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Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Speisung bei Zwangumlaufdampferzeugern
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der in einen Zwangumlaufdampferzeuger
eingespeisten Frischwassermenge, die durch eine mehrstufige Kreiselpumpe gefördert
wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine einstufige, zur Abscheidung des Wassers
aus dem Dampf-Wasser-Gemisch dienende Wasserringumwälzpumpe mit einer größten Förderhöhe
gleich dem Förderhöhenunterschied der mehrstufigen Speisepumpe zwischen Leerlauf
und Vollast oder größer als dieser m einem besonderen Gehäuse zugeschaltet und mit
der Speisepumpe gekuppelt ist und daß außerdem in an sich bekannter Weise die Druckleitung
der Wasserringpumpe in die Druckleitung der mehrstufigen Speisepumpe mündet. Die
veränderliche Umwälzung durch den Dampferzeuger soll hierbei die eingespeiste Frischwassermenge
selbsttätig regeln.
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Für Dampferzeuger mit kleiner Trommel ist eine Einrichtung bekannt,
die .eine besondere Regelpumpe benutzt, um bei üb.erschreitung eines bestimmten
Flüssigkeitsstandes in der Trommel durch den Förderdruck der dann beaufschlagten
Regelpumpe mittels einer besonderen Einrichtung die Speisepumpe zu drosseln. Bei
dieser Einrichtung hat die Regelpumpe keinen anderen Nutzen als den der Regelung,
Ferner ist bei einem anderen bekannten Vorschlag eine einstufige Speisepumpe mit
einer einstufigen Umwälzpumpe in besonderer Art zusammengebaut und regelt dann ebenfalls
selbsttätig die Speisung. Darüber hinaus sind dabei noch weitere Einrichtungen nötig,
um die Regelung zu bewirken, die wie die Regelpumpe selbst zu Störungen Anlaß geben
können. Dieser Vorschlag geht von einer Sonderbauart der Speisepumpe und Umwälzpumpe
aus, die nicht immer ausführbar ist. Sie braucht keine besonderen Regelvorrichtungen.
Ihre Eigenart kann jedoch unter Umständen für die freie Wahl des Kesseldruckes usw.
hinderlich sein. Ein weiterer Vorschlag führt das Speisewasser einer zweistufigen
Wasserringumwälzpumpe zu, die mit einem inneren überlauf versehen ist, so daß die
zweite Stufe ebenfalls als Regelpumpe wirksam wird und eine Drosselvorrichtung -
in der Speiseleitung betätigt.
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Die Anwendung der Einrichtung nach der
Erfindung ist gegenüber
den bereits bekannten Vorschlägen dadurch- besonders leicht möglich, weil ohne weiteres
die sonst üblichen Kreiselpumpen verwendet werden können, deren Betriebssicherheit
feststeht. Ebenso bestehen für die Umwälzpumpe trotz
der besonderen
Auslegung keine erheblichen Abweichungen von der bereits erprobtenAusfübrung, zumindest
nicht in Bezug auf die am meisten störenden Stopfbuchsen, die längst durchaus betriebssicher
gebaut Werden können.
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Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, bei einem bereits bestehenden
Zwangumlaufdampferzeuger unter Belassu:ng der vorhandenen mehrstufigen Speisepumpe
eine für die selbattätige Regelung geeignete Umwälzpumpe nachträglich einzubauen.
wobei unter Umständen selbst der besondere Antrieb der vorherigen Umwälzpumpe benutzt
werden kann oder durch Getriebe u. dgl. eine Anpassung an die bestellende Anlage
möglich ist.
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Die Regelwirkung tritt durch die Heraufsetzung oder Herabsetzung der
Förderhöhe der Speisepumpe ein, wobei die Fördermenge entsprechend der Kennlinie
der Speisepumpe absinkt oder steigt. Die Änderung der Förderhöhe kommt selbsttätig
dadurch zustande, daß bei fallender Dampfentnahme die zunächst gleichbleibende Fördermenge
infolge der teilweisen Überspeisung eine Auffüllung des Wasserinhaltes des Rohrsystems
und auch der Umwälzpumpe bewirkt. Die Umwälzpumpe steigert dadurch ihre U mwälzmenge
und damit auch ihre Förderhöhe entsprechend dem bei größerer Gesamtwassermenge größeren
Durchlaufwiderstand des Rohrsystems, der ,als Druckabfall zu dem Entnahmedampfdruck
hinzugefügt den Frischspeisedruck der Speisepumpe vorschreibt.
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Reicht also die größte Förderhöhe der U mwälzpumpe trotz der steigenden
Umwälzmenge dazu aus, so wird der Druckabfall in dem Rohrsystem durch Verzögerung
der Umwälzmenge so lange gesteigert, bis ein Frischspeisedruck - erreicht ist, bei
dem die mit steigendem Druck geringer werdende Speisewassermenge genaue der Dampfentna,hume
entspricht, d. h. der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Umgekehrt wird bei steigender
Dampfentnahme durch Verringerung des Wasserinhaltes, durch geringere Füllung, Fördermenge
und geringeren Förderdruck der Umwälzpumpe bzw. geringeren Druckabfall im Rohrsystem
der Frischspeisedruck so lange herab- und die Speisewassermenge leeraufgesetzt,
bis wieder der Beharrungszustand erreicht ist.
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Jeder Verdampfung entspricht also :ein bestimmter Wasserinhalt des
Rohrsystems und eine bestimmte Umwälzmenge, wobei die Umwälzpumpe die bei Leerlauf
des Dampferzeugers größte Umwälzmenge bei größter Förderhöhe schaffen muß.
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Die weitere Erläuterung soll an Hand der Abb. i bis 4 erfolgen. Es
zeigen Abb. i ein Q, p-Schaubild, Abb. z und 3 sinnbildliche Darstellungen der Anordnung
der Pumpen, Abb. 4. eine Anordnung der Einrichtung bei einem trommellosen Zwangumlaufdampferzeuger.
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In dem Q,p-Schaubild gemäß Abb. i sind in bekannter Weise die von
der Speisepumpe erzeugte Druckhöhe p bei der Fördermenge Q und die zu überwindende
Widerstandshöhe pw bei einem bestimmten Rohrleitungswiderstand des Dampferzeugerrohrsystems
aufgetragen. Dabei entspricht pw der Widerstandshöhe, die bei dem gemeinsamen Durchlauf
der Frischspeisewassermenge und der Umwälzwassermenge durch den Dampferzeuger auftritt.
Der Schnittpunkt beider Linien ergibt den Arbeitspunkt der Speisepumpe, nämlich
die bei dem Dampfdruck pK des Dampferzeugers und der Widerstandshöhe pw geförderte
Frischspeisewassermenge Q für den Fall, daß die Umwälzung Null ist. Dieser Zustand,
der hier nur der einfachen Darstellung wegen gewählt ist, kann nur bei Überlast
kurzzeitig auftreten und wird meist durch entsprechende Auslegung vermieden. Sinkt
die Verdampfung auf den kleineren Wert Q, so wird von der parallel geschalteten
und unter dem Druck pK des erzeugten Dampfes stehenden Wasserringumwälzpumpe durch
die Zuführung und Umwälzung des unverdampften bzw. zuviel geförderten Speisewassers
die Widerstandshöhe um den Betrag p, ver-, größert. Entsprechend der gesamten Druckhöhe
pK -j-- pw -f- pl, die nunmehr von der Speisepumpe überwunden werden muß, geht die
Fördermenge auf Q, zurück und entspricht der durch die Feuerung oder anderweitig
vorher auf Q, gebrachten Verdampfungsmenge. Die Steigerung der Widerstandshöhe um
den Betrag p, wird von der Umwälzung der Menge Q2 durch die Wasserringumwälzpumpe
hervorgerufen, die also mehr als die Menge Q bis Q, übernehmen muß, weil bei geringerer
Verdampfung die Geschwindigkeit im Rohr abnimmt und der Widerstand geringer wird,
leas die größere Wasserbeimengung notwendig macht. Beieinsetzender Vergrößerung
der Verdampfung wird nun umgekehrt der Wasserinhalt des Rohrsystems und der Umwälzpumpe
verkleinert, worauf Umwälzmenge und Widerstandshöhe pw so lange sinken und Q größer
wird, bis wieder Gleichgewicht herrscht.
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In der Abb. a der Zeichnung ist eine Anordnung der beiden Pumpen sinnbildlich
dargestellt. Durch die Speisepumpe z, welche in mehreren Stufen arbeitet, wird das
durch den Saugstutzen 3 einströmende Speisewasser
auf Druck gebracht
und durch die Druckleitung 4 in den Dampferzeuger gespeist. Mit der Speisepumpe
2 ist eine einstufige Wasserringumwälzpumpe 6 gekuppelt, die eine Zuführung 8 für
das Dampf-Wasser-Gemisch besitzt. Infolge der Schleudelivirkung der Pumpe 6 wird
das zugeführte Dampf-Wasser-Gemisch von urverdampften, flüssigen Bestandteilen befreit,
so, daß sich in der Kammer 9 ein umlaufender Wasserring io bildet. Dieser Wasserring
i o steht unter dem Dampferzeugerenddruck. Mit dem Anwachsen des Wasserringes io
nimmt der Druck und die Fördermenge der Umwälzpumpe 6 zu. Übersteigt der Umwälzpumpendruck
den Druck der Speisepumpe 2, so wird das die Drucksteigerung bewirkende Wasser ständig
über die Zweigleitung 12 der Druckleitung q. und damit dem Dampferzeuger zugeführt
und umgewälzt. In der Druckleitung 4, ist seine ",klappe 17 angeordnet, welche sich
Rückschlag schließt, -sobald der Druck der Umwälzpumpe 6 höher als der größte Förderdruck
der Speisepumpe 2 wird. In diesem Fall hört jegliche Förderung von Speisewasser
in den Dampferzeuger auf. Das in der Speisepumpe 2 auf Druck gebrachte Arbeitsmittel
fließt dann in der allgemein üblichen Weise über eine üherströmleitung in den Speisewasserbehälter
zurück. Es wird also nur das durch die Wasserringpumpe 6 umgewälzte Arbeitsmittel
dem Dampferzeuger wieder zugeführt. Der von den urverdampften Teilchen befreite
Dampf kann durch einen besonderen Stutzen i i entnommen werden.
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Die Schleuderpumpe 6 kann auch, wie Abb.3 zeigt, der letzten Stufe
der Speisepumpe 2 angegliedert sein; die Wirkungsweise dieser Pumpenanordnung bleibt
im übrigen die gleiche.
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Die Abb. q. zeigt die Anordnung der selbsttätigen Speiseeinrichtung
im Zusammenhang mit dem Zwangumlaufdampferzeuger, der hier sinnbildlich nur- durch
je eine Rohrschlange für den Verdampfer- und überhitzerteil dargestellt ist. Das
von der Speisepumpe 2 geförderte Wasser wird durch die Druckleitung q. der Verdampferschlange
15 zugeführt und ganz oder teilweise verdampft. Das erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch
wird darauf durch eine Leitung 16 dem Stutzen 8 der Wasserringurnwälzpumpe 6 zugeleitet.
In der Umwälzpumpe 6 werden, wie bereits dargelegt, die flüssigen Bestandteile des
Gemisches ausgeschleudert und, sobald der Druck in der Schleuderpumpe 6 den Druck
der Speisepumpe 2 übersteigt, durch die Zweigleitung 12 in die Druckleitung q. bzw.
in den Verdampferteil15 wieder eingespeist. Der von den flüssigen Teilchen getrennte
Dampf strömt durch den Stutzen i i und die Leitung 18 einer Rohrschlange 2o zu,
in der er vor seiner Verwendung zur Arbeitsleistung überhitzt wird.