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Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsinhaltes des geschlossenen
Heizmittelumlaufsystems eines mittelbar beheizten Hochdruckdampferzeugers Die Erfindung
bezieht sich auf einen Hochdruckdampferzeuger, in dessen Hochdruckkesseltrammel
Dampf durch mittelbare Beheizung durch ein in einem geschlossenen Rohrsystem umlaufendes
Heizmittel erzeugt wird. Das Heizmittel, z. B. destilliertes Wasser, wird in dem
wärmeaufnehmenden Teil des Rohrumlaufsystems verdampft. Dieser Heizdampf strömt
in die in der Ke.s.seltrommel liegenden Heizkörper, wo er die Verdampfungswärme
an den Inhalt der Trommel abgibt und kondensiert. Das Kondensat fließt in den wärmeaufnehmenden
Teil des Umlaufsystemis zurück, das Heizmittel führt also einen geschlossenen Kreislauf
aus. Es hat sich nun gezeigt, daß im Laufe der Zeit Heizflüssigkeit durch undichte
Anschlußstellen verlorengeht und daß nach einer gewissen Verminderung des Flüssigkeitsinhaltes
des Umlaufsystems eine unerwünschte Überhitzung des Heizmittels eintritt.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung zur Überwachung
des Flüssigkeitsinhaltes des Umlauf systenis, die es ermöglicht, rechtzeitig den
Flüssigkeitsinhalt zu ergänzen und damit nachteiligen Folgeerscheinungen der Überhitzung
vorzubeugen, die beispielsweise im letzten Teil des Verdampfers der Heizflüssigkeit
Anlaß zu einer Beschädigung der Verdampfungsrohre bieten kann. Die Erfindung beruht
auf der Erkenntnis, daß das Eintreten der Überhitzung des Heizdampfes ein Zeichen
dafür ist, daß ein unzulässiger Verlust an Heizflüssigkeit eingetreten ist, und
daß somit die Überwachung der Temperatur des Heizdampfes am Ende des Verdampfers
ein geeignetes Mittel bietet, um auf die Notwendigkeit des Auffüllens des Umlaufsystems
hinzuweisen. Demgemäß sieht die Erfindung vor, daß die Temperatur des den Heizkörpern
in der Hochdruckdampftrommel als Dampf zuströrnend@en Heizmittels durch eine zwischen
Verdampfer und Heizkörper in das Umlaufsystem eingeschaltete Temperaturanzeigevorrichtung
überwacht wird, um beim Erreichen einer bestimmten Temperatur den Flüssigkeitsinhalt
durch Nachfüllen ergänzen zu können. Das Nachfüllen kann von Hand. oder auch selbsttätig
erfolgen. Ist das Nachfüllen von Hand vorgesehen, indem z. B. eine Speisepumpe angestellt
wird, so ist gemäß der Erfindung die Einrichtung so ausgebildet, d'aß beim Erreichen
der höchst zulässigen Temperatur des Heizdampfes ein akustisches oder optisches
Signal ausgelöst wird. Soll die Nachfüllung beim Erreichen der zulässigen Höchsttemperatur
selbsttätig erfolgen, so wirkt erfindungsgemäß die Temperaturanzeigevorrichtung
(z. B. ein Thermostat) auf
ein Ventil ein, das in einer Verbindungsleitung
zwischen dem Umlaufsystem und einem an sich bekannten, Nachfüllflüssigkeit enthaltenden
Behälter angeordnet ist.
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Die Erfindung ist in einigen Ausführungsformen beispielsweise in den
Zeichnungen dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen die Einrichtung bei ortsfesten mittelbar beheizten
Dampferzeugern in zwei verschieldenen Ausführungsformen, während Abb. 3 die Einrichtung
bei einer Lokomotive mit mittelbar beheizter Hochdruckfeuerbüchse zeigt, und zwar
Abb. 3 im O.uerschnitt und Abb.4 in Seitenansicht in etwas abgeänderter Ausführung.
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In Abb. i umschließt das Mauerwerk i des Dampferzeugers, der einen
Rost 2- aufweist, zwei Heizgaszüge 3 und 4, zwischen denen ein Leerzug 5 angeordnet
ist. Eine Klappe 6 in diesem Leerzug und ein Schieber 7 regeln den Durchzug der
Gase durch den Heizgaszug 4 oder den Leerzug 5. Im ersten Zug liegen Verdampferschlangen
8, die an außerhalb des Mauerwerks i liegende Wasserabscheider 9 angeschlossen sind.
Von diesen führen Leitungen io zu Heizelementen ii, die das Wasser einer Hochdruckdampferzeugungstrommel
12 mittelbar beheizen. Das Kondensat des Heizdampfes fließt aus den Heizelementen
i i durch Leitung 13 zu Schlangen 14 die im Heizzug 4 liegen, und in denen das Kondensat
vorgewärmt wird. Durch Leitung i5 fließt das vorgewärmte Kondensat zu außerhalb
des Mauerwerks i liegenden Sammlern 16, an die die unteren Enden der Schlangen 8
angeschlossen sind. Verbindungsleitungen 17 zwischen Wasserabscheidern 9 und Sammlern
16 führen das in den Behältern 9 abgeschiedeneWasser den Sammlern 16 zu und damit
wieder in den Kreislauf zurück. Jede Verdampferschlange 8, ein Wasserabscheider
9, eine Leitung io, ein Heizelement i i, eine Leitung 13, eine Vorwärmerschlange
14, eine Verbindungsleitung 15 und ein Sammler 16 bilden also einen geschlossenen
Kreislauf, in dem das hochgespannte Mittel, das als Wärmeträger zur mittelbaren
Beheizung dient, im: vorliegenden Fall also Wasserdampf bmw. Wasser, umläuft. Durch
mehrfache Nebeneinanderanordnung der erwähnten Teile können mehrere getrennte Kreisläufe
geschaffen werden.
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An den Wasserabscheider 9 ist zur Messung des Druckes des Heizdampfes
ein Manometer 18 angeschlossen, das, wie gesagt, auch wegfallen kann, wenn die Temperatur
als Maß für den Druck gelten kann. Außerdem ist an die Leitung 1o eine Temperaturmeßvorrichtung
angeschlossen, die mit einer Anzeigevorrichtung i9 in Verbindung steht. Im vorliegenden
Fall ist angenommen, daß e;n elektrisches oder ein Quecksilberpyroineter in die
Leitung io verlegt ist und die Temperatur des zum Heizelement i i strömenden Heizdampfes
mißt. 2o ist eine Glühlampe, die, wie durch die gestrichelte Linie 2r angedeutet
ist, an Stelle der Anzeigevorrichtung i9 vorgesehen sein kann, um- durch Aufglühen
die Erreichung oder Überschreitung der zulässigen Temperatur des Heizdampfes anzuzeigen.
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In Abb.2 ist der ortsfeste mittelbar beheizte Dampferzeuger so dargestellt,
wie er durch das Patent 430 356 geschützt ist. Auch hier sind zwei Heizgaszüge 3
und ¢ und ein Leerzug 5 :mit einer Klappe 6 vorhanden. Verdampferschlangen 7 liegen
ebenfalls im ersten Heizgaszug 3 und führen zum Wasserabscheider 9, von dem durch
Leitung io die Heizelemente i i im Betriebsdampfbehälter 12 gespeist werden. Durch
Leitung 13 wird das Kondensat wieder abgeführt, um in Vorwärinerschlangen 14 vorgewärmt
zu werden, von denen es über Sammler i4d durch Leitung 15 zu einem Sammler 16 strömt.
In die Leitung i3 ist ein sogenannter Kühlervorwärmer 22 eingebaut, in dem ein Teil
der Wärine des Kondensats an das durch Leitung 23 zugeführte Speisewasser für den
Betriebsdampfkessel 12 abgegeben wird. Das vorgewärmte Speisewasser tritt durch
-Leitung 24 in den Behälter 12. Dez- im Behälter 12 erzeugte Betriebsdampf strömt
durch Leitung 25 zu einem ebenfalls im zweiten Heizzug liegenden Überhitzer 26 und
von diesemi durch LeitÜng 27 zur Verwendungsstelle.
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Ein Manometer 18 kann wieder ianWasserabscheider g vorgesehen sein.
Ferner ist mit diesem Wasserabscheider 9 ein Destillatbehälter 28 durch absperrbare
Leitungen 29 und 30 verbunden. Ein Ventil 31 in der Leitung 30 steht unter dem.
Einfluß eines ebenfalls im Wasserabscheider 9 vorgesehenen Thermostaten oder -elements
32, Sobald infolge Erreichung oder Überschreitung der zulässigen Temperatur des
Heizdampfes im Wasserabscheider 9 durch den .Thermostat das Ventil 31 geöffnet wird,
strömt vom Destüllatbehälter 28 genügend Wasser selbsttätig in den Wasserabscheider
9, und damit in den Kreislauf des Wärmeträgers. Auf diese Weise wird die Temperatur
auf das zulässige Maß zurückgeführt, und es werden Schäden vermieden, die durch
zu hohe Temperatur des Wärmeträgers auftreten könnten.
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.Auch bei.dieser Ausführungsform können, ebenso wie bei Abb. i, mehrere
selbständige Kreisläufe für den Wärmeträger vorgesehen sein. In diesem Falle ist
es zweckmäßig, jeden einzelnen Kreislauf mit einer besonderen Temperaturmeßvorrichtung
zu versehen. Außerdem kann für jeden Kreislauf eine
Druckmeßvorrichtung
vorgesehen sein. Der Destillatbehälter 28 könnte gemeinsam für sämtliche Einzelumlaufelemente
vorhanden sein. Es müßten dann nur getrennte Leitungen 29 und 3o und besondere Thermostaten
oder -elemente für jeden einzelnen Umlaufkreis vorgesehen sein.
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Die in A,bb.3 im Querschnitt dargestellte mittelbar beheizte Feuerbüchse
einer Lokomotive enthält Wasserrohre 33, die unten in Wasserkammern 34 und oben
in Zwischentrommeln 35 befestigt sind. Von den Trommeln 35 führen Leitungen 36 zu
Heizelementen 37, die in dem Dampferzeugungsbehälter 38 liegen, und das Wasser dieses
Behälters mittelbar beheizen. Das Kondensat des umlaufenden Wärmeträgers wird durch
Fallrohre 39 wieder den Wasserkammern 34 zugeführt. Bei der Ausführungsform. nach
Abb. 3 ist ein Temperaturmesser oder Thermoelement 4o mit Anzeigevorrichtung 41
in dem oberen Teil eines der Wasserrohre 33 angeordnet, die unterhalb der Trrnnxnel
38 von einer Seite der Feuerbüchse zu der auf der andern Seite liegenden Trommel
35 führen. Hier wird also die Temperatur des umlaufenden Wärmeträgers bereits
vor seinem Eintritt in die Zwischentrommeln 35, die hier denselben Zweck erfüllen
wie die Wasserabscheider 9 bei den ortsfesten Anlagen, gemessen.
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In Abb. 4 ist angenommen, daß fünf Einzelkreisläufe des umlaufenden
Wärmeträgers vorhanden sind, so daß also die Trommeln 35 auf jeder Seite in fünf
Teile und ebenso die Sammelkammern 34 in fünf Teile und die zugehörigen Wasserrohre
in ebenso viele Gruppen unterteilt sind. Hier ist es erforderlich, die Temperatur
des Heizdampfes in jedem einzelnen Kreislauf zu überwachen. Aus diesem Grunde sind
fünf Anschlüsse 42d, 42v, 42e, 4.2d und 42e für die Thermoelernente vorgesehen,
die in diesem Fall die Temperatur des Heizdampfes innerhalb der Trommeln 35 messen.
Diese Anschlüsse sind über Schalter 43 und ein Zwischenstück f 4 an eine gemeinsame
Anzeigevorrichtung 45 angeschlossen. Mit dieser Anzeigevorrichtung kann man also
durch Schließen eines der Schalter 43 die Temperatur in jedem einzelnen Umlaufsystem
des Wärmeträgers feststellen. Auch hier können für jedes Urnlaufsystein (nicht gezeigte)
Manometer angeordnet werden.