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Auskleidung einer Brennkammer
Die Erfindung betrifft eine Auskleidung einer Brennkammer mit den Kühlschirm bildenden Rohren, deren Achslinien Tangenten haben, die windschief zur Brennkammerachse und in Ebenen liegen, welche mit der Brennkammerachse einen von 900 verschiedenen Winkel einschliessen, vorzugsweise mit im wesentlichen symmetrischen, z. B. zentrisch-symmetrischen, Querschnitten, insbesondere für druckgefeuerte Kessel.
Bei Schmelzkammerkesseln mit Zyklonfeuerung ist bereits vorgeschlagen worden, das in die Zyklonkammer hineinragende Tauchrohr, auch Kammerkragen genannt, mit schraubenförmig gewundenen Kühlrohren zu versehen. Es ist auch schon eine Brennkammerauskleidung bekanntgeworden, bei der die Kühlschirm - rohre schraubenförmig angeordnet sind, berührend aneinanderliegen und gasdicht miteinander verschweisst sind.
Bei dieser Konstruktion ist nachteilig, dass das durchlaufende Aneinanderschweissen der Kühlschirmrohre sehr aufwendig ist und dass bei der Montage durch die langen Schweissnähte Schweissspannungen in den Kühlschirmrohren entstehen. Dazu kommt als weiterer Nachteil dieser bekannten Bauart, dass bei ungleicher Erwärmung der Kühlschirmrohre im Betrieb eine unabhängige Dehnung eines einzelnen Rohres verhindert ist, so dass in den Rohren zusätzlich Wärmespannungen auftreten.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die aufgezeigten Nachteile dieser bekannten Konstruktion zu vermeiden.
Die erfindungsgemässe Brennkammerauskleidung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschirmrohre an im wesentlichen in Richtung der Brennkammerachse verlaufenden Kämmen befestigt und diese über Lenker in zur Brennkammerachse parallelen, vorzüglich durch die Brennkammerachse gehenden, Ebenen bewegbar aufgehängt sind, wobei die Kühlschirmrohre entweder über kurze Abschnitte geradlinig geführt sind und die einzelnen Rohrabschnitte mit Knickstellen aneinanderschliessen, so dass eine etwa polyederartige Brennkammerwandung gebildet ist, oder in an sich bekannter Weise in Form einer Schraubenlinie oder einer räumlichen Spirale geführt sind.
Bei der Konstruktion nach der Erfindung entfallen also die langen, durchgehenden Schweissnähte und der damit verbundene enorme Arbeitsaufwand sowie die dadurch bedingten Schweissspannungen. Bei ungleicher Erwärmung auftretende Längenunterschiede zwischen einzelnen Kühlschirmrohren werden durch Biegung der im wesentlichen in Richtung der Brennkammerachse, also im wesentlichen senkrecht zu den Kühlrohren verlaufenden Rohrkämme aufgenommen, so dass in den Rohren selbst keine wesentlichen Wärmespannungen entstehen. Der Wärmedehnung der gesamten Rohrauskleidung wird dadurch Rechnung getragen, dass die Kämme über Lenker in zur Brennkammerachse parallelen, vorzüglich durch die Brennkammerachse gehenden, Ebenen bewegbar aufgehängt sind.
Im ganzen gesehen wird so durch die Erfindung eine wärmeelastische Brennkammerauskleidung mit Kühlschirmrohren geschaffen, die auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.
Es zeigen die Fig. 1 und 2 Teilschnitte durch eine Brennkammer von kreisrundem Querschnitt. Die Fig. 3 und 4 zeigen dasselbe bei einer Brennkammer mit regelmässig zwölfeckigem Querschnitt. Die
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Fig. 5-8 veranschaulichen die Befestigung der Rohrauskleidung.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Brennkammer eines druckgefeuerten Kessels. Ihre Wandungen 2 sind mit schraubenförmig gewundenen Rohren 3 ausgekleidet. Diese Rohrauskleidung ist von einer Ausmauerung und Isolation 4 umgeben und zwischen dieser und dem äussersten druckaufnehmenden Blechmantel 5 befindet sich ein Spalt 6, in welchem Verbrennungsluft nach aufwärts strömt und vorgewärmt wird. Die Rohre 3 folgen im zylindrischen Teil 7 der Brennkammer, wie schon erwähnt, einer Schraubenlinie und liegen dort dicht aneinander. Im trichterförmigen Teil 8 besitzen sie ebenfalls stets gleichbleibenden Abstand voneinander.
Diese Auskleidungsart gestattet also mit dicht aneinandergelegten Rohren Feuerräume auszukleiden und gleichzeitig die Grösse der inneren Rohrströmungsquerschnitte völlig frei wählen zu können, da die Anzahl der beispielsweise parallel durchströmten Rohre von der Neigung der Rohrachsen gegen die Symmetrieachse der Brennkammer abhängt.
In der Brennkammer 1 geben die Heizgase in bekannter Weise einen Teil ihrer Wärme an das in den Kühlrohren 3 strömende Medium ab. Die so teilweise abgekühlten und ausgebrannten Gase strömen dann durch die Öffnung 9 in die nachgeschalteten, aber nicht mehr dargestellten Konvektionszüge ab.
In den Fig. 3 und 4 gelten die gleichen Bezeichnungen wie früher. Die Brennkammer besitzt hier die Gestalt eines zwölfeckigen regelmässigen Prismas. Die Rohre 3, welche hier nur durch ihre Mittellinien 10 angedeutet sind, verlaufen gegenüber der Symmetrieachse 11 der Brennkammer und gegenüber den Prismenkanten 12 geneigt. Sie behalten ihre Neigung bzw. Richtung innerhalb einer Prismenfläche 13 bei. Im trichterförmigen Teil 8 dieser Brennkammer sind die Rohre der Kühlschirmauskleidung nach einem räumlichen Polygonzug verlegt.
In Fig. 5 gelten ebenfalls die früheren Bezeichnungen. Die Rohre 3 sind an senkrecht verlaufenden Kämmen 14 befestigt, u. zw. so, dass an einem Kamm z. B. nur jedes dritte Rohr angeheftet ist, während die dazwischen liegenden Rohre lose über diesen Kamm hinweglaufen. Diese sind dafür an den benachbarten Kämmen in der gleichen Art angeheftet, wie man dies besonders aus Fig. 6 ersieht. Die senkrechten Kämme 14 sind mittels eines Lenkers 15 an Deckenlaschen 16 gelenkig aufgehängt und können sich so auch in radialer Richtung 22 bewegen. Dadurch erlangen auch die Kühlrohre 3 eine Bewegungsmöglichkeit in radialer Richtung. Im trichterförmigen Teil 8 der Brennkammer sind die Rohre an schräg liegenden Kämmen 16 befestigt, die etwa zu Zentrum 17 der Brennkammer hinweisen.
Auch hier ist an einem Kamm 16 nur jeweils ein Teil der Rohre angeheftet und die dazwisehen liegenden Rohre sind an den benachbarten Kämmen angeheftet. Auf diese Art wird der trichterförmige Teil 8 der Brennkammer zu einem selbsttragenden Rohrboden gestaltet.
In Fig. 7 sind die Rohre 3 an Kämmen 14 angeheftet. Diese Kämme ragen in Aussparungen 18 der Brennkammerwand 2. Letztere ist hier als Kastenwand ausgeführt und zwischen den Rohren 3 und der Isolation 4 befinden sich ein dünner Blechmantel 19, der vor der Feuerraumstrahlung durch die dicht an dicht liegenden Rohre geschützt wird.
In Fig. 8 ist die Abwicklung einer Rohrauskleidung einer Brennkammer dargestellt, bei welcher die einzelnen Rohre 3 stets nur durch kurze Kämme 20 verbunden sind. Diese Kämme sind hier jeweils nur an ihren Enden 21 mit dem jeweils dritten Rohr verbunden. Die dazwischen liegenden Rohre laufen lose über die Kämme 20 hinweg. Auf diese Art entsteht ebenfalls ein sich selbst tragender Kühlschirm. Dieser wird dann an seinen eigenen Rohren an Sammelkammer, die die Brennkammer umgeben, aufgehängt. Dies ist aber nicht mehr dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Auskleidung einer Brennkammer mit den Kühlschirm bildenden Rohren, deren Achsenlinien Tangenten haben, die windschief zur Brennkammerachse und in Ebenen liegen, welche mit der Brennkammerachse und in Ebenen liegen, welche mit der Brennkammerachse einen von 90"verschiedenen Winkel einschliessen, vorzugsweise mit im wesentlichen symmetrischen, z.
B. zentrisch-symmetrischen, Querschnitten,
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wesentlichen in Richtung der Brennkammerachse verlaufenden Kämmen befestigt und diese über Lenker in zur Brennkammerachse parallelen, vorzüglich durch die Brennkammerachse gehenden, Ebenen bewegbar aufgehängt sind, wobei die Kühlschirmrohre entweder über kurze Abschnitte geradlinig geführt sind und die einzelnen Rohrabschnitte mit Knickstellen aneinanderschliessen, so dass eine etwa polyederartige Brennkammerwandung gebildet ist, oder in an sich bekannter Weise in Form einer Schraubenlinie oder einer räumlichen Spirale geführt sind.
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