Zwangsdurchlaufkessel. Es ist bekannt, bei Zwangsdurchlauf- kesseln die Feuerregelung einem Temperatur impuls zu unterstellen, der von dem aus dem Kessel austretenden Dampf abgeleitet wird. Eine solche Regelung hat den Nachteil, dass sie den tatsächlichen Vorgängen im Kessel mehr oder weniger stark nacheilt und dass infolgedessen leicht Pendelungen eintreten.
Dass die Regelung nacheilt, ist darauf zu rückzuführen, dass sich eine Änderung der Beheizung immer erst dann am Kesselende als Dampftemperaturänderung bemerkbar machen kann, wenn das im Augenblick der Beheizungsänderung in den Kessel eintre tende Arbeitsmittel an jene Stelle gelangt ist. Da die Durchlaufzeit des Arbeitsmittels im allgemeinen mehrere Minuten beträgt, so kommt der Regelimpuls also immer in einem sehr beträchtlichen Masse zu spät.
Bisher hat man noch keinen vollkommen befriedigenden Ausweg gefunden, diesen Mangel zu beheben. Mit einer Vorverlegung der Impulsentnahmestelle entgegen der Strö mungsrichtung des Arbeitsmittels lässt sich kaum eine Verbesserung der Verhältnisse erreichen,
da man den Impulsentnahmepunkt nur bis an die Stelle der beginnenden über- hitzung vorschieben kann. Die sich hieran anschliessende Verdampfungsheizfläche kann bekanntlich nicht für die Entnahme von Temperaturimpulsen herangezogen werden, da das in dieser Heizfläche eingeschlossene Arbeitsmittel unabhängig von der Belastung des Kessels immer ,die gleiche Temperatur, und zwar die Sattdampftemperatur,
die dem Betriebsdruck entspricht, besitzt. Es bleibt damit nur noch die Möglichkeit, den Impuls vom Vorwärmer abzuleiten. Aber auch diese Möglichkeit erweist sich als brauchbar, da einerseits,die Temperaturänderungen, die im Vorwärmer auftreten, verhältnismässig ge ring sind und anderseits, weil dieser Impuls zu früh kommt, und .mandamit einen zu grossen Teil des Kessels, der hinter der Im- pulsentnahmestelle liegt. unkontrolliert sich selbst überlassen müsste.
Es versteht sich von ,elbst, dass auch ein Summenimpuls. der sich teils aus einem vom Vorwärmen teils vom f'berhitzer abgeleiteten Impuls zusammen setzt, nicht brauchbar ist. da .sich auch in dieser Zusammensetzung entweder der eine oder der andere Impuls durchsetzt, deren jeder, wie vorstehend erläutert wurde. zu un gelegener Zeit zustande kommt.
Die Erfindung weist nun einen in-und- sätzlich neuartigen Weg, einen in kürzerem Zeitabstand auf eine Änderung- der Behei- zung des Kessels folgenden Temperatur impuls zu gewinnen.
Sie besteht darin, dass der Hauptheizfläche des Kessels eine Neben- heizfläeh.e mit einer der ersteren gegenüber geringeren Durchlaufzeit zugeordnet wird und die Temperaturänderungen dein dieser Nebenheizfläche strömenden Mittels für die Regelz--eeke des Kessels benutzt werden. Die Bedeutun;
- dieses Vorschlages ergibt sich daraus, dass es durch seine Anwendun- mög lich ist, die Grösse, die 'bisher das Zustande kommen des Temperaturimpulses verzögerte, nämlich die Durehla.ufzeit des Arbeitsmittels, beliebig klein zu machen.
An sich kann man die Nebenheizfläche, die von einem einzigen, verhältnismässig dün nen Rohrstrang gebildet; werden kann. an beliebiger Stelle dem ileizga"trom des Kes sels aussetzen und ihr jede beliebige Form geben. In diesem Falle werden sieh jedoch Änderungen in der Beheizung des Kessels nicht immer in einem gleichbleibenden Ver hältnis auf die Hauptheizfläche und die Nebenheizfläche auswirken, das heisst die am Ende der Nebenheizfläche auftretenden Dampftemperaturen werden nicht immer ohne weiteres ein getreues Abbild der Tem peraturen am Kesselende sein.
Das schliesst aber nicht aus, dass von den, von der Neben heizfläche abgenommenen Temperaturimpul sen die Feuerungsregelung doch vorgenom men wird. Um eine einwandfreie Regelung zu erhalten, hat man nur nötig, die je weilige Grösse des Impulses korrigiert auf die Feuerregelung zur Einwirkung kommen zu lassen, wozu in der Regeltechnik die ver- ehiedensten Mittel zur Verfügung stehen. wie beispielsweise die geeignete Anwendung von Kurvenscheiben, von gestaffelten Wider ständen und ähnliches mehr.
In der Regel wird man sieh mit dieser Lösung aber nicht zufrieden geben und dar nach trachten, die Nebenheizfläche auf sol che Weise der Hauptheizfläche des Keseels, die nachfolgend kurz als Hauptheizfläche l"_-zeichnet wird. zuzuordnen. dass die Tem peraturänderungen am Ende der Nebenheiz- fldi.ehe bei einer Änderung der Beheizung des Kessels denen am Ende der Hauptheizfläche proportional sind.
Um das zu erreichen, lässt man vorteilhaft die Hauptheizfläche und die Nebenheizfläche wenigstens angenähert die gleichen Wärme zonen im Kessel durchlaufen. Unter Um ständen ergibt sieh aber auch auf diese ZVeise noch nicht immer eine genügende Propor- tionalität der Temperaturänderungen am Ende der Haupt- und Nebenheizfläche. so dass es sich empfiehlt, ausserdem das jewei lige Grössenverhältnis der Nebenheizfläche zur Hauptheizfläche in den aufeinander folgenden Zonen gleicher Brenngastemperatur wenigstens angenähert gleich gross zu machen.
Um am Ende der Nebenheizfläche mög- liehst eindeutige und grosse Temperaturände rungen zu erhalten, ist es zweckmässig, die Nebenheizfläche in der Weise mit einer Flüs sigkeit. die auch ein Teil des Kesselspeise- vvasse rs selbst sein kann. zu speisen, dass diese die genannte Heizfläche ohne Dampf zu bilden, durchströmt.
Würde man eine Dampf bildung zulassen, so würde die Nebenheiz fläche längs einer gewissen Strecke, inner halb der eine Verdampfung stattfindet, eine gleichbleibende Messflüssigkeit-stemperatur aufweisen. also eine Strecke enthalten, die für den vorliegenden Zweck geradezu über flüssig ist.
An dieser Stelle sei noch be merkt, dass es sich unter Umständen emp fiehlt, um am Ende der Messstrecke möglichst hohe Temperaturen und damit grosse Tem- peraturänderungen zu erhalten, die Neben lieizfläehe etwa mit<B>01</B> zu epeisen. An Stelle einer Flüssigkeit kann man durch ,die Neben heizfläche aber auch ein Gas hindurchschik- ken, was deshalb vorteilhaft sein kann, weil der Strömungswiderstand eines Gases gerin ger ist als der einer Flüssigkeit, so :
dass die Durchlaufzeit des strömenden Mittels der Nebenheizfläche besonders klein gemacht werden kann.
Die Speisung der Nebenheizfläche kann man entweder so durchführen, dass sie stän dig :der bei Belastungsänderungen des Kes sels sich ändernden Speisung der Hauptheiz fläche proportional ist, oder aber, @dass sie un abhängig von Belastungsänderungen des Kes sele dauernd unverändert aufrecht erhalten wird.
Indem ersten Falle hat man nur nötig, die Nebenheizfläche an dieselbe Pumpe an zuschliessen, die zur Speisung der Haupt heizfläche dient. Hierdurch ist die Propor tionalität der :Speisung beider Heizflächen sichergestellt, ohne dass es zu diesem Zweck noch besonderer, während des Betriebes zu betätigender Regelorgane bedarf.
Stellt man hierbei das Verhältnis der in die beiden Reiz- flächen einströmenden Flüssigkeitsmengen einmalig so ein, dass die durch die Neben heizfläche strömende Menge so gross ist, dass die Flüssigkeit beim Durchströmen der Ne benheizfläche keine Verdampfung erfährt, so ist man damit zugleich sicher, dass dann auch bei keiner Belastung des Kessels in .der Ne benheizfläche eine Dampfbildung eintritt.
Dass dieser Zustand selbsttätig ohne beson deres Zutun des Kesselwärters ständig auf rechterhalten bleibt, folgt daraus, dass bei einem Zwangsdurchlaufkessel bei allen Be lastungen das Verhältnis der Arbeitsmittel- zur Brennstoffzufuhr stets wenigstens ange nähert aufrechterhalten wird.
Soll eine von Belastungsänderungen -des Kessels unabhän gige gleichbleibende Speisung der Neben heizfläche durchgeführt werden, so hat man nur nötig, die zur ,Speisung der Nebenheiz fläche bestimmte Pumpe mit gleichbleibender Drehzahl anzutreiben. Besondere Regel organe sind dann auch für diese Betriebsweise entbehrlich.
Indem zweiten Fall muss beach tet werden, dass, sich bei Belastungsänderun- gen des Kessels am Ende der Nebenheizfläche Temperaturänderungen ergeben, während die Temperatur am Ende der Hauptheizfläche, sofern beider Änderung der Kesselbelastung die Wärme- und Arbeitsmittelzufuhr gleich zeitig in entsprechendem Masse verändert worden sind, konstant bleibt.
Es würde in folgedessen von dem Temperaturmesser am Ende der Nebenheizfläche ein auf die Feue- rengeinwirkender Regelimpuls ausgehen, der fälschlicherweise die Wärmezufuhr ver ändert.
Dem kann. man jedoch auf ein fache Weise dadurch begegnen, :dass man auf die Regeleinrichtung einen Kompensations impuls einwirken lässt, der selbsttätig bei Be- lastungsänderungen ausgelöst wird und des sen Grösse der Grösse der Belmtungs'änderung entspricht.
Verwendet man als Temperatur- messer am Ende der Nebenheizfläche ein Widerstandsthermometer und baut man !die Regeleinrichtung in an sich bekannter Weise so auf, dass unter Anwendung einer Whea,t- .ston'schen Brücke bei Temperaturänderungen der Widerstand in dem einen Zweig und da mit das Gleichgewicht .der Brücke gestört wird, so kann man die vorstehend .gegebene Anweisung in einfacher Weise dadurch ver wirklichen, dass:
man eine Störung des Brük- kengleichgewichtes verhütet, indem man in einen entsprechenden andern, Zweig,der Brücke einen Widerstand einschaltet, der bei Last änderungen in entsprechendem Sinne und ent sprechendem Masse verändert wird. Das .spä terhin beschriebene Ausführungsbeispiel des Erfindungegegenistandes lässt diese Anord nung noch deutlicher werden.
;An Stelle einer Wheatston'schen Brücke kann man aber auch jede andere elektrische oder hydraulische Regeleinrichtung benutzen. Verwendet man beispielsweise einen Kontakt zeigerregler, dessen Zeigerausschläge den Temperaturänderungen am Ende der Neben heizfläche entsprechen, so kann man eine Falschregelung bei Belastungsänderungen des Kessels auf einfache Weise dadurch ver hüten, dass man die beiden Gegenkontakte,
mit denen der Zeigerkontakt zusammen- arbeitet, bei Belastungsänderungen des Wes- sels nach der einen oder andern Richtung hin sinngemäss verschiebt.
Eine Falschregelung kann auch dadurch unter Umständen eintreten, dass sich die T'eni- peratur des in die Hauptheizfläche oder die Temperatur des in die Nebenheizfläche ein gespeisten Mittels verändert. Notwendigen falls muss man deshalb auch diese beiden Einflüsse berücksichtigen.
Bei Anwendung von Widerstandsthermometern an der Ein speisungsstelle der beiden Heizflächen und gleichzeitiger Anwendung einer Wheatston'- schen Brücke lässt sich das in einfacher Weise dadurch erreichen, dass man in die Brücken zweige die entsprechenden Widerstands thermometer einschaltet,
deren Widerstands- werte sich sinngemäss mit den Temperaturen an den Einspeisungsstellen verändern. Bei Anwendung eines hydraulischen Reglers las sen sich Temperaturänderungen der einge- speisten Mittel durch entsprechend ausgebil dete Zwischengestänge des Reglers beauf sichtigen, bei Anwendung eines Kontakt zeigerreglers kann dies in ebenso einfacher Weise dadurch geschehen,
dass man das mit dem Zeigerkontakt zusammenarbeitende Ge- genkontaktpaar in enteprechendem Sinne nach der einen oder andern Richtung ver stellt.
Soll dabei gleichzeitig, wie vorher be schrieben wurde, eine Falschregelung ver hütet werden, wie sie durch Belastungsände- rungen des Kessels eintreten könnte, so muss man den Antrieb, der das Gegenkontaktpaar verstellen soll, als Mehrfachdifferential getriebe ausführen, das gestattet, ohne gegen seitige Beeinträchtigung das Kontaktpaar je weils so zu verstellen,
wie es eine Belastungs- änderung oder eine Anderung der einen oder andern der Temperaturen der eingespeisten Mittel erfordert.
Die Regler können in allen Fällen mit oder ohne Rückführungseinrichtung ausge führt sein. Finden Regler ohne Rückfüh rung Verwendung, so erfolgt die Zurück führung der Temperaturen am Ende der Ne benheizfläche auf den Ausgangswert von der Feuerungsseite des Kessels her. Falls diese Rüekführung zu schleichend erfolgt, so dass die (fefahr besteht, dass bei der Regelung Peiidelungen eintreten, empfiehlt es sich, die Rückführung in den Regler selbst hinein zu verlegen.
Dabei kann die Rückführung starr oder isodromwirkeiid erfolgen. Wie die Rück führung bei Anwendung einer M'heatston'- schen Brücke, eines hydraulischen Zieglers oder eines Zeigerkontaktreglers im einzelnen erreicht werden kann, ist an sich bekannt und für die Erfindung als solche ohne Be deutung. Es erübrigt. sich deshalb, an dieser Stelle hierauf näher einzugehen.
Es könnte vielleicht noch der Einwand gemacht werden, dass die neue Regelun.r wirt schaftlich nicht tragbar wäre, weil die Wärmemenge, die der Nebenheizfläche zu- gefÜhrt und damit der Hauptheizfläche ent zogen wird, recht beträchtlich ist. Falls darin aber tatsächlich ein Nachteil der neuen Mess- methode gesehen werden sollte, hat man nur nötig, das aus der Nebenheizfläche austre tende Mittel einem Wärmeaustauscher zuzu führen,
in welchem die der Nebenheizfläche zugeführte Wärme wiedergewonnen und für irgendwelche Zwecke nutzbar gemacht wer den kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in den Abbildungen schema tisch dargestellt. Zn Fig. 1 ist die Haupt heizfläche, die der Erzeugung des Nutz dampfes dient, mit 1, die Nebenheizfläche mit 2 bezeichnet.. Beide Heizflächen werden von einer gemeinsamen Kesselfeuerung be heizt, die bei 3 andeutungsweise dargestellt ist.
Wie durch die Pfeile 4 bis 6 ange deutet ist., wird durch die Feuerung sowohl die Heizfläche 1 wie die Heizfläche 2 be heizt. Die Heizfläche 1 wird durch eine Pumpe 7, die Nebenheizfläche 2 durch eine Pumpe 8 gespeist. Der erzeugte Dampf aus der Heizfläche 1 tritt durch die Leitung 9 aus. Das aus der Nebenheizfläche 2 aus tretende Mittel wird durch die Leitung 10 abgeleitet.
In dieser Leitung ist ein Tem- peraturmessgerät 11 angeordnet; ebenso befin den sieh in der Zuleitung 12 zur Heizfläche 2 und in der Zuleitung 13 zur Heizfläche 1 Temperaturmessgeräte 14 bezw. 15. Die Ne benheizfläche ist durch die Leitungen 16, 17, 18 und 19 in einen Kreislauf eingeschaltet, in welchem ein Wärmeaustauscher 20 ange ordnet ist.
Fig. 2 zeigt die bereits erwähnte Regel einrichtung, bei welcher eine Wheatston'sche Brücke zur Anwendung gelangt. In die vier Zweige dieser Brücke sind vier Widerstände 21, 22, 23 und 24 eingesetzt. Die Anord nung ist so gewählt, dass sich die Wider standswerte der Widerstände 21, 22 und 23 entsprechend den Temperaturänderungen an ,den Temperaturmessstellen 11, 14 und 15 ändern.
Der Widerstand 24 kann durch einen Schieber 25 verändert werden, der sich selbst tätig verschiebt, sobald die Belastung des Kessels herauf oder herunter geht. In den eigentlichen Brückenzweig 26 ist ein Gerät 27 eingeschaltet, das, sobald durch die Brük- kenleitung 2,6 ein Ausgleichstrom fliesst, die Drehzahl des Motors 28, der eine Brennstoff- fördereinrichtung 29 und gegebenenfalls ein Verbrennungsluftgebläse antreibt, im Sinne einer Drehzahlerhöhung oder -Verminderung steuert.
Der Motor 28 kann, wie durch die gestrichelte Linie 3'0 angedeutet sein soll, zu gleich auch einem sogenannten Generalregler unterstellt sein, das isst ein Regler, der ge stattet, die Belastung des Kessels dadurch zu verändern, dass gleichzeitig die Förderein richtungen für den Brennstoff, die Verbren nungsluft und das Speisemittel geregelt werden.
Die Wirkungsweise der Anlage im Betrieb ist folgende: .Solange die Anlage im Behar- rungszustande ist, befindet sich auch die Brücke im Gleichgewicht. Es fliesst also durch die Brückenleitung 26 kein Strom. Die Brennstoffördereinrichtung 2,9, die Speise pumpe 7 und ,die nicht dargestellte Verbren- nungsluftfördereinrichtung laufen mit be stimmten Drehzahlen um und der Kessel lie fert eine dementsprechende Dampfmenge von bestimmter Temperatur.
Wird jetzt beispielsweise unter Benutzung des erwähnten Generalreglers die Belastung ,des Kessels heraufgesetzt, so tritt bei kon- staut bleibender Speisung ,der Nebenheiz- fläche 2 folgendes ein:
Unter der Voraus setzung, dass der Generalregler so arbeitet, .dass sich hierbei die Zufuhr von Brennstoff, Arbeitsmittel und Verbrennungsluft in dem Verhältnis zueinander ändern, dass- der aus der Leitung 9 austretende Dampf nach wie vor ,die :gleiche Temperatur aufweist, würde sich,dennoch infolge der veränderten Behei- zungder Nebenheizfläche 2 an der Messstelle 11 eine Temperaturerhöhung ergeben.
Diese Temperaturerhöhung beeinflusst aber die Fördereinrichtung 29 nicht, da gleichzeitig mit der Belastungserhöhung durch Verschie ben des Schiebers 25 der Widerstand 2,4 in einem solchen Masse verändert wird, dass das Brückengleichgewicht durch die Änderung ,des Widerstandes 21 nicht ;gestört wird. Man kann also den Kessel herauf- oder herunter- regeln, ohne dass von der Messstelle 11 aus eine Falschregelung der Feuerung eintreten würde.
Ein anderer Fall, beidem die Feuerungs- regelung nicht wirksam werden kann, ist der, .dass die Temperatur des in die Nebenheiz fläche 2. eingespeisten Mittels steigt oder sinkt. Steigt die Temperatur beispielsweise an der Stelle 14, so steigt .sie auch an der Stelle 11.
Der Temperaturanstieg an der Stelle 11 löst aber deshalb keinen auf die Fördereinrichtung 29 einwirkenden Regel eingriff aus, weil .die beiden Widerstände 21. und 2'2, die sich mit Temperaturänderungen an den Stellen 11 und 14 verändern, an sol chen Stellen in den Brückenstromkreis einge- schaltet sind, dass ein gleichzeitiges Anwach sen oder Absinken der Temperatur an den Stellen 11 und 14 kompensiert wird,
-die Brückenleitung 26 also stromlos bleibt.
Nur in zwei Betriebsfällen kommt ein Regeleingriff zustande. Der eine Fall ist der, dass sich im Beharrungszustand des Kessels aus irgendeinem Grunde die Be- heizung ,des Kessels ändert, der andere Fall tritt dann ein, wenn die Temperatur des in die Hauptheizfläche 1 eingespeisten Mittels an der ,Stelle 15 steigt oder sinkt.
Wieder Regler in ,dem zuerst genannten Falle arbeitet, bedarf nach dein Vorangegan genen keiner Erläuterung.
In dem zweiten Falle kommt ganz ähn lich wie in dem ersten ein Regeleingriff da durch zustande. dass der Widerstand 23. des sen Widerstandswert sich mit der Tempera tur an der Stelle 15 ändert, das Gleich- gewielit der Brücke stört. Dadurch wird ein Ausgleichsstrom in der Brückenleitung 26 hervorgerufen, der über das Gerät 27 den Motor 28 bezw. die Fördereinrichtung 29 in entsprechendem Sinne verstellt.