Dampferzeuger. Die Erfindung bezieht sich auf Dampf erzeuger, bei denen die Menge des Arbeits mittels nicht nur in Abhängigkeit wenig stens von einer Zustandsgrösse des Dampfes, sondern auch wenigstens von einer Betriebs grösse geregelt wird.
Sie bestellt darin, dass das Arbeitsmittel, in Teilmengen, unterteilt, einzelnen parallel geschalteten, fortlaufen den Rohrsträngen zugeführt, die ganze Ar- beitsmittelmenge in Abhängigkeit von we nigstens einer Zustandsgrösse und jede Teil menge in Abhängigkeit von wenigstens einer ihr zugehörigen Betriebsgrösse geregelt wird.
Es ist bekannt, Dampferzeuger, denen das Arbeitsmittel ungeteilt an einer einzigen Stelle zugeführt und ebenso an einer einzigen Stelle alis Dampf entnommen wird, ,so zu regeln, dass die Speiseflüssigkeits@menge in Abhängigkeit von der Temperatur und von der Menge des erzeugten Dampfes verändert wird.
Wenn das Arbeitsmittel in einzelne Teilmengen aufgeteilt, mehreren parallel ge schalteten, fortlaufenden Rohrsträngen zuge führt wird, entsteht dadurch eine Schwierig keit, dass durch einzelne Rohrstränge mehr Arbeitsmittel fliesst als durch andere, so da.ss in den verschiedenen Rohrsträngen das Ar beitsmittel nicht gleichmässig beheizt wird und schliesslich einzelne Rohrstränge Scha den leiden.
Dadurch, da,ss die den einzelnen Rohrsträngen zugeführten Teilmengen in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebs gröss9 der entsprechenden T.eilrnengen ge regelt werden, .ergibt .sich eine gleichmässige Verteilung der Teilmengen auf die einzelnen Rohrstränge, wodurch das Verbrennen von Rohrwandungen und die damit zusammen hän1genden Folgen vermieden sind.
Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung schematisch darge stellt.
Fig. 1 zeigt einen nach der Erfindung gebauten Dampferzeuger im Längsschnitt; Fig. 2,stellt eine Einzelheit eines solchen Dampferzeugers dar.
Die Speisepumpe 1 fördert das flüssige Arbeitsmittel aus dem Behälter 2 durch die Speiseleitung 3 in die einzelnen zueinander parallel geschalteten Rohre 4 des Dampf- erzeugers. Nach der Verdampfung und Überhitzung des Arbeitsmittels in den Roh ren strömt dieses durch eine gemeinsame Dampfleitung 5 an die in der Zeichnung nicht dargestellten Verbrauchsstellen. Die Beheizung der Rohre erfolgt durch einen Brenner 6, dem in üblicher Weise Brennstoff und die zur Verbrennung notwendige Ver brennungsluft zugeführt wird.
Die bei der Beheizung entstehenden Abgase können durch den Kanal 7 an weitere Verbrauchs stellen oder unmittelbar ins Freie geleitet werden.
Die durch die einzelnen Rohre 4 geführte Arbeitsmittelmenge wird nicht nur in Ab hängigkeit von Zustandsgrössen des gemein sam abgeführten Dampfes, nämlich von der durch die Temperatur des gemeinsam durch die Leitung 5 abgeführten Dampfes beein- flussten Temperaturaufnehmervorrichtung 8, sondern auch in Abhämgigkeit von Betriebs grössen des durch diaeinzelnen Rohre strö menden Arbeitsmittels, nämlich von unter dem Einfluss der .durch die einzelnen.
Rohre 4 strömenden Arbeitsmittelmenge stehenden Druckdifferenza.ufnehmervorrichtungen 9 ge regelt. Zur Regelung werden die von der Temperaturaufnehmervorrichtung 8 und den Druckdifferenzaufnehmervorrichtungen 9 auf genommenen Impulse miteinander vereinigt auf die Servomotoren 10 geführt, welche als dann die Drosselorgane 11 derart verstellen, dass die durchströmende Arbeitsmittelmenge gemäss den von den Aufnehmervorriehtungen gegebenen Impulsen verändert wird.
Der von der Temperaturaufnehmervor richtung 8 durch die Leitung 12 auf den Umformer 133 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 Zvlinder 16 entgegen der Feder 17 in die Höhe gehoben wird und durch die Ilbertragung der Hebel 18 und der Gestänge 19 auch die Steuerschieber 20 ansteigen. 1)
ureli diese Verstellung der beiden Steuer schieber 20 wird der durch die Öffnungen 21 zugeführten Druckflüssigkeit der Weg zu den Leitungen 22 freigelegt, so dass durch Übertragung der Servomotoren 10 der Durch- f:ussquerschnitt an den: Drosselorganen 11 in öffnendem Sinn verstellt wird.
Die anfäng lich diese Regelbewegung einleitende Tem peraturerhöhung des durch ,die Leitung 5 ab- strömenden Dampfes wird durch .die ver- inehrte Zuführung von Speiseflüssigkeit wie der aufgehoben. und die Temperatur auf den normalen Betrag zurückverstellt.
Bei einer Erniedrigung der Temperatur in der Leitung 5 tritt ein entsprechender Regelvorgang, jedoch mit umgekehrtem Be wegungssinn ein, so dass d-er Durchflussquer- schnitt der Drosselorgane 11 bei sinkender Temperatur verkleinert wird, die Menge des den einzelnen Rohren zugeführten Arbeits mittels ebenfalls vermindert und somit die Temperatur des, aus, den Rohren 4 austreten den Dampfes, wieder auf die gewünschte Be- triebstemperatur erhöht wird.
Die Kolben(23 der Steuervorrichtungen 9 #tehen unter dem Einfluss des? Unterschiede der Drücke am Eintritt und am Austritt der Rohre 4. Wenn die durohfliessende Arbeits- mittelmenge sich vergrössert, nimmt auch die ser Druckunterschied zufolge der vergrösser ten Reibung an den Rohrwandungen zu, so class die Kolben 23 entlegen den Federn 24 nach unten sinken und Bund durch die Über tragung der Gestänge 25,
der Hebel 18 und der Gestänge 19 die Steuerschieber 20 im Sinne einer Druckverminderung in den Lei tungen 2 verstellen. Die in diesen Leitun gen eingeschlossene Steuerflüssigkeit kann dabei .durch die Öffnungen 26 in den Ablauf gelangen, wodurch die Servomotoren 10 die Drosselorgane 11 so verstellen, dass deren Durchflussquerschnitt verkleinert wird.
Die zii 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.
Eine Verminderung der durch die Rohre 4 strömenden Arbeitsmittelmen.ge verursacht einen, geringerem Druckunterschied, welcher in entsprechemder Weise, jedoch mit um gekehrten Regelbewegungen die, Drossel stelle 11 in öffnender Richtung verstellt, so dass die die Regelhewegung einleitende ver kleinerte Arbeitsmittelmenge wieder auf das für den Betrieb normale Mass gesteigert wird.
Diese gesamte durch :die Hebel 18 in Ziisa.mmenhang stehende Temperatur- und Druckregelung steuert dabei den Durchfluss- querschnitt .der Drosselvorrichtungen. 11 so, dass, die Temperatur des aus dem Dampf erzeuger austretenden Dampfes unveränder lich bleibt und durch die einzelnen Rohre 4 unter sich stets bleich grosse Arbeitsmittel- menben fliessen.
Es werden dadurch nicht nur. Temperaturschwankungen im erzeugten Dampf, sondern auch eine ungleichmässige Belastung der einzelnen Rohre vermieden. Wenn eine Mehrzahl von Rahren ungleich förmig beheizt wird, kann eine .dieser Un- g1eichförmigkeit entsprechende Veränderung der durch die Rohre strömenden Arbeits mittelmenge angezeigt erscheinen.
Zu die sem Zweck können die Druckdifferenzauf- neh,mervor,.-iehtungen. 9, wie durch Fig. 2 gezeigt, so ausgeführt sein, dass die den Kolben 23 belastende Feder 24 in ihrer Stei- figk eit verstellt werden kann, wodurch die Grösse, der durch die Öffnungen. 27 und 2.8 aus dem Rohrsystem des Erzeugers übermit telten Drücke erreichten Verschiebungen des Gestänges 25 verändert werden. kann.
Durch die Veränderung der Grösse dieser Ver- schiebebeweb ngen werden auch die von den Servomotoren 10 (Fig. 1) auf die Dross@el- orgame 11 (Fi,g. 1) ausgefibten Verschiebun gen. in ihrer Grösse verändert, wodurch die durch den Druckabfall erreichten Korrek turen in ,der zugeführten Flüssigkeitsmenge der Beheizung der einzelnen Rohre entspre chend eingestellt werden können.
Zur Verstellung der Steifigkeit der Fe dern 24 (Fig. 2) ist ein in dem Joch 31,, mit einem der Schraubenfeder entsprechenden Schraubengewinde versehener Bolzen 32 vor gesehen. Durch Drehung dieses Bolzens 32 kann die Länge der Sch2auben.feder 24 ver- ändert werden, so dass für eine bestimmte: Zusammenidrückung eine grössere oder eine kleinere Kraft ausgeübt werden muss.
Die iVIittelstellung des Gestänges: 2,5 und damit die vom Regler einzustellende Arbeitsmittel menge kann durch eine mit einem Handrad versehene Gewindehülse 33 verstellt. und den jeweiligen Verhältnissen gemäss eingestellt werden.
Der Bolzen 32 und die Schrauben hülse 33 erlauben, also die Regelvorrichtung derart einzustellen, dass auch bei ungleich mässiger Beheizung der einzelnen Rohre in diesen bei jeder Belastung ein Dampf von gleichmässiger Temperatur erzeugt wird, so dass in den Sammelgefässen keine durch Tem- peraturunterschiede bedingte Spannungen auftreten können.
Gegebenenfalls können an der Tempera turaufnehmervorrichtung B. an dem- 'Umfor mer 13 oder an dem anschliessenden. Zwi- schenservamotor 16 Vorrichtungen vorge sehen werden, mittelst welchen die von .der Regelungsvorrichtung einzustellende Dampf temperatur dem jeweiligen Betrieb gemäss eingestellt werden kann. Selbstverständlich können von dem gemeinsam abgeführten Dampf auch Steuerimpulse in Abhängigkeit.
von andern Zustandsgrössen. zum Beispiel vom Druck oder von dem ,spezifischen Vo lumen erteilt werden. Von dem durch die einzelnen Rohre strömenden Arbeitsmittel können ebensoao-ut auch andere Betriebsgrö ssen, beispielsweise ihr Gewicht, ihre Strö- mung.sgeschwindigkeit oder insbesondere eine ihrer Zustand.sgrössen, das heisst Druck, Tem peratur oder Volumen zur Ableitung eine; Impulses verwendet werden.
Das Durch- strömorgan für die Regelung der durch die einzelnen Rohre strömenden Arbeitsmittel menge kann gegebenenfalls auch im Rohr selber oder am Austritt desselben angeordnet sein und nicht nur die Temperatur, sondern auch .den Druck izn Dampferzeuger regeln.
Die den einzelnen Rohren zugeführte Arbeitsmittelmen.ge kann natürlich auch durch Veränderung au Überströmorganen, welche einen LTberschuss an Speiseflüssigkeit wieder ins Freie abfliessen lassen oder durch Verä.n.derung der den einzelnen Rohren zu geordneten Speisevorrichtungen geregelt wer den. Vorteilhafterweise wird zur Erzeugung 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 Betriebs grössen. beispielsweise der Druckunters.chie.d in einem Venturirohr oder einer Stauseheibe, der Druck, die Temperatur oder der Tempe raturunterschied aufgenommen werden, eben sogut wie in der abgehenden gemeinsamen Dampfleitung an Stelle der Temperatur auch der Druck oder der Druck und die Tempera tur zur Erzeugung eines Regelimpulses ver wendet werden können.
In den Regelvorrichtungen können natür lich beliebige R.üehführungen eingeschaltet werden, welche die eingeschalteten Verstel- lungen nach erreichter Regelung wieder rückführen, um Schwankungen im Betriebe zu verhindern. Diese Wirkung kann durch eingeschaltete Bremsei noch unterstützt wer den. Bei kleineren Ausführungen kann als dann eine direkte Übertragung der Impulse durch mechanische Gestänge von den Auf nehmervorrichtungen auf die zu regelnden Organe erfolgen.
Schliesslich können anstatt hydraulische auch elektrische Übertragungen und elektrisch betätigte Servomotoren an gewendet werden.
Steam generator. The invention relates to steam generators in which the amount of work is controlled by means not only as a function of little least of a state variable of the steam, but also at least on an operating size.
It orders that the work medium, divided into subsets, individually connected in parallel, continuously fed to the pipe strings, the entire amount of work medium being regulated as a function of at least one state variable and each partial amount as a function of at least one associated operating variable.
It is known to regulate steam generators to which the working medium is supplied undivided at a single point and also withdrawn at a single point as steam, so that the feed liquid amount is changed as a function of the temperature and the amount of steam generated .
If the working fluid is divided into individual subsets and fed to several parallel, continuous pipe strings, a difficulty arises because more working fluid flows through individual pipe strings than through others, so that the working fluid in the various pipe strings is not heated evenly and eventually individual pipe strings suffer damage.
Because the partial quantities fed to the individual pipe strings are regulated as a function of at least one operation greater than the corresponding partial quantities, the result is an even distribution of the partial quantities over the individual pipe strings, which results in the burning of pipe walls and the resulting joint hanging consequences are avoided.
An example of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
Fig. 1 shows a steam generator built according to the invention in longitudinal section; Fig. 2 shows a detail of such a steam generator.
The feed pump 1 conveys the liquid working medium from the container 2 through the feed line 3 into the individual pipes 4 of the steam generator that are connected in parallel to one another. After the evaporation and overheating of the working medium in the pipe ren it flows through a common steam line 5 to the consumption points, not shown in the drawing. The pipes are heated by a burner 6, which is supplied with fuel and the combustion air required for combustion in the usual manner.
The exhaust gases produced during the heating can be passed through the duct 7 to other consumption points or can be directed outside.
The amount of working medium conducted through the individual tubes 4 is not only dependent on the state variables of the jointly discharged steam, namely on the temperature sensor device 8 influenced by the temperature of the steam discharged jointly through the line 5, but also as a function of the operating parameters working fluid flowing through the individual pipes, namely from under the influence of the .by the individual.
Pipes 4 flowing working medium volume standing Druckdifferenza.ufnehmervorrichtungen 9 ge regulates. For control purposes, the pulses recorded by the temperature sensor device 8 and the pressure differential sensor device 9 are combined and fed to the servomotors 10, which then adjust the throttle elements 11 in such a way that the amount of working medium flowing through is changed according to the pulses given by the sensor devices.
The pulse passed from the Temperaturaufnehmervor device 8 through the line 12 to the converter 133 sets a higher pressure in the line 14 intended for the control fluid as the steam temperature rises, so that the piston 15 in the cylinder 16 is raised against the spring 17 and through the transmission of the lever 18 and the linkage 19, the control slide 20 also rise. 1)
Ureli this adjustment of the two control slides 20, the path to the lines 22 is exposed for the pressure fluid supplied through the openings 21, so that the flow cross-section at the throttle elements 11 is adjusted in an opening sense by the transmission of the servomotors 10.
The temperature increase of the steam flowing out through the line 5, which initially initiates this regulating movement, is again canceled by the increased supply of feed liquid. and reset the temperature to the normal level.
When the temperature in the line 5 drops, a corresponding control process occurs, but with the opposite direction of motion, so that the flow cross-section of the throttle elements 11 is reduced as the temperature drops, and the amount of work supplied to the individual tubes is also reduced thus the temperature of the steam emerging from the pipes 4 is increased again to the desired operating temperature.
The pistons (23 of the control devices 9 # are under the influence of the? Differences in the pressures at the inlet and outlet of the pipes 4. If the constant flow of working medium increases, this pressure difference also increases due to the increased friction on the pipe walls, so class the pistons 23 remote from the springs 24 sink down and collar through the transmission of the linkage 25,
the lever 18 and the linkage 19 adjust the control slide 20 in the sense of a pressure reduction in the lines 2 Lei. The control fluid enclosed in these lines can pass through the openings 26 into the drain, whereby the servomotors 10 adjust the throttle elements 11 in such a way that their flow cross-section is reduced.
The increase in the amount of working medium flowing through the pipes 4, which gives the impulse to the beginning of this regulating movement, is thus adjusted back to the level desired for operation.
A reduction in the amount of working medium flowing through the pipes 4 causes a lower pressure difference, which adjusts the throttle point 11 in the opening direction in a corresponding manner, but with reversed control movements, so that the reduced amount of working medium, which initiates the control, is reduced to that for the normal level of operation is increased.
This entire temperature and pressure regulation, which is connected to the lever 18, controls the flow cross-section of the throttle devices. 11 so that the temperature of the steam emerging from the steam generator remains unchanged and large quantities of working medium always flow pale beneath each other through the individual tubes 4.
Not only will it do this. Temperature fluctuations in the generated steam, but also an uneven load on the individual pipes avoided. If a plurality of tubes are heated unevenly, a change in the amount of working medium flowing through the tubes corresponding to this irregularity may appear to be indicated.
For this purpose, the pressure difference sensors can be used. 9, as shown by FIG. 2, be designed in such a way that the spring 24 loading the piston 23 can be adjusted in its stiffness, whereby the size of the through the openings. 27 and 2.8 from the pipe system of the generator transmitted pressures achieved displacements of the rod 25 can be changed. can.
By changing the size of these displacement movements, the displacements carried out by the servomotors 10 (FIG. 1) on the Dross @ elorgame 11 (FIG. 1) are also changed in terms of their size, whereby the displacements carried out by the Corrections achieved in the pressure drop, the amount of liquid supplied can be adjusted accordingly for heating the individual pipes.
To adjust the rigidity of the Fe countries 24 (Fig. 2) in the yoke 31 ,, provided with a screw thread corresponding to the coil spring bolt 32 is seen before. By rotating this bolt 32, the length of the screw spring 24 can be changed, so that a greater or lesser force must be exerted for a specific compression.
The central position of the linkage: 2.5 and thus the amount of working fluid to be set by the controller can be adjusted by a threaded sleeve 33 provided with a handwheel. and adjusted according to the respective circumstances.
The bolt 32 and the screw sleeve 33 allow the control device to be adjusted in such a way that, even if the individual tubes are unevenly heated, a uniform temperature vapor is generated in them with every load, so that there are no stresses caused by temperature differences in the collecting vessels may occur.
If necessary, at the temperature sensor device B. on the 'Umfor mer 13 or on the subsequent. Intermediate servomotor 16 devices are provided by means of which the steam temperature to be set by the control device can be set according to the respective operation. Of course, control pulses can also be used as a function of the jointly discharged steam.
of other state variables. for example, the pressure or the specific volume. Of the working medium flowing through the individual tubes, other operating variables can also be used, for example its weight, its flow velocity or, in particular, one of its state variables, that is to say pressure, temperature or volume for deriving a; Pulse can be used.
The throughflow element for regulating the amount of working medium flowing through the individual tubes can optionally also be arranged in the tube itself or at the outlet thereof and regulate not only the temperature but also the pressure in the steam generator.
The amount of working material supplied to the individual pipes can of course also be regulated by changing the overflow devices, which allow an excess of feed liquid to flow back into the open, or by changing the feed devices assigned to the individual pipes. Advantageously, the difference between the pressures at the beginning and at the end of the heating zone of the tubes is used to generate a pulse that is dependent on an operating variable.
If necessary, other operating parameters can also be used on the individual pipes. For example, the Druckunters.chie.d in a venturi or a reservoir, the pressure, the temperature or the temperature difference can be recorded, just like in the outgoing common steam line instead of the temperature, the pressure or the pressure and the temperature for generation a control pulse can be used ver.
In the control devices, any number of control guides can of course be switched on, which return the switched-on adjustments after control has been achieved in order to prevent fluctuations in operation. This effect can be supported by the brake that is switched on. In the case of smaller versions, the impulses can then be transmitted directly by mechanical linkages from the receiver devices to the organs to be controlled.
Finally, instead of hydraulic, electrical transmissions and electrically operated servo motors can also be used.