DE620834C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Leistung von Elektrodendampfkesseln durch AEnderung des Fluessigkeitsstandes mittels eines Regulierbehaelters, dessen Dampfraum ueber ein selbsttaetig gesteuertes Absperrorgan mit dem Dampfraum des Dampfkessels verbunden ist - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. OKTOBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVe 620834 KLASSE 21h GRUPPE 13 π

des Dampfkessels verbunden ist

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1933 ab

Bei allen Dampfkesseln steigt der Salzgehalt im Kesselwasser dauernd an, da im Speisewasser gelöste Salze dem Kessel zugeführt, im Dampf jedoch fast keine Salze abgeführt werden. Infolge der Abhängigkeit der Leitfähigkeit des Wassers vom Salzgehalt ist es bei Elektrodendampfkesseln, bei denen das Wasser selbst vom Strom durchflossen wird, besonders wichtig, den SaIzgehalt nicht über eine gewisse Grenze ansteigen zu lassen. Man läßt daher von Zeit zu Zeit etwas von dem mit Salzen angereicherten Kesselwasser ab, das dann durch das weniger Salz enthaltende Speisewasser ersetzt wird. Da das Ablassen eines Teiles des Kesselwassers mit Wärtneverlusten verbunden ist, ist es für den Betrieb von Elektrodendampfkesseln mit Rücksicht auf deren Wirkungsgrad vorteilhaft, möglichst reines Wasser zur Speisung zu benutzen.

Bei manchen Elektrodendampfkesseln wird die Leistungsaufnahme bei fester Elektrodenstellung durch Verändern des Wasserstandes geregelt. Es läßt sich dabei stets eine genügend große Reguliergeschwindigkeit nach abwärts erreichen, indem man durch Öffnen eines Abflußventils Wasser aus dem Kessel ausströmen läßt. Dagegen dauert das Heraufregulieren von kleiner auf große Leistung ziemlich lange, wenn man das für den normalen Kesselbetrieb verfügbare Speisewasser verwendet. Auch wenn man die Speisepumpe so groß dimensioniert, daß in genügend kurzer Zeit der höchste Wasserstand erreicht wird, steigt die Leistungsaufnahme mitunter erst nach sehr langer Zeit auf den höchsten Wert. Dies kommt daher, daß das Speisewasser erstens wegen seiner niedrigen Temperatur und zweitens wegen seines geringen Salzgehaltes bei weitem nicht die Leitfähigkeit hat wie das im normalen Betrieb im Kessel befindliche, bereits stark eingedampfte Wasser.

Um diesen Nachteil des langsamen Heraufregulierens zu vermeiden, wird bei bekannten Regulieranordnungen von Elektrodendampfkesseln ein Regulierbehälter aufgestellt, in dem das beim Herunterregulieren der Leistung aus dem Dampfkessel abzulassende Wasser unter Druck aufgespeichert wird. Beim Heraufregulieren wird dann dieses gleiche Wasser wieder in den Kessel zurückgefördert. Dieses Wasser hat im wesentlichen sowohl die Temperatur als auch die Salzkonzentration des normalen Kesselwassers, so daß sich bei der zuletzt erwähnten Regelungsart

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Adolf Kirschmer in Berlin-Friedenau.

eine Proportionalität zwischen Wasserstand und Leistungsaufnahme ergibt und die Regelgeschwindigkeit nur noch von der Fördergeschwindigkeit des Wassers abhängt. Um dies zu erreichen, gab es bisher nur zwei Möglichkeiten. Entweder war es erforderlich, eine besondere Förderpumpe beträchtlicher Leistung vorzusehen, um das Wasser vom Kessel in den Regulierwasserbehälter und umgekehrt vom Regulierwasserbehälter in den Kessel zu fördern. Diese Pumpe mußte außer der das Wasser vom Speisewasserbehälter zum Dampfkessel schaffenden Speisepumpe vorhanden sein. Oder man mußte sich, falls man die Regelung ohne Förderpumpe durchführen wollte, mit Einrichtungen begnügen, die nur einen so geringen Überdruck hervorzubringen gestatten, daß eine Schnellregelung mit ihnen nicht zu erzielen war.

Die Erfindung betrifft somit eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Elektrodendampfkesseln, deren Speisewasser einem Speisewasserbehälter entnomoien wird und deren Leistung durch Ände-. rung des Flüssigkeitsstandes mit Hilfe eines Regulierbehälters geregelt wird, dessen Dampfraum über ein selbsttätig gesteuertes Absperrorgan mit dem Dampfraum des Elektrodendampfkessels verbunden ist.

Beim Gegenstand der Erfindung ist jedoch weder eine besondere Förderpumpe erforderlich, noch wird überhaupt während des Füllens des Regulierbehälters eine Drucksteigerung über den normalen- Kesseldruck hinaus im Dampfraum des Elektrodendampfkessels hergestellt. Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Regulierbehälter höher als der Wasserraum des Elektrodendampfkessels liegt und sein Dampfraum über ein weiteres selbsttätig gesteuertes Absperrorgan- mit dem Wasserraum des Speisewasserbehälters verbunden ist, derart, daß beim Öffnen der den Regulierbehälter mit ♦S dem Speisewasserbehälter verbindenden Leitung der Regulierbehälter infolge der in ihm besonders durch die Kondensation von Dampf im kalten Wasser des Speisewasserbehälters entstehenden Druckverminderung gefüllt und beim öffnen der die Dampframme des Elektrodendampfkessels und des Regulierbehälters miteinander verbindenden Leitung der Regulierbehälter nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße entleert wird. Das öffnen der zu dem Speisewasserbehälter führenden Leitung sowie der zu dem Dampfkessel führenden Leitung kann dabei durch Absperrorgane erfolgen, welche in Abhängigkeit von dem im Elektrodendampfkessel herrschenden Höchst- bzw. Mindestdruck gesteuert werden. Damit das Regulierwasser auch dann mit annähernd der vollen Betriebstemperatur zur Verfügung steht, wenn während einer längeren Zeit nicht 'reguliert wurde, wird der Regulierbehälter zweckmäßig mit einer wärmeisolierenden Umhüllung versehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, ι bedeutet einen Elektrodendampfkessel und 2 einen Regulierbehälter. Der Regulierbehälter 2 ist an seiner tiefsten Stelle mit einem Röhr 3 großen Durchmessers versehen, das in" den Elektrodendampfkessel unterhalb des tiefsten Wasserstandes einmündet. Ferner besitzt der Regulierbehälter an seiner höchsten Stelle einen Rohranschluß 4, der einerseits durch eine Dampfleitung j mit dem Dampfraum des Elektrodendampfkessels 1, -andererseits durch eine Dampfleitung 6 mit dem Wasserraum des Speisewasserbehälters 5 verbunden ist. Die Leitung 6 endet im Innern des Speisewasserbehälters 5 in einem mit Löchern versehenen Verteilerrohr 8, durch welches Dampf in das kalte Speicherwasser einströmen und dort kondensieren kann. In den von dem 8g Rohranschluß 4 abzweigenden Verbindungsleitungen ist je ein Ventil 9 bzw. 10 eingebaut, welche von einem an ein Netz 11 angeschlossenen, mit einem Maximumkontakt 12 und einem Minimumkontakt 13 versehenen Manometer 14, das die in dem Elektrodendampfkessel herrschenden Höchst- und Mindestdrücke anzeigt, gesteuert werden. Die Ventile 9 und 10 werden dabei durch Elektromagnete 15 bzw. 16 so beeinflußt, daß beim Schließen des Maximalkontaktes das in der Zuleitung zum Speisewasserbehälter eingebaute Ventil 9 und beim Schließen des Minimalkontaktes das in der Zuleitung zum Dampf raum eingebaute Ventil 10 geöffnet wird.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Arbeitet der Kessel beispielsweise mit höchstem Wasserstand und höchster Leistungsaufnahme und tritt nun plötzlich durch Absperren von Dampfverbrauchern eine Verminderung des Dampfverbrauches ein, so äußert sich dies nach kurzer Zeit in einer Drucksteigerung. Infolgedessen wird der Maximumkontakt 12 des Manometers 14 ge- no schlossen und das elektromagnetisch betätigte Ventil 9 geöffnet. Aus dem Regulierbehälter 2, in dem sich Wasser von annähernd dem Kesseldruck und der entsprechenden Siedetemperaturbefindet, dampf t nun etwas Wasser aus, und der Dampf strömt in den Speisewasserbehälter 5, wo er sich in dem wesentlich kühleren Speisewasser niederschlägt. Schon nach Verdampfen einer geringen Wassermenge tritt daher eine erhebliehe Druckverminderung im Dampfraum des Regulierbehälters 2 ein, die ein schnelles Ansaugen von

Wasser aus dem Dampfkessel ι in den Regulierbehälter 2 hinein bewirkt. Die Leistungsaufnahme geht mit dem Absinken des Wasserspiegels im Elektrodendampfkessel schnell zurück, und der Maximumkontakt 12 an dem Manometer 14 öffnet sich wieder. Setzt man andererseits den Fall voraus, daß der Kessel mit niedrigstem Wasserstand und kleinster Leistungsaufnahme arbeitet und daß dann plötzlich eine starke Vergrößerung des Dampfverbrauches eintritt, so wird eine Drucksenkung die Folge sein, so daß nunmehr, der Minimumkontakt 13 geschlossen wird. Das Ventil 10 öffnet sich daher, und es tritt ein Druckausgleich zwischen dem Regulierbehälter 2 und dem Dampfkessel 1 ein. Infolge seiner verhältnismäßig hohen Aufstellung entleert sich der Regulierbehälter mit großer Geschwindigkeit in den Dampfkessel, bis die Wasserstände im Dampfkessel und im Regulierwasserbehälter gleich hoch liegen.

Um eine genügende Reguliergeschwindigkeit zu erhalten, muß man also den Regulierbehälter 2 mindestens so hoch aufstellen, daß der niedrigste Wasserstand in diesem Behälter gleich hoch liegt wie der höchste Wasserstand im Kessel. Die Geschwindigkeit, mit der im Elektrodendampfkessel vom höchsten auf den niedrigsten Wasserstand geregelt werden kann, hängt davon ab, um wieviel der Druck im Regulierbehälter 2 -durch Ausdampfen gegenüber dem Dampfkesseldruck gesenkt wird, im allgemeinen genügen schon Werte in der Größenordnung von 0,5 atü, da nur ein geringer Höhenunterschied und dazu die Rolirleitungswiderstände zu überwinden sind. Die letzteren sind sehr gering, da das Wasserleitungsrohr zwischen Kessel und Regulierbehälter sehr weit gehalten werden kann. Hat man z. B. einen Druck von 8 atü im Kessel und will man durch Ausdampfen den Druck im Regulierbehälter 2 auf 7,5 atü verringern, so braucht man nur so viel Dampf vom Regulierwasserbehälter in den Speisewasserbehälter strömen zu lassen, daß sich die Temperatur des Regulierwassers von 174,5° C auf etwa 172⁰C senkt. Es handelt sich also um ganz geringe Dampfmengen, die das Speisewasser im Behälter 5 auch bei häufiger Regulierung und auch dann, wenn es eine Temperatur von etwa 100⁰C besitzt, leicht aufnehmen kann.

Eine Druckregeleinrichtung für Elektrodendampfkessel, bei der ein Hilfswasserraum benutzt wird, der mit dem Wasserraum des Kessels kommuniziert, ist an sich bekannt. Bei der bekannten Einrichtung ist jedoch der Hilfswasserraum nicht derartig angeordnet, daß er sich bei vermindertem Druck nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße in den Kessel entleeren kann. Außerdem geht bei einer Drucksteigerung, die infolge verringerter Dampfentnahme auftritt, die Verdrängung des Wassers aus dem Kessel in den Hilfswasserraum nur verhältnismäßig langsam vor sich, so daß diese Einrichtung zur Schnellregelung nicht brauchbar ist. Eine Schnellregelung wäre bei der bekannten Einrichtung auch deshalb nicht möglich, weil im Hilfswasserraum eine so starke Verdünnung des Kesselwassers durch Frischwasser eintritt, daß beim Zurückströmen des Wassers der Leistungsanstieg im Kesselraum stark verzögert wird und die beabsichtigte Leistungsaufnahme erst nach längerer Zeit erreicht wird. Von allen diesen Nachteilen ist der Gegenstand der Erfindung frei.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Elektrodendampfkesseln, deren Speisewasser einem Speisewasserbehälter entnommen und deren Leistung durch Änderung des Flüssigkeits-Standes mit Hilfe eines Regulierbehälters geregelt wird, dessen Dampf raum über ein selbsttätig gesteuertes Absperrorgan mit dem Dampfraum des Elektrodendampfkessels verbunden ist, dadurch gekenn- g₀ zeichnet, daß der Regulierbehälter höher als der Wasserraum des Elektrodendampfkessels liegt und sein Dampfraum über ein weiteres selbsttätig gesteuertes Absperrorgan mit dem Wasserraum des Speisewässerbehälters verbunden ist, derart, daß beim öffnen der den Regulierbehälter mit dem Speisewasserbehälter verbindenden Leitung der Regulierbehälter infolge der in ihm besonders durch die Kondensation von Dampf im kalten Wasser des Speisewasserbehälters entstehenden Druckverminderung gefüllt und beim öffnen der die Dampfräume des Elektrodendampfkessels und des Regulierbehälters miteinander verbindenden Leitung der Regulierbehälter nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße entleert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, da- no durch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Absperrorgane (9, 10) durch Elektromagnete (15, 16) in Abhängigkeit von dem im Elektrodendampfkessel (1) herrschenden Höchst- bzw. Mindestdruck er- ifolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen