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Speisewasserregler für Zwangsumlaufkessel Die Erfindung bezieht sich
auf Speisewasserregler für Zwangsumlaufkessel, insbesondere für Zwangsumlaufschnellverdampfer
von Fahrzeugen.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie, einen Regler zu schaffen,
bei dem folgende Bedingungen erfüllt sind: Die Bewegung des Regelgliedes soll erstens
zur Beeinflussung der außerhalb des Reglergefäßes befindlichen Speisepumpe herangezogen
werden, ohne daß Stopfbuchsen o. dgl. erforderlich sind, die bekanntlich Leckverluste
verursachen können und auf das Regelgestänge eine der genauen Rechnung nicht zugängliche
Reibung ausüben, Dabei soll zweitens das Regelglied so ausgebildet sein, daß es
auch bei höchsten Drücken (roo at und mehr.), bei denen die üblichen hohlen Schwimmer
nicht mehr in Betracht kommen, weil ihre Wandstärken zu groß und demzufolge die
Schwimmer zu massig würden, leicht und einfach ist. Darüber hinaus sollen drittens
Wärmeverluste, die bei Schnellverdampfern mit geringem Wasserinhalt besonders unangenehm
sind, vermieden werden. Viertens soll die Betriebssicherheit, auch wenn der Regler,
wie z. B. auf Fahrzeugen, größeren Erschütterungen ausgesetzt ist, unter allen Umständen
gewahrt bleiben.
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Von den obigen Bedingungen sind die beiden ersten bei einem bekannten
Speisewasserregler erfüllt, dessen Regelglied auf ein in dem Reglergefäß untergebrachtes,
die Speisepumpe beeinflussendes Absperrglied einwirkt und mit seiner einen Seite
unter der schwankenden Flüssigkeitshöhe im Verdampfen, mit seiner anderen Seite
unter einer gleichbleibenden Flüssigkeitshöhe steht. Diese wird durch einen unabhängig
von der Stellung des Absperrgliedes gefüllten Überlauf erzeugt. Zu diesem Zweck
muß dauernd Dampf niedergeschlagen werden. Hierdurch entsteht ein dauernder Wärmeverlust,
der bei Schnellverdampfern mit geringem Wasserinhalt recht beträchtlich ist. Außerdem
besteht bei diesem Regler die Gefahr, daß das Fördern der Speisepumpe zu spät wieder
einsetzt, wenn z. B. infolge starken Bremsens Wasser über den Überlauf in das Reglergefäß
gelaufen ist. Die Aufrechterhaltung der gleichbleibenden Flüssigkeitshöhe in solchen
Fällen wird auch bei einem anderen bekannten Regler nicht erreicht, bei dem ein
oben offenes Schwimmergefäß mit einem Absperrglied für die Speiseleitung fest verbunden
ist. Es ist ferner ein Speisewasserregler bekanntgeworden, bei dem in ein oben offenes
Schwimmergefäß, das den Speisewasserzufluß regelt, ununterbrochen eine bestimmte
Flüssigkeitsmenge gespeist wird. Hier besteht die Gefahr des Überspeisens bei abgestellter
Dampfentnahme. Diese Gefahr ist für Schnellverdampfer mit kleinem Wasserinhalt wesentlich,
da sie um so größer ist, je kleiner der- Wasserinhalt ist. Demgegenüber löst die
Erfindung die gestellte Aufgabe in erster Linie dadurch, daß die Umlaufleitung des
Zwangsumlaufkessels in den erwähnten Überlauf mündet.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung durch Abb. z und 2 teilweise im Schnitt, teilweise
in
Ansicht dargestellt. Abb.3 zeigt eine Einzelheit des zweiten Ausführungsbeispieles
im Schnitt in einer Stellung, Abb. 4 in einer anderen Stellung. Bei beidexl,' Ausführungsbeispielen
bezeichnen gleicg Bezugszeichen gleiche Teile.
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Bei der Anordnung zum Regeln Wasserstandes eines Zwangsumlaufkessels
gemäß Abb. i stellt der Behälter i ein mit einer nichtdargestellten Haupttrommel
des Kessels in gleicher Höhe angeordnetes, mit diesem im Dampf- und Wasserraum verbundenes
Gefäß dar, dessen Wasserspiegel 2 auf gleicher Höhe gehalten werden soll. Am Boden
des Behälters i ist ein das Regelglied bildendes Gefäß 3 befestigt, das die Gestalt
eines mit seiner Spitze nach unten zeigenden Kegels hat, dessen Grundfläche durch
eine Membran 4 gebildet wird, also in lotrechter Richtung nachgiebig ist. Das Gefäß
3 kann aber auch zylindrisch sein und einen gewellten Mantel haben (Federrohr).
Mit dem mittleren Teil der Membran 4 ist eitle Stange 5 fest verbunden, deren unteres
Ende nach oben und unten verschiebbar in einer mit dem Behälter i starr verbundenen
und im Inneren des Gefäßes 3 befindlichen Führung gelagert ist. An ihrem oberen
Ende ist die Stange 5 in einem rohrförmigen Ansatz 7 längs verschiebbar geführt,
der mit dem Deckel 8 des Behälters i unbeweglich verbunden ist. Das obere Stangenende
trägt ein Absperrglied 9, das den Innenraum io des Behälters i mit einer Leitung
i i zu verbinden vermag, die auf die nichtdargestellte Fördervorrichtung (Speisepumpe)
für die Flüssigkeit einwirkt und deren Leistung regelt.
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Im oberen Teile des Behälters i ist ein oben offenes Ringgefäß 12
befestigt, in das der Ausfluß der Umlaufleitung 13 des Kessels mündet und von dessen
Boden eine Leitung 14 ausgeht, die an das Innere des Gefäßes 3 angeschlossen ist.
In dem Ringgefäß i2 ist noch ein Überlaufrohr 15 vorgesehen, das für die Aufrechterhaltung
eines unveränderlichen Wasserspiegels 16 (Flüssigkeitshöhe) im Ringgefäß 12 sorgt.
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Das Gefäß 3 mit der Membran 4. wird über das Rohr 14 auf einem bestimmten
durch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 16 in dem Ringgefäß 12 und den Druck im
Innern des Behälters i bedingten Druck gehalten, während auf die äußere Seite der
Membrane 4 der Druck im Inneren des Behälters i und der mit der Höhe des Wasserspiegels
2 im Behälter i veränderliche hydrostatische Druck im Verein mit dem Eigengewicht
der Stange 5 und des Absperrschiebers 9 derart wirkt, daß der mit dem oberen Ende
der Stange 5 verbundene Absperrschieber 9 die Verbindung des Inneren io des Behälters
i mit der Leitung i i freigibt, solange die Flüssigkeit im Behälter i ihren normalen
Stand 2 noch nicht erreicht hat, daß der Absperrschieber 9 diese Verbindung aber
unterbricht, sobald der nor-",lxäle Flüssigkeitsstand 2 erreicht oder über-'@Ziritten
ist. Das als Schieber ausgebildete `Ventil 9 regelt hier unmittelbar die durch die
Leitung i i zur Dampfspeisepumpe fließende Dampfmenge. Da der Kessel mit Zwangsumlauf
arbeitet, wird der Behälter i als dort üblicher Sammler ausgebildet, der zweckmäßig
mit einem entsprechenden Abscheider versehen ist. Das vom Dampf getrennte Wasser
(Umlaufwasser) wird dann in das Ringgefäß 12 geleitet.
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Wird die Regelvorrichtung auf Fahrzeugen, z. B. bei Dampftriebwagen
tnit Schnellverdampfer, benutzt, so empfiehlt es sich, das Wasser sowohl in das
Ringgefäß 12 als auch in den Behälter i tangential einzuführen oder sonstwie in
drehende Bewegung zti versetzen, damit die Wasserspiegel 2 und 16 von Erschütterungen
des Fahrzeuges möglichst unbeeinflußt bleiben.
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Die Ausführung nach Abb. a unterscheidet sich von der vorher erläuterten
hauptsächlich durch folgende Merkmale. Statt des geschlossenen Gefäßes 3 ist ein
nach oben offenes Gefäß 17' (Tasse) mit einer Stange 18 verblinden, die an ihrem
oberen Ende den' Absperrschieber 9 trägt, an ihrem unteren Ende in einer am Boden
des Behälters i angeordneten Führung i9 längs verschiebbar gelagert ist. Das Eigengewicht
der Stange 18 mit dein Schieber 9 und der Tasse 17 sowie eines Teiles der in der
Tasse 17 befindlichen Flüssigkeit ist durch eine Feder 2o ausgeglichen, die sich
gegen den Boden der Führung i9 und das untere Ende der Stange 18 stützt. In den
offenen Teil der Tasse 17 ragt der Ausfluß 13 der Umlaufleitung, so daß die Tasse
17 im Betriebszustande dauernd gefüllt ist. Wie bei der ersten Ausführung wirkt
auch liier auf die eine Seite des als Tasse i 7 ausgebildeten Regelgliedes eine
durch die Höhe der Tasse festgelegte unveränderliche Flüssigkeitshöhe 16, auf die
andere Seite die veränderliche Flüssigkeitshöhe 2 im Behälter. i.
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Sinkt der Flüssigkeitsspiegel 2 im Behälter i, so sinkt die Tasse
17 und damit auch der Absperrschieber g. An Stelle der gesamten Wassermenge kann
auch durch eine entsprechende Vorrichtung nur ein Teil davon in die Tasse 17 geleitet
werden.
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Ein Unterschied zwischen der Einrichtung nach Abb. 2 und derjenigen
nach Abb, i besteht noch in der Bewegungsrichtung des Schiebers 9 beim Sinken bzw.
Steigen des Wasserspiegels 2. Während sich bei der Ausführung nach Abb. i der Schieber
9 nach aufwärts
bewegt, wenn der Wasserspiegel 2 sinkt, bewegt
sich der Schieber 9 bei der Ausführung nach Abb. 2 beim Sinken des Wasserspiegels
2 nach abwärts.
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Für die letztere Ausführung erläutert Abb. 3 im Schnitt einen solchen
Schieber 9, bei dem außerdem dafür gesorgt ist, daß nach Überschreiten des normalen
Flüssigkeitsstandes 2 im Behälter i die z. B. zur Speisepumpe führende Leitung unmittelbar
mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, so daß ein Überspeisen des Behälters
i in jedem Falle ausgeschlossen ist.
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In das obere Ende der die Tasse 17- gemäß Abb. 2 tragenden hohlen
Stange 18 ist der Absperrschieber 9 eingesetzt. Der Schieber 9 ist in einem auswechselbaren
Führungskörper 2 1 gelagert, der mittels einer Überwurfmutter 22 an den rolirförinigen
Ansatz 7 geschraubt ist, der seinerseits lösbar finit dem Deckel 8 des Behälters
i verbunden ist. Der Schieber 9 hat zylindrische Gestalt und ist mit einem konzentrischen,
an beiden Enden offenen Rohr 23 ausgekleidet, das sich über die ganze Länge des
Schiebers 9 erstreckt. Demzufolge herrscht an beiden Schieberenden der gleiche Druck,
nämlich der Druck des Inneren des Behälters i. In der Nähe jedes der beiden Enden
des Schiebers 9 sind in diesem mit Abstand voneinander je drei Reihen von Oueröffnunäen
24, 25, 26 bzw. 27, 28, ,9 angebracht, die in einen gemeinsamen, :durch. :das Rohr
23 und :die Innenwanid des Schiebers 9 gebildeten Ringraum 30 rnÜnden. Oueröffnungen
42 in dem Führungsstück -21, die in einen Ringlcan!al 43 münden, vermögen die Verbindung
,des Inneren: :des Behälters i mit -den: Öffniungen 24, 25, 26 herzustellen. Die
Weite der Öffnungen 24, 25, 26 bzw. 27, 28, 29 nimmt von dem unteren Teile des Schiebers
9 nach,dem oberen Teile zu. In dem als Hülse ausgebil,deten Führungskörper 21 ist
ein Ringkanal l31 ausgespart, mit demdie Queröffnungen 27, 28, 29 in Ve:rbinidung
zu treten vermögen. Anden Ringkanal 31 ist ein im Ansatz 7 ausgesparter Kanal 32
angeschlossen, der mit einem im Deckel 8 angebrachten Kanal 33 iin Verbindung steht,
von dein ein Ouerkana134 nach der Dampfseite der nichtdargestellten Speisepumpe
führt. Der Kanal 33 ist innen durch ein Rohr 35 begrenzt, das fest mit !der Führungshülse
21 verlyuniden und in einem Stutzen 36 gegen d:ie Atmosphäre abgedichtet
gelagert ist. Am Befestigungse.n:d:e ,dies Rohres 35 steht dessen Kanal 37 mit einem
Querkanal 38 in Verbindung, an den zwei Längskanä:lle 39 angeschlossen sind, :diie
wieder in einem Querkanal 40 endigen. Der in .der Hülse 21 angebrachte Querkanal
40 vermag mit einem am A:ußenurnfange des Schiebers 9 angebrachten Ringkanal 41
bei einer bestimmten. Stellung des Schiebers 9 (s. Abb. 4) in Verbindung zu kommen.
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Abb. 3 zeigt die Stelliting des Schiebers 9 bei zu geringem, Abb.4
bei,zu hohem Wasserstand 2.
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Bei zu geringem Wasserstanid 2 (s. Abb. 3) strömt aus dem InnerendesB:ehälters
i Dampf durch @die Öffnungen 42 in den Raum 43 und von hier :durch die Bohrungen
24, 25, 26 des Schiebers 9, die je nach der Stellung des Schiebers 9 freigelegt
eine Drosselregelung der Dampfmenge bewirken, über ;den Ringraum 30 ,und die entsprechend,den,
Bohrungen 24, 25, 26 ausgebildeten Bohrungen. 27, 28, -29 in :den Raum 31; von hier
wird der Dampf über,die Kanäle 32, 33, 34,der Dampfseite der Speisepumpe zugeführt.
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Hat dias Wasser im Behälter i seinen normaJen Stand erreicht, bei
-dem die Unterkante der Öffnunig 24 in. gleicher Hölle mit der Oberkante ;der Öffnung
42 liegt, so wird der Dampfstrom unterbrochen. Durch die Absperr unig ,d!er beiden:
Gruppen von Querkanälen 24, 25, 26 bzw. 27, 28, 29 wird eine doppelte, im Dampfstrom
hinterei:nalrderliegende Dichtung geschaffen.
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Sollten Üiese bei-den, Dichtungen noch nicht ausreichen und sollte
:dermzufal!ge ein weiteres Speisen eintreten, so kommt der Schieber 9 in die in
Abb.4 gezeichnete Endstellung. In dieser Stellung wird der Ringraum 31 :durch den
Überbrückungskanal 41 über die Kanäle 4.0, 39, 38, 37 finit der Atmosphäre verbunden.
Dann sind die Leitung 34 und damit die Dampfseite der Speisepumpe druckentlastet,
und die Speisung ist so lange unterbrochen, bis durch absinkenden Wasserspiegel
2 in dein Behälter i sich der Schieber 9 nach abwärts bewegt und den Dampfweg wieder
freigibt.
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Bemerkt sei noch, daß der Schieber 9 auch als Drehschieber (Hahnsteuerung)
ausgebildet sein kann. Auch ist es: möglich, (die Regelung so auszubilden, daß der
Schieber 9 die Dampfzuleitung zur Speisepumpe nicht unmittelbar absperrt, sondern
z. B. auf einen außerhalb des Behälters i angebrachten Kolben einwirkt, .der seinerseits
auf mechanischem Wege, also über Gestänge, oder hydraulisch die Dampfzufuhr zur
Speisepumpe beeinfiußt.