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Es ist bekannt, dass sich die Temperatur der Feuerung mit der Belastung ändert, wobei sieh auch in einem gewissen Wärmebereiche die Temperatur oberhalb der Brennstoffschicht oder der Asche und Schlacke am Ende der Feuerung, z. B. am Ende eines Kettenrostes, ändert, d. h. dass die Temperatur am Rostende bei grösserer Belastung höher, bei kleinerer Belastung niedriger ist.
Dieser Umstand ist von Bedeutung bei selbsttätiger Regelung der Brennstoffzufuhr in die Feuerung von Kesseln, wobei z. B. am Ende eines Kettenrostes ein thermostatischer Regler den Vorschub des Brennstoffes immer derart einstellt, dass keine unverbrannten Brennstoffbestandteile in den Aschenbehälter gelangen und anderseits der Rost stets so weit mit einer Brennstoffschicht bedeckt bleibt, damit der ein Verschlechtern des Wirkungsgrades bedingende Luftüberschuss nicht zu gross wird.
Solche thermostatisch Regler bewirken je nach ihrer Empfindlichkeit bei einer gewissen unteren Temperatur das Einschalten und bei einer gewissen oberen Temperatur das Ausschalten des die Brennstoffzufuhr besorgenden Motors. Die Wirkung solcher Regler bewegt sich also um einen Mittelwert - der Temperatur am Rostende. Bei einer grösseren oder kleineren Belastung trachten sie wieder 2 dieselbe Temperatur am Rostende einzuhalten. Es ist daher möglich, dass bei grösserer Belastung der Rost zu wenig mit Brennstoff bedeckt bleibt-grosser Luftüberschuss-und bei kleinerer Belastung der Rost wieder mit zuviel Brennstoff bedeckt bleibt-kleiner Luftubersehuss.
Auch besteht die Gefahr, dass ständig unausgebrannter Brennstoff in den Asehenbehälter gelangen könnte. Beide Fälle bewirken Verluste, welche den Wirkungsgrad der Feuerung stark verschlechtern.
Es sind Vorrichtungen bekannt, welche diesem Mangel dadurch abhelfen, dass sie im Verhältnisse der Belastung die Menge des wärmeführenden Mediums, z. B. Wasser, Luft, regeln, welches auf den thermostatischen Regler in dem Sinne einwirkt, dass grösserer Belastung eine grössere, kleinerer Belastung eine kleinere Menge des wärmeführenden Mediums entspricht, u. zw. so, dass seine mittlere Temperatur, um welche der thermostatisehe Regler ein-und ausschaltet, ungefähr konstant bleibt.
Weiters wird bei Luft als wärmeübertragendes Mittel die Menge desselben entsprechend der Belastung, u. zw. proportional der Zugstärke, geändert.
Solche Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie mit ziemlich hoher Temperatur (80-100 C) des wärmeübertragenden Mediums Luft arbeiten müssen, damit ihre Mengen nicht den Zug und somit die Leistungsfähigkeit der Feuerung herabsetzen. Durch diese hohe Temperatur wird auch die Lebensdauer des sogenannten thermostatischen Rohres (Körpers) erniedrigt. Weiters muss, da die Luft ein schlechterer Wärmeleiter ist als z. B. Wasser, um die Reglereinrichtung genügend empfindlich zu halten, die Luft mit möglichst grosser Geschwindigkeit durch das thermostatisch Rohr durchströmen. Diese Geschwindigkeit ist aber abhängig von der Grösse des jeweiligen Kaminzuges, so dass bei kleiner Belastung, also auch kleinerer Zugstärke, die Regelung unempfindlicher wird.
Schliesslich wird das wärmeübertragende Medium Luft aus dem Kesselhause durch die jeweilige Zugstärke in das thermostatisch Rohr eingesaugt, weitergeleitet und unterliegt hiemit den Schwan- kungen der Lufttemperatur sowie Reinlichkeit (Kohlenstaub usw. ) im Kesselhause, was nicht ohne ungünstigen Einfluss auf die Genauigkeit und Sicherheit dieser Reglereinrichtung bleiben kann.
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Die angeführten Nachteile werden durch eine neue, im nachstehenden beschriebene Vorrichtung, welche den Gegenstand der Erfindung bildet, beseitigt.
Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zur vollkommen selbsttätigen Regelung der Brenn- stoffzufuhr in die Feuerung bei verschiedener Rostbelastung, welche auf Grund der am Rostende herrschenden Wärme arbeitet, wobei das wesentliche Kennzeichen darin besteht, dass die Spannung (Charakteristik) einer Feder eines thermostatischen Schalters, welcher auf die Temperatur am Ende eines Rostes anspricht und entsprechend der Belastung mittels einer veränderlichen Übersetzung, bestehend aus einer Kulisse, einem Stellhebel vom Membrandruekregler so verändert wird, dass die durch die Form der Kulisse hervorgerufene Änderung der Temperaturregelungsgrenze des thermo- statischen Schalters und die damit bedingte Weite der Rostbedeckung so gross wird,
dass die Feuerung bei den verschiedenen Zugverhältnissen aller Rostbelastungen mit gleichem Luftüberschuss arbeitet.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem Kettenrost schematisch dargestellt.
Der Kettenrost 1, welcher den Brennstoff 2 trägt, wird in Zeitintervallen über die Übersetzung 3 vom Elektromotor 4 bewegt. Die für die Verbrennung notwendige Luftmenge wird unter dem Rost in der geschlossenen Kammer 5 zugeführt und mittels der Klappen 26 und 27 durch einen Membrandruckregler 25 bei Dampfkessel oder einen Temperaturregler bei Warmwasserkesseln geregelt. Am Ende des Rostes oberhalb der Brennstoffsehicht 6 ist ein flacher, dünnwandiger Körper 7 angeordnet, welcher stets von einer bestimmten konstanten Wassermenge durchflossen wird. Ein Sammelgefäss 28 mit einem durch einen Schwimmer 30 gesteuerten Ventil 29 sorgt für ganz gleiche Wasserzufuhr.
Die Wassermenge wird durch den Drosselhahn 10 so eingestellt, dass bei maximaler Belastung das in den Trichter abfliessende Wasser beispielsweise eine Temperatur von zirka 50 C besitzt, wodurch die Lebensdauer sowie Betriebssicherheit des Körpers 7 erhöht wird. Die Temperaturänderungen am Ende des Rostes werden durch das wärmeübertragende Medium Wasser mit einer gewissen praktisch zugelassenen Unempfindlichkeit auf den wärmeempfindlichen Körper 11 eines Thermostaten 8 auf kürzestem Wege übertragen. Sobald der Brennstoff am Rostende 6 in der Nähe des thermostatischen Körpers 7 ausbrennt, sinkt die Temperatur am Rostende und bewirkt hiemit auch eine Temperatursenkung des Wassers, welches auf den wärmeempfindlichen Körper 11 des Thermostaten 8 so einwirkt, dass er sofort den Strom zum Elektromotor 4 für den Antrieb des Rostes einschaltet.
Der Elektromotor 4 setzt den Rost 1 in Bewegung und schiebt so die Brennstoffschicht um eine kleine Strecke (zirka 5-10 cm, je nach der Rostgrösse) vor.
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Rostfläche so weit bedeckt hat, dass der Luftüberschuss wieder ungefähr derselbe wird, wie er vor der Belastungsänderung gewesen ist.
Bei einer Belastungsverkleinerung vollzieht sich der vorher beschriebene Regelungsvorgang in umgekehrter Weise. Die Feder 14 wird weniger gedrückt, so dass der thermostatisch Schalter 8 den Stromkreis um eine niedere, mittlere Temperatur am Rostende 6 ein-und ausschaltet. Das Einund Ausschalten des thermostatischen Schalters 8 geschieht durch die Ausdehnung des wärmeempfindlichen Körpers 11, dessen Bewegung sich über die Spitze 12 auf den Hebel 13 überträgt, welcher Bewegung die Feder 14 ebenfalls durch eine Spitze entgegenwirkt.
Sobald der Hebel l") auf Grund des Kräfte-
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oberhalb oder unterhalb seiner horizontalen Lage bewegt, erfolgt infolge des Kippmomentes, hervorgerufen durch eine Hilfsfeder 15, ein Aus-oder Einschalten des Elektromotors 4 mittels der Queck- silberschaltröhre 16.
Es sei noch angeführt, dass in demselben Sinne, wie die Feder 14 mehr oder weniger zusammengedrückt wird, auch zugleich das Drosselorgan 21 mehr oder weniger entsprechend der Belastungs- änderung geöffnet wird, um so die mittlere Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit durch verschieden lange Pausen-und Arbeitsintervalle des Antriebsmotors 4 zu vergrössern oder zu verkleinern. Die Steuerung des Drosselorgans 21 wird so eingestellt, dass der thermostatisch Schalter 8 bei jeder Belastung gezwungen wird, zeitweise den Strom zu unterbrechen.
Da trotz aller Massnahmen ein thermostatischer Schalter immer eine gewisse Unempfindlichkeit aufweist, muss jedesmal, wenn er in Funktion tritt, eine kleine Verspätung in der Brennstoffzufuhr erfolgen, welche aber durch das Wesen der beschriebenen hydraulischen Steuerung nachstehend aufge- hoben wird. Wenn der thermostatisch Schalter 8 den Stromkreis eingeschaltet hält, arbeitet der hydraulische Druckschalter 9 zwischen einer oberen und unteren Druckgrenze im Windkessel 19. Das
Arbeitsintervall bzw. das zurückgelegte Wegstück des Brennstoffes wird das gleiche. Unterbricht nun der thermostatisch Schalter 8 den Stromkreis, so wird das nächstfolgende Pausenintervall infolge der Unempfindlichkeit des thermostatischen Schalters 8 etwas länger, als es die durch die hydraulische
Steuerung vorher bewirkten Pausenintervalle waren.
Infolgedessen sinkt der Druck im Windkessel 19 je nach der Länge der Unterbrechung des thermostatischen Schalters 8 um ein entsprechendes Mass unter die untere Grenze, bei welcher der Drueksehalter 9 sonst ausschalten würde, so dass das erste
Arbeitsintervall nach dem Einschalten des thermostatischen Schalters 8 entsprechend dem inzwischen ausgeflossenen Windkesselvolumen verlängert wird.
Auf diese Weise arbeitet die Regelung auf die Dauer auch bei verschiedenen Rostbelastungen empfindlich und wirtschaftlich. Die richtige Form der Bahn der Kulisse 17 wird ein für allemal in der Versuchsstation praktisch durch Überprüfung der Luftüberschüsse der Feuerung bei den verschiedenen Rostbelastungen bestimmt. Um bei jeder Rostbelastung den gleichen Luftüberschuss durch die Regelung zu bewirken, muss bei grösster Belastung der Rost ganz bis an das Rostende bedeckt bleiben, d. h. die sogenannte Feuerlinie, welche die brennende bzw. glühende Brennstoffschichte begrenzt, muss sich ganz am Ende des Rostes befinden. Die maximale Rostbelastung ist also durch die grösste Beaufschlagung der Luftklappe 26 bei geschlossener Klappe 27 und hiemit auch durch den grössten Zug sowie durch die weiteste Lage der Feuerlinie gegeben.
Je kleiner die Rostbelastung wird, um so kleiner wird auch der vom Membrandruekregler 2. durch die Luftklappen 26 und 27 eingestellte Zug und um so weiter wird die Feuerlinie durch gleichzeitige Verstellung der Spannkraft (Charakteristik) der Feder 14 vom thermostatischen Schalter 8 nach vorne, d. h. gegen die Richtung der Rostbewegung, gehalten. Das Mass der Entfernung der Feuerlinie vom Rostende bei den verschiedenen Rostbelastungen wird durch die Form der Kulisse 17 bedingt, welche praktisch ein für allemal in der Versuchsanstalt bei gleichzeitiger Prüfung des Luftüberschusses bzw. des CO2-Gehaltes in den Rauchgasen hinter dem Kessel bestimmt wird.
Auf diese Weise arbeitet die Reglereinrichtung so, dass der Luftüberschuss der Feuerung bei den verschiedenen Rostbelastungen praktisch konstant bleibt, besser gesagt, dass der Luftüberschuss bzw. der CO2-Gehalt (z. B. 13%) der Rauchgase hinter dem Kessel um einen gleichen Mittelwert im Betriebe in den Grenzen der 35-100% igen Belastung schwankt.
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It is known that the temperature of the furnace changes with the load, and see the temperature above the fuel layer or the ash and slag at the end of the furnace, e.g. B. at the end of a chain grate, changes, d. H. that the temperature at the end of the grate is higher with greater loads and lower with lower loads.
This fact is important for automatic control of the fuel supply in the furnace of boilers, where z. B. at the end of a chain grate, a thermostatic regulator always adjusts the fuel feed in such a way that no unburned fuel components get into the ash container and, on the other hand, the grate is always covered with a layer of fuel so that the excess air that causes a deterioration in efficiency is not too large .
Such thermostatic regulators, depending on their sensitivity, cause the motor supplying the fuel to be switched on at a certain lower temperature and switched off at a certain upper temperature. The effect of such regulators therefore moves around an average value - the temperature at the end of the grate. In the event of a greater or lesser load, try again to maintain the same temperature at the end of the grate. It is therefore possible that when the load is greater, the grate remains too little covered with fuel - large excess of air - and when the load is less the grate remains covered again with too much fuel - small excess of air.
There is also the risk that unburned fuel could constantly get into the container. Both cases cause losses which greatly impair the efficiency of the furnace.
Devices are known which remedy this deficiency in that, in proportion to the load, the amount of the heat-carrying medium, e.g. B. water, air, regulate, which acts on the thermostatic controller in the sense that larger load corresponds to a larger, smaller load, a smaller amount of the heat-carrying medium, u. so that its mean temperature, around which the thermostatic controller switches on and off, remains approximately constant.
Furthermore, when air is used as the heat transfer agent, the amount of the same according to the load, u. or proportional to the tensile strength, changed.
Such devices have the disadvantage that they have to work with a fairly high temperature (80-100 C) of the heat-transferring medium, air, so that their quantities do not reduce the draft and thus the efficiency of the furnace. This high temperature also reduces the service life of the so-called thermostatic tube (body). Furthermore, since the air is a poorer heat conductor than z. B. water, in order to keep the control device sufficiently sensitive, the air flow through the thermostatic tube at the highest possible speed. However, this speed depends on the size of the chimney draft, so that the control becomes less sensitive when the load is low, i.e. also with a lower draft.
Finally, the heat-transferring medium air from the boiler house is sucked into the thermostatic tube through the respective tensile strength, passed on and is therefore subject to fluctuations in air temperature and cleanliness (coal dust etc.) in the boiler house, which is not without an unfavorable influence on the accuracy and safety of this Regulator device can remain.
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The stated disadvantages are eliminated by a new device, described below, which forms the subject of the invention.
The invention now relates to a device for fully automatic control of the fuel supply to the furnace at different grate loads, which works due to the heat prevailing at the grate end, the essential characteristic being that the tension (characteristic) of a spring of a thermostatic switch, which responds to the temperature at the end of a grate and according to the load by means of a variable translation, consisting of a gate, an adjusting lever is changed by the diaphragm pressure regulator so that the change in the temperature control limit of the thermostatic switch caused by the shape of the gate and the associated the conditional width of the grate cover becomes so large,
that the furnace works with the same excess of air with the different draft conditions of all grate loads.
In the drawing, a device according to the invention in connection with a chain grate is shown schematically.
The chain grate 1, which carries the fuel 2, is moved at time intervals via the transmission 3 by the electric motor 4. The amount of air necessary for the combustion is supplied under the grate in the closed chamber 5 and regulated by means of the flaps 26 and 27 by a membrane pressure regulator 25 for steam boilers or a temperature controller for hot water boilers. At the end of the grate above the fuel layer 6 there is a flat, thin-walled body 7 through which a certain constant amount of water always flows. A collecting vessel 28 with a valve 29 controlled by a float 30 ensures the same water supply.
The amount of water is adjusted by the throttle valve 10 so that, at maximum load, the water flowing into the funnel has a temperature of, for example, about 50 C, which increases the service life and operational reliability of the body 7. The temperature changes at the end of the grate are transmitted by the heat-transferring medium water with a certain practically permitted insensitivity to the heat-sensitive body 11 of a thermostat 8 in the shortest possible way. As soon as the fuel burns out at the end of the grate 6 in the vicinity of the thermostatic body 7, the temperature at the end of the grate drops and thus also causes the temperature of the water, which acts on the heat-sensitive body 11 of the thermostat 8 so that it immediately supplies the current to the electric motor 4 for switches on the grate drive.
The electric motor 4 sets the grate 1 in motion and thus pushes the fuel layer a small distance (about 5-10 cm, depending on the size of the grate).
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Has covered the grate surface so much that the excess air is again approximately the same as it was before the change in load.
When the load is reduced, the previously described control process works in reverse. The spring 14 is pressed less so that the thermostatic switch 8 switches the circuit on and off at a low, medium temperature at the grate end 6. The thermostatic switch 8 is switched on and off by the expansion of the heat-sensitive body 11, the movement of which is transmitted via the tip 12 to the lever 13, which movement is also counteracted by the spring 14 with a tip.
As soon as the lever l ") due to the force
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Moved above or below its horizontal position, the electric motor 4 is switched on or off by means of the mercury interrupter 16 as a result of the overturning moment caused by an auxiliary spring 15.
It should also be mentioned that, in the same way as the spring 14 is more or less compressed, the throttle element 21 is also opened more or less in accordance with the change in load, in order to reduce the average fuel supply speed by means of pause and work intervals of different lengths of the drive motor 4 to enlarge or reduce. The control of the throttle element 21 is set in such a way that the thermostatic switch 8 is forced to temporarily interrupt the current at every load.
Since a thermostatic switch always shows a certain insensitivity in spite of all measures, a small delay in the fuel supply must occur every time it comes into operation, but this is canceled by the nature of the hydraulic control described below. When the thermostatic switch 8 keeps the circuit switched on, the hydraulic pressure switch 9 works between an upper and lower pressure limit in the air chamber 19. Das
The work interval or the distance covered by the fuel is the same. If the thermostatic switch 8 now interrupts the circuit, the next pause interval will be somewhat longer than the hydraulic one due to the insensitivity of the thermostatic switch 8
Control were previously effected break intervals.
As a result, the pressure in the air chamber 19 drops depending on the length of the interruption of the thermostatic switch 8 by a corresponding amount below the lower limit at which the pressure holder 9 would otherwise switch off, so that the first
Working interval after switching on the thermostatic switch 8 is extended according to the volume of the air vessel that has meanwhile flowed out.
In this way, the control works sensitively and economically in the long term, even with different rust loads. The correct shape of the path of the backdrop 17 is practically determined once and for all in the test station by checking the excess air of the furnace with the various grate loads. In order to cause the control to produce the same excess air with every grate load, the grate must remain completely covered to the end of the grate when the load is greatest, H. the so-called fire line, which limits the burning or glowing fuel layer, must be at the very end of the grate. The maximum grate load is thus given by the greatest impact on the air flap 26 with the flap 27 closed and thus also by the greatest pull and by the furthest position of the firing line.
The smaller the grate load, the smaller the tension set by the diaphragm pressure regulator 2. through the air flaps 26 and 27 and the further the firing line is moved forward by simultaneously adjusting the tension (characteristic) of the spring 14 from the thermostatic switch 8, i.e. . H. against the direction of the grate movement. The distance between the fire line and the end of the grate with the various grate loads is determined by the shape of the backdrop 17, which is determined practically once and for all in the test facility while simultaneously checking the excess air or the CO2 content in the flue gases behind the boiler.
In this way, the control device works in such a way that the excess air in the furnace remains practically constant with the various grate loads, or rather that the excess air or the CO2 content (e.g. 13%) of the flue gases behind the boiler around the same average in the company fluctuates within the limits of the 35-100% load.