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Dampferzeuger mit kleinem Flüssigkeitsinhalt und einer Vorrichtung
zum Ablassen des Arbeitsmittels bei niedrigen Dampftemperaturen Die Erfindung bezieht
sich auf Dampferzeuger mit kleinem Flüssigkeitsinhalt, bei welchen eine in Abhängigkeit
von der Temperatur des Arbeitsmittels stehende Vorrichtung das Arbeitsmittel in
einen Raum geringeren Druckes austreten läßt, wenn die Temperatur des Arbeitsmittels
eine zulässige Grenze unterschreitet. Sie bezweckt, hauptsächlich während des In-
und Außerbetriebsetzens von Dampferzeugern, das Austreten von Flüssigkeitspfropfen
an die Verbrauchsstellen zu verhindern.
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Es ist bekannt, am Austritt von Dampferzeugern Sicherheitsvorrichtungen
anzuordnen, welche in Abhängigkeit von der durch Temperaturänderungen des Dampfes
hervorgerufenen Längendehnung eines Meßrohrstückes Hilfssteuervorrichtungen in Gang
setzen. Diese öffnen beim Überschreiten einer zulässigen Dampftemperatur eine Ausströmvorrichtung,
die den zu hoch überhitzten Dampf ins Freie bzw. in ein Gefäß abströmen läßt. Solche
Vorrichtungen werden aber beim Unterschreiten der Dampftemperatur nicht in Tätigkeit
gesetzt, so daß etwa vom Dampf mitgerissene Flüssigkeitspfropfen zusammen mit dem
Dampf an die Verbrauchsstellen gelangen, dort Geräusch und Flüssigkeitsschläge verursachen
und dadurch Schaden anrichten können.
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Es sind ferner schon Dampferzeuger bekannt geworden, bei denen Vorrichtungen
vorgesehen sind, welche die Speiseleitung des Dampferzeugers mit einem Raum geringern
Druckes, z. B. mit dem Speisemittelgefäß, verbinden, sobald die Temperatur in dem
Vorwärmerteil ein zulässiges Maß unterschreitet. Solchen Vorrichtungen haften aber
insofern Nachteile an, als nicht nur die Vorgänge im nachfolgenden Verdampfer- und
überhitzerteil des Rohrsystems nicht mehr erfaßt werden können, so daß bei zu geringer
Temperatur in diesen Teilen die Ausflußvorrichtung nicht beeinflußt wird, sondern,
als auch das bereits im Verdampfer- und Überhitzerteil des Rohrsystems befindliche,
zuwenig erwärmte Arbeitsmittel nicht mehr nach außen abströmen und als Gemisch von
Dampf und Flüssigkeitspfropfen in die zu den Verbrauchsstellen führende Dampfleitung
gelangen kann.
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Schließlich sind auch schon Dampferzeuger bekannt geworden, bei denen
Wasserabscheider im Verlauf des Rohrsystems eingeschaltet
sind,
die das abgeschiedene Wasser wieder in den Dampferzeuger zurückleiten. Diese Wasserabscheider
können aber nur eine ihrem Rauminhalt entsprechende Wassermenge zurückhalten und
versagen, sobald die Menge des anfallenden Wassers dieses Maß übersteigt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Temperaturaufnahmevorrichtung,
die die Ausströmvorrichtung beeinflußt, sowie die Ausströmvorrichtung selbst an
einer Stelle des Rohrsystems angeordnet sind, wo das Arbeitsmittel das Rohrsystem
des Dampferzeugers mindestens zum Teil schon durchströmt hat. Durch eine solche
Vorrichtung können auch die Vorgänge in dem je nach der Anordnung vor der Temperaturau.fnahmevorrichtung
liegenden Verdampfer- und Überhitzerteil des Rohrsystems des Dampferzeugers erfaßt
und somit die Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden werden.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung an Hand von verschiedenen in vereinfachter
Darstellung gezeichneten Ausführungsbeispielen erläutert.
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Fig. i zeigt einen Dampferzeuger, bei welchem am Austritt ein in Abhängigkeit
von einer durch die Temperatur des Arbeitsmittels beeinflußten Temperaturaufnahmevorrichtung
gesteuerte Ausströmvorrichtung angeordnet ist.
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Fig.2 und 3 veranschaulichen zwei verschiedene Ausströmvorrichtungen
im einzelnen.
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Fig.4 und 5 zeigen Ausführungen wie Fig. i in Vereinigung mit weiteren
Regelvorrichtungen.
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Die Speisepumpe i fördert die Speiseflüssigkeit durch die Speiseleitung
2 in das Rohrsystem 3 des Dampferzeugers. Der in diesem Rohrsystem erzeugte Dampf
strömt durch die Leitung 4 in nicht dargestellte Verbrauchsstellen. Zur Beheizung
des Rohrsystems dient ein Brenner 5, dem durch die Leitung 6 ein Brennstoff und
durch die Leitung 7 Verbrennungsluft in bekannter Weise zugeführt wird. Die bei
der Verbrennung entstehenden Rauchgase strömen durch den Rauchgaskanal8 aus dem
Verbrennungsraum des Erzeugers.
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Im Rohrsystem 3 ist eine Temperaturaufnahmevorrichtung 9 eingebaut,
welche zur Steuerung von Regelvorrichtungen Impulse durch die Leitung io gemäß den
aufgenommenen Temperaturen weiterleitet. Weiterhin ist an das Rohrsystem 3 des Dampferzeugers
eine Vorrichtung i i (Ausströmvorrichtung) angeschlossen, welche von einem Servomotor
z2 gesteuert wird und in geöffnetem Zustand das durch das Rohrsystem des Erzeugers
fließende Arbeitsmittel in einen Behälter 13 mit einem geringeren Druck, als das
Rohrsystem des Dampferzeugers aufweist, bzw. ins Freie ausfließen läßt.
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Sobald die Temperatur des Arbeitsmittels unter ein bestimmtes, noch
zulässiges Maß sinkt, erteilt die Temperaturaufnahmevorrichtung 9 durch die Leitung
io einen Impuls auf den Servomotor r2, welcher dabei mittels eines Stempels 14 das
Ventil 25 der Ausströmvorrichtung i i von seinem Sitz abhebt und dadurch dem im
Rohrsystem des Dampferzeugers befindlichen Arbeitsmittel den Weg in den Behälter
13 freigibt. Nachdem die Temperatur die zulässige untere Temperaturgrenze wieder
überschritten hat, wird der von der Temperaturaufnahmevorrichtung 9 auf den Servomotor
i2 erteilte Impuls unterbrochen, die Stoßstange 14 zurückgezogen und dadurch die
Ausströmvorrichtung i i wieder geschlossen, so daß auch der Austritt von Arbeitsmittel
aus dem Rohrsystem des Dampferzeugers unterbrochen wird.
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Der von der Temperaturaufnahmevorrichtung 9 (Fig. i, 4 und 5) erteilte
Impuls kann beispielsweise mittels einer Steuerflüssigkeit durch die Leitung io
auf die eine Seite eines im Zylinder 2o des Servomotors 1.2 befindlichen Kolbens
21 (Fig. 2 und 3) übertragen werden. Auf die andere Seite des Kolbens 21 wirkt eine
Feder 22, welche entsprechend dem Druck der Steuerflüssigkeit zusammengedrückt wird,
wobei das mit dem Kolben verbundene Gestänge 23 (Fig. 2) gegen die Spindel-24 des
Ventils 25 gestoßen wird. Dadurch wird das Ventil 25 von seinem Sitz abgehoben,
und somit der Weg für das aus dem Rohrsystem des Dampferzeugers strömende Arbeitsmittel
durch die Leitung 26 in die Leitung 27 freigelegt.
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Ein weiterer an der Ventilspindel 24 angebrachter, im Bremszylinder
29 beweglicher Kolben 28 ist auf der einen Seite durch eine Feder 3o belastet, die
das Ventil zu schließen trachtet. Auf die andere Seite des Kolbens wirkt eine aus
dem Behälter 31 zugeführte Flüssigkeit. Bei einer Öffnungsbewegung des Ventils 25
zieht der Kolben 28 aus dem Behälter 31 über das nach dem Zylinderinnern sich öffnende
Ventil 32 Flüssigkeit an. Bei der Schließbewegung schließt sich das Ventil
32 unter der Wirkung der Feder 33, so daß für die im Zylinder 29 eingeschlossene
Flüssigkeit nur noch die kleine Bohrung 34 im Ventil 32 für den Abfluß in den Behälter
3 1: frei ist.
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Durch entsprechende Bemessung der Bohrung 34 kann die Schließgeschwindigkeit
des Ventils 25 so eingestellt werden, daß im Arbeitsmittel keine plötzlichen Drucksteigerungen
und keine Schläge entstehen können und daß auch etwa im Rohrsystem des Dampferzeugers
immer
noch zurückgebliebene kleine Flüssigkeitsteilchen ausströmen können, bevor sie mit
dem erzeugten Dampf zusammen an die Verbrauchsstellen mitgerissen werden.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausströmvorrichtung kann zugleich als Sicherheitsventil
wirken. Das Ventil 35 wird, umgekehrt wie beim Beispiel von Fig. 2, durch das durch
die Leitung 26 aus dem Dampferzeuger zugeführte Arbeitsmittel von unten belastet
und kann bei einer Überschreitung des Druckes über eine zuläsige Grenze entgegen
der auf der Ventilspindel 36 abgestützten Feder 37 geöffnet werden, so daß aus dem
Dampferzeuger der zuviel erzeugte Dampf ebenfalls abgeleitet und beispielsweise
im Behälter 13 (Fig. i) kondensiert wird. Das mit einem Kopf 38 versehene
Ende der Ventilspindel 36 gleitet in einem mit einem Anschlag 39 versehenen
rohrartigen Gestänge q.o, welches mit dem Kolben 21 verbunden ist und das Ventil
35 beim Unterschreiten der zulässigen Temperaturgrenze des Arbeitsmittels ebenfalls
öffnet, so daß, bevor Flüssigkeitspfropfen mit dem erzeugten Dampf an die Verbrauchsstellen
mitgerissen werden, das Ventil 35 diese aus dem Dampferzeuger ins Freie oder
in einen Behälter ausströmen läßt.
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An Stelle die Ausströmvorrichtung als Sicherheitsventil auszubilden,
kann auch, wie bei dem in Fig. 4. dargestellten Beispiel gezeigt wird, der Servomotor
12 außer durch die Temperaturaufnahmevorrichtung 9 weiter noch durch eine Druckaufnahmevorrichtung
:45 in Abhängigkeit vom Druck in der Verbraucherleitung beeinflußt werden, derart,
daß bei einer Veränderung des Druckes im Sinne einer Leistungsabnahme, z. B. bei
einem Ansteigen des Druckes über eine zulässige Grenze, die Auslaßvorrichtung i
i ebenfalls geöffnet wird und der zuviel im Kessel erzeugte Dampf abströmen kann.
Zwischen dem Dampferzeuger und der Druckaufnahmev orrichtung 4.5 kann eine Abschlußvorrichtung
7 mit Druckaufnahmevorrichtung 46 angeordnet sein, welche die zu den Verbrauchern
führende Rohrleitung absperrt, wenn der Druck im Dampferzeuger nach Öffnen der Ausströmvorrichtung
plötzlich sinkt.
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Diese Vorrichtung 46, ¢7 ergibt eine weitere Verbesserung der Erfindung,
denn wenn beim Öffnen der Ausströmvorrichtung i i die Dampfleitung d. durch die
Druckreglervorrichtung 4.6 sogleich geschlossen wird, kann aus dem Rohrleitungsnetz
kein Arbeitsmittel zurückströmen und vor allem können, beispielsweise während des
Inbetriebsetzens, keine Wasserpfropfen in die Dampfleitung q. fließen. Diese Druckreglervorrichtung
4.6 unterstützt somit die Wirkung der Ausströmvorrichtung i i, indem eine noch größere
Gewähr dafür geleistet wird, daß keine Flüssigkeit an die Verbrauchsstelle geführt
wird.
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Die Ausströmvorrichtung des in Fig. 5 dargestellten Dampferzeugers
ist an einen Flüssigkeitsabscheider So angeschlossen, in welchem etwa durch das
Rohrsystem des Dampferzeugers durchtretende Flüssigkeit in bekannter Weise abgeschieden
und somit daran verhindert wird, gemeinsam mit dem Dampf an die Verbrauchsstellen
zu gelangen. Sobald im Abscheider So Flüssigkeit sich ansammelt, ist auch bereits
die Temperatur des durch die Leitung q. strömenden Dampfes gesunken, so daß die
Temperaturaufnahmevorrichtung 9 durch die Leitung io einen Impuls auf den Servomotor
i2 ausübt, welcher alsdann die Ausströmvorrichtung i i öffnet und somit die im Abscheider
So befindliche Flüssigkeit in dem Behälter 13 ausfließen läßt. Durch eine
weitere Leitung 5 i kann die Temperaturaufnahmevorrichtung 9 einen zusätzlichen
Impuls an die -Speisepumpe i weiterleiten. Dadurch wird erreicht, daß, sobald die
Ausströmvorrichtung i i geöffnet ist, die Speiseflüssigkeitszuführung vermindert
oder unterbrochen wird und erst . dann wieder einsetzt bzw. vergrößert wird, wenn
die Betriebsverhältnisse normal geworden sind bzw. die Ausströmvor richtung i i
wieder geschlossen ist.
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Die Temperaturaufnahmevorrichtung kann natürlich an beliebiger Stelle
des Dampferzeugers angeordnet werden, wo das Arbeitsmittel den Dampferzeuger mindestens
zum Teil durchströmt hat. Vorteilhaft wird sie in die Zone des überhitzers eingebaut,
kann aber ebensogut in der Zone des Erhitzers vorgesehen werden. Gegebenenfalls
kann sie auch in der zu den Verbrauchsstellen führenden Dampfleitung nach dem Dampferzeuger
vorgesehen werden. Auch die Ausströmvorrichtung kann an verschiedenen Stellen vorgesehen
werden, beispielsweise unmittelbar am Austritt aus dem Dampferzeuger oder aber auch
im Rohrsystem des Erzeugers selber. In gewissen Fällen kann auch die Anordnung mehrerer
Ausströmvorrichtungen, welche von einer gemeinsamen Temperaturaufnahmevorrichtung
oder von verschiedenen Temperaturaufnahmevorrichtung bedient werden, für die Anlage
von Vorteil sein. Die Impulse, welche auf die Ausströmvorrichtung übertragen werden,
können anstatt stetig auch stoßweise erfolgen, so daß die Ausströmvorrichtung, nachdem
die zulässige Temperaturgrenze unterschritten ist, sofort vollständig geöffnet wird.
Die Schließbewegung kann aber entsprechend der Anordnung von Bremsen langsamer erfolgen.
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Die Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung tritt besonders während
der Zeit der
Inbetriebsetzung und der Außerbetriebsetzung des Dampferzeugers
in Tätigkeit. Zum Inbetriebsetzen muß natürlich, um ein Verbrennen des im Dampferzeuger
befindlichen Rohrsystems zu verhindern, während des Anheizens schon Speiseflüssigkeit
dem Rohrsystem zugeführt werden. Diese kann aber bis zum Austritt aus dem Erzeuger
noch nicht oder höchstens nur teilweise, verdampfen. Der erzeugte Dampf würde also
gegebenenfalls am Austritt immer noch Wasserpfropfen mitreißen, welche an den- Verbrauchsstellen
schweren Schaden anrichten könnten. Durch die Erfindung wird aber vermittels der
Temperaturaufnahmevorrichtung die Auslaufvorrichtung geöffnet. Die durch den Erzeuger
hindurchströmende Flüssigkeit oder der Flüssigkeitspfropfen mit sich reißende Dampf
werden somit durch die mittels der Temperaturaufnahmen orrichtung gesteuerte Auslaufvorrichtung
nach außen abgelassen. Die noch nicht verdampfte Flüssigkeit kann nicht an die Verbrauchsstellen
gelangen und dadurch auch keinen Schaden anrichten.
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Gleichfalls wird auch bei Außerbetriebsetzung der Anlage, sobald das
Feuer vermindert oder ausgelöscht wird, der erzeugte Dampf, sobald seine Temperatur
ein zulässiges Maß unterschritten hat, nicht mehr an die Verbrauchsstellen, sondern
ebenfalls durch die Auslaßvorrichtungen nach außen abgelassen, so daß rechtzeitig
das Ausstoßen von Flüssigkeitspfropfen in die Verbraucherleitung verhindert wird.