Wasser zum erzeugten Dampf in allen Elementen möglichst niedrighalten.
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Die Wirkungsweise wird am besten durch ein Beispiel in vereinfachter
Darstellung (Abb. r) erklärt. Aus einem Behälter a mit beliebigem Druck wird Wasser
mittels einer Pumpe b auf höheren Druck gefördert und durch ein beheiztes System
d von nebeneinandergeschalteten Rohren geleitet. Am Eintritt zu jedem Rohr des Heizsystems
d befindet sich eine Drosselvorrichtung c, die das in das Rohr eintretende Wasser
in der Weise begrenzt, daß in allen Rohren ein bestimmtes Gemisch von Wasser und
Dampf entsteht, bei dem die umgewälzte Wassermenge im Verhältnis zur Dampfmenge
möglichst klein gehalten ist. Das Dampfwassergemisch wird in einer Kraftmaschine
e wieder auf den anfänglichen Druck entspannt. Durch dieses Entspannen wird in üblicher
Art die Kraft gewonnen, die zum Antrieb der Pumpe dienen soll.
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Um die Pumpenarbeit durch das Entspannen des Dampfwassergemisches
wieder zu gewinnen, muß der von der Pumpe zu leistende Überdruck eine bestimmte
Größe annehmen. Wie hoch dieser Überdruck sein muß, ergibt
sich
aus dein Verhältnis der umgepumpten Wassermenge zur erzeugten Dampfmenge. In Abb.
a ist der zum Wiedergewinnen der Pumpenleistung nötige Förderdruck in Abhängigkeit
von dem mit v bezeichneten Verhältnis von Wasser zum Dampf aufgetragen (Schaulinier).
Für die Berechnung dieser Schaulinie ist der Wirkungsgrad der Pumpe mit o,6, der
der Kraftmaschine mit o,5, der Kesseldruck mit :2o Atm. und der Druckabfall im Heizsystem
mit 3 Atm. angenommen. Die Schaulinie steigt mit größer werdendem v sehr stark an.
Bei v = 30 - 35 läuft die Schaulinie in das Unendliche. Es liegt hier demnach eine
kritische Grenze, über die hinaus es nicht mehr möglich ist, die Pumpenleistung
wiederzugewinnen.
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Aus dieser Schaulinie kann geschlossen werden,.daß es notwendig ist,
das Verhältnis von Wasser zu Dampf in den einzelnen Rohren möglichst niedrig zu
halten, da dann der notwendige Förderdruck der. Pumpe klein bleibt. Weiterhin zeigt
diese Schaulinie auch, daß es notwendig ist, das in den einzelnen Rohren erzeugte
Dampfwassergemisch auf gleichmäßige Zusammensetzung einzustellen, wie es nach vorliegendem
Erfindungsgedanken der Fall ist, da anderweitig ein gleichmäßiges Wiedergewinnen
der Pumpenarbeit durch Entspannen des Dampfwassergemisches nicht zu erreichen ist.
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Bei der Ausführung derartiger Dampferzeuger mit selbsttätiger Urnwälzvorrichtung
ist es besonders vorteilhaft, das Heizsystem oder die dem Feuer zuerst ausgesetzten
Teile in bekannter Weise so anzuordnen, daß ihnen Wasser aus dem Behälter a zuläuft.
Hierdurch wird erreicht, daß in den Heizrohren Dampf entsteht. Die am Eintritt zu
den Rohren angeordneten Drosselstellen verhindern ein Rückströmen des Dampfes und
veranlassen den Dampf, durch die Kraftmaschine zu strömen, so daß die Umwälzvorrichtung
sich ohne fremden Antrieb in Bewegung setzt und mit dem Augenblick der Dampfbildung
auch die Wasserförderung beginnt.
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Um bei plötzlichem Versagen der Umwälzeinrichtung das Durchbrennen
der Rohre bis zum Erlöschen des Feuers zu vermeiden, ist es ferner zweckmäßig, einen
Rohranschluß mit Ventil i und eine Rückschlagklappe k zwischen Heizsystem und Kraftmaschine
vorzusehen. Sobald die Wasserförderung nachläßt, öffnet sich das Ventil i, wobei
sich die Rückschlagklappe infolge des Druckunterschiedes schließen muß. Damit kann
das Wasser aus dem Behälter a durch das Rohrsystem d und das Ventil
i ausströmen. Das ausströmende Wasser kann dann auch gleichzeitig zum Dämpfen
oder Löschen des Feuers benutzt werden.
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Bei Staub-, Öl- oder Gasfeuerungen können bei etwaigem Versagen der
Umwälzvorrichtung geeignete, selbsttätig wirkende Vorrichtungen zum Abstellen der
Brennstoffzufuhr angeordnet werden.