Wasserrohrkessel. Die Erfindung betrifft einen Wasserroahr- kessel mit die Kesselfeuerung begrenzenden, miteinander in Verbindung stehenden Was ser- und Dampfkammerabteilungen aus Rohr elementen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass jede Abteilung mindestens zwei Stehrohre besitzt, die an ihren obern Enden mit wenigstens zwei wagrecht übereinander liegenden Rohren verbunden sind, die durch miteinander übereinstimmende Öffnungen unmittelbar miteinander in Verbindung ste hen und von welchen wagrechten Rohren das obere als Dampfsammler dient, wobei sämtliche Rohrelemente jeder einzelnen Ab teilung miteinander derart fest verbunden sind, dass sie ein vollständiges Dampferzeu- gungsaggregat bilden.
Auf der Zeichnung, die mehrere Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des darstellt, ist: F'ig. 1 ein Vertikalschnitt durch zwei Varianten von Wasser- und Dampfkammer abteilungen, , Fig. 2 ein Längsschnitt' durch die in Fig. 1 rechts gezeichnete Variante, Fig. 3 ein Längsschnitt durch ein Aus führungsbeispiel, Fig. 4, 5, 6, 7 je ein Querschnitt nach den Linien IV IV, V-V, VI VI, VII VII der Fig. 3,
Fig. 8 eine Ansicht von rechts\ der Fig. 3; Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungs beispiel eines Wasserrohrkessels im Längs schnitt; Fig. 10 und 11 sind Querschnitte nach den Linien X-X und XI-XI der Fig. 9; Fig. 12 ist eine Stirnansicht von rechts der F'ig. 9; Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungs beispiel.
Nach Fig. 1 links ist auf einem liegen den Wasserleitungsrohr 1 ein quer dazu lie gendes Bodenrohr 1a unmittelbar aufgesetzt. Das Rohr 1 dient zur Zuleitung des Kessel speisewassers. Das Rohr ja liegt an beiden Enden je auf einem Rohr 1 und trägt zur -Bildung einer Wand dicht aneinander ge- reihte Stehrohre 1b, auf denen, ein horizonta les Wasserrohr 2a unmittelbar liegt. Über dem Rohr 2a liegen ebenfalls dicht aufein ander ein Wasserrohr 2b und ein Dampf- sammelrohr 3.
Auf dem letzteren liegt ein quer dazu laufendes Dampfableitungsrohr 4. Die Verbindung der aufeinander befindlichen Rohre ist durch Rohrnippel 6. bewerkstelligt (Fig. 2), die in Rillen der sie aufnehmenden Öffnungen 5 eingreifen und zur Erzielung eines dichten Abschlusses und einer kräf tigen mechanischen Verbindung der Rohre unter sich ausgeweitet, das heisst in die Ril len der Öffnungen hinein gepresst sind. Fer ner werden die Rohre mit den Nippeln 6 durch Schweissen verbunden, so, dass alle Rohre zusammen ein starres Ganzes bilden.
Die in einer gemeinsamen Vertikalebene be findlichen Rohre (la, 1b,, 2a, 2b; 3) stellen zusammen eine Wasser- und Dampfkammer abteilung dar. Eine solche Wasser- und Dampfkammerabteilung kann zur Herstel lung einer den Feuerraum eines Wa.sserrohr- kessels abgrenzenden Querwand benützt wer den. Sind nur zwei Stehrohre 1b über den Rohren 1 vorhanden, so können solche Ab teilungen zur Bildung des Feuerraumes un mittelbar aneinander gereiht werden.
Der Boden des Feuerraumes oder des Verbren nunggraumes wird dann durch die Rohre 1a, die Seitenwände durch die Rohre 1b und die obere Abschlusswand durch die Rohre 2a, 2b, 3 gebildet. Soll der Feuer- und Verbrennungs raum nach unten offen sein, so werden Was ser- und Dampfkammerabteilungen benützt, bei denen die- Stehrohre 1b' direkt auf die Wasserzuleitungsrohre 1 aufgesetzt sind, wie dies in Fig. 1 rechts und in Fig. 2 er sichtlich ist.
In beiden Varianten dienen die Rohre ja, 1b, 2a, 2b jeder Abteilung zur Dampferzeugung und die Rohre 3 und 4 zum Sammeln und Ableiten des Dampfes. Jede Abteilung arbeitet jedoch unabhängig von den andern, und alle Abteilungen stehen durch die Rohre 4 miteinander in Verbin dung, so dass zwischen den einzelnen Ab teilungen keine Spannungen auftreten kön- nen. Um die Rohre leicht, zum Beispiel von Kesselstein, mittelst einer Bürste reinigen zu können,
sind die Verbindungsstellen zwischen den Rohren einer Abteilung senkrecht über einander angeordnet und an den Enden sind mittelst Deckel oder Pfropfen verschlossene Öffnungen vorgesehen.
Zur Erzielung einer guten Wasserzirku- lationjin den Stehröhren können in denselben vertikale Röhren 7 eingebaut sein (Fig. 2).
Bei dem in Fig. 3 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ein Lokomotiv- Wasserrohrkessel ist, sind verschiedene Va- rianten von Wasser- und Dampfkammer abteilungen zusammengebaut.
Auf einem Fussrahmen aus Wasserzuleitungsrohren- 1 ist in Fig. 3 am linken Ende eine Abteilung angeordnet, die als Stirnwand ausgebildet ist und zu diesem Zweck auf einem Bodenrohr 7.a, dicht aneinander gereiht (Fig. 4), eine Anzahl oben verjüngte Stehrohre 1b besitzt, die an ihren obern Enden an einem gemein samen, querliegenden W sserrohr 2b ange schlossen sind. Auf dem letzteren liegt das Dampfsammelrohr ä, dass mit dem Dampf abteilungsrohr 4 in Verbindung steht.
Zwi schen den verjüngten Teilen der: Stehrohre 1b sind Öffnungen 19 für den Abzug der Reiz gase vorhanden. Auf die erste Abteilung folgen vier Abteilungen mit je zwei Stehroh ren 1b' (Fig. 5), die an den obern Enden zwei aufeinander liegende Rohre 2b und 3 tragen. Die Stehrohre 1b' sind durch zur Vergrösserung der Heizfläche dienende Siede rohre 18 miteinander verbunden, zwischen denen die Heizgase hindurch streichen.
Flierauf folgt eine Abteilung, bestehend aus einem Bodenrohr ja, zwei niedrigen ,Steh rohren 1b und einer grösseren Anzahl liegen der Rohre 2b, die zusammen eine den Feuer raum hinten abschliessende Wand bilden (Fig. 6). Für den Durchgang der Feuer- und Heizgase weist diese Abteilung unten zwischen dein Stehrohren 1b eine Öffnung 17 'auf.
Die Heizgase müssen zur besseren Ausnützung . der Wärme im Zickzack durch .in der Höhe zueinander versetzte Öffnungen (17, 19) strömen. Es folgen hierauf einige Abteilungen mit je einem Bodenrohr ja, zwei Stehrohren, einem obern Wasserrohr 2b und einem Dampfsammelrohr 3. Für den Durch gang eines Teils der Heizgase an zueinander versetzten Stellen der ;Seitenwände des Feuerungsraumes können einzelne Stehrohre an ihren obern oder untern Endteilen ver jüngt sein, wie dies bei 15 und 16 gezeigt ist.
Die übrigen Abteilungen des Feuer raumes sind bis auf die vordere Abschluss wand gleich. ausgebildet, wie in Fig. 1 rechts dargestellt ist, dass heisst sie bestehen aus zwei auf den Wasserleitungsrohren 1 auf gesetzten Stehrohren, zwei liegenden Wasser rohren 2a, 2b und einem Dampfsammelrohr 3. Die vordere Abschlusswand besteht zur Haupt sache aus liegenden Rohren 2 und zwei Paar niedrigen Stehrohren zur Bildung zweier Öffnungen 8 und 9 für die Zufuhr von Brenn stoff. Im Innern des Feuerraumes 10 ist eine nach hinten geneigte Brücke 11 aus feuerfesten Ziegeln eingebaut.
Diese Brücke wird am geneigten Teil von querlaufenden Wasserrohren 12 gestützt, die beiderends in die Stehrohre der betreffenden Abteilungen münden. Die Brücke 11 weist für die Zu führung von vorgewärmter Luft in die Feuer zone mehrere Kanäle 14 und Öffnungen 1.3 auf. Durch die Brücke wird das Innere der Feuerbüchse in einen Mischraum und in einen Verbrennungsraum unterteilt. Die in die Brücke eintretende Luft wird sehr stark erwärmt und bewirkt eine hohe Temperatur der Gase und eine restlose Verbrennung der selben.
Bei dem in F'ig. 9 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längswände, sowie die obere Wand aus liegenden, im Querschnitt ovalen, hochgestellten Wasser rohren 2 gebildet. Die Stirnwände bestehen aus Stehrohren, die je ein längslaufendes Bodenrohr mit einem Deckenrohr verbinden. Auf.jedem Deckenrohr 2' liegt ein .sich nur auf die Länge des Feuerraumes erstrecken des Wasserrohr 2b und auf diesem ein Dampf- sammelrohr 3. Die Dampfsammelrohre 3 sind durch querlaufende Dampfableitungsrohre 4 unter sich verbunden.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 3 bis<B>8</B> dargestellten Ausführungs beispiel bilden die je in einer längslaufenden Ebene befindlichen Rohre zusammen eine Wasser- und Dampfkammerabteilung, von welchen Abteilungen jede unabhängig von den andern arbeitet. Wie Fig. 11 zeigt, ist der Feuerraum durch eine längslaufende, ebenfalls aus liegenden Rohren gebildete Scheidewand 20 in zwei Abteilungen unter teilt. In der einen derselben ist eine ge neigte Brücke 11 eingebaut, mittelst welcher durch Kanäle 14 und Öffnungen 13 heisse Luft den Feuer:- und Heizgasen zugeführt wird.
Die Brücke 11 liegt auf längslaufen den geneigten Rohren 12, welche die Zwi schenwand 21 mit der vordern .Stirnwand 22 verbinden. Die Längswände der hintern Kammer sind durch querlaufende Siedero-hre 18 miteinander verbunden, die zur Erzielung einer Wasserzirkulation etwas geneigt sind. In Fig. 12 bezeichnet 17' Rohre, durch wel che den mittleren Stehröhren der vordern Stirnwand Wasser ans den äussern Stehrohren zugeführt wird.
Bei dem in Fig. 13 dar gestellten Ausführungsbeispiel sind ein aus Wasser- und Dampfkammerabteilungen der beschriebenen Art gebildeter Hochdruck kesselteil 1' in Form einer Lokomotivfeuer- büchse und ein Niederdruckkesselteil 2' be liebiger Bauart zusammengebaut. Die bei den Kesselteile sind durch einen Ireizgas- und Rauchgaskanal 4' miteinander verbun den, welcher von einem Mantel 6" umgeben ist.
Durch eine iÖffnung 5' in den letzteren eintretende Luft wird au den Wandungen des Kanals 4' erhitzt und durch Kanäle und Öffnungen 6@,, 7' der Brücke 11' in den Feuerungsraum des Hoehdxuckkesselteils 1' geleitet. Zwischen den Dampfräumen der beiden Kesselteile ist eine Dampfturbine 3' und zwischen den Wasserkammern eine Speiseleitung 7" mit eingebauter Pumpe ein geschaltet.
Die von den brennenden Gasen mit ihrer hohen Temperatur von etwa<B>1300'</B> C in der gemeinsamen Feuerbüchse ausstrahlende Wärme erzeugt bei geeigneter Dimensionie- rung derselben etwa 200 bis 300 kg Dampf pro m4 Heizfläche und Munde.
Der im Hoch druckkesselteil erzeugte Dampf von etwa 5ül kg/cm'' Druck passiert einen in der Zeich nung nicht gezeigten Überhitzer; der im Niederdruckteil angeordnet ist, von wo aus er in die Anzapfturbine <B>'</B> mit Generator gelangt, wodurch eine gewisse Leistung ent wickelt wird. Das Ganze ist derart aus gebildet,
dass die Strahlungswärme haupt sächlich zur Erzeugung von Hochdruckdampf und die Berührungswärme für die Erzeugung von Niederdruckdampf und Überhitzung von Dämpf dient.
In dem Augenblick, wo der Dampfdruck in der Turbine bist auf etwa 6 kg oder bis auf denjenigen Druck ges'anken ist, welcher für die Fabrikation in der fraglichen In dustrieanlage erforderlich ist, welcher Druck derselbe ist wie im Niederdruckkesselteil 2', wird der Dampf aus der Turbine 3' ange zapft, um an die verschiedenen Verbrauchs stellen oder in den Niederdruckkesselteil 2' direkt geleitet zu werden.
Weil jetzt der angezapfte Dampf seine Kondensationswärme nicht, abgegeben hat und diese an. den Niederdruckkesselteil 2' oder an die Verbrauchsstellen zugeführt wird, so folgt hieraus, dass diejenige Kraft, die von der Turbine geleistet wird, mit bil ligen Kosten erhalten wird'.
D:er Wirkungsgrad der beschriebenen Dampfkesselanlage wird auf Grund des gro ssen Verdampfungsvermögens der vom Was ser umflossenen Heizflächeni der Feuerbüchse gross, so dass eine wesentliche Vergrösserung der Brennstoffmenge für die Erhöhung des Druckes von. 6 kg bis- auf 50 kg nicht er- f orderlich ist.
In einer grossen Menge von Industrie anlagen, beispielsweise in den Textil- und Sulfatinindustrieanlagen, braucht man Dampf sowohl zur Erzeugung von Kraft, wie auch Dampf niedrigen Druckes für Wärmezwecke. Durch die Anlage nach der Fig. 13 kann dieser Kraft- und Dampfbedarf mit niedri gen Kosten gedeckt werden, wodurch erheb liche Erdparnisse für solche Industrieanlagen gemacht werden können. Als Material für die Wasserkammern und die Dampfsammler werden zweckmässig ge zogene, eiserne Rohre oder Stahlrohre ver wendet, die den erforderlichen Durchmesser und genügende Naterialstärke aufweisen.
Der Querschnitt -kann rund, oval, viereckig oder dergleichen sein.
Die dargestellten Wasserrohrkessel kön nen derart ausgebildet sein, dass minderwer tige Brennstoffe, wie Torf, Lignit und Holz, sogar für Eisenbahnbetrieb verwendet wer den können und da3 sämtliche Teile des Kes sels von Nesselstein leicht frei gehalten wer den können.
Water tube boiler. The invention relates to a Wasserroahr- boiler with the boiler firing limiting, interconnected what water and steam chamber departments from pipe elements.
The essence of the invention is that each department has at least two upright tubes, which are connected at their upper ends to at least two horizontally superimposed tubes that are directly connected to each other through matching openings and of which the horizontal tubes the upper one as a steam collector serves, whereby all the pipe elements of each individual division are firmly connected to one another in such a way that they form a complete steam generation unit.
In the drawing, which shows several exemplary embodiments of the subject matter of the invention, is: F'ig. 1 is a vertical section through two variants of water and steam chamber departments, FIG. 2 is a longitudinal section through the variant shown on the right in FIG. 1, FIG. 3 is a longitudinal section through an exemplary embodiment, FIGS. 4, 5, 6, 7 each a cross section along the lines IV, IV, VV, VI, VI, VII, VII of FIG. 3,
Fig. 8 is a right view of Fig. 3; Fig. 9 shows a second embodiment example of a water tube boiler in longitudinal section; Figures 10 and 11 are cross-sections on the lines X-X and XI-XI of Figure 9; FIG. 12 is an end view from the right of FIG. 9; Fig. 13 shows another embodiment example.
According to Fig. 1 on the left is on a are the water pipe 1 a transversely to lie lowing ground pipe 1a placed directly. The pipe 1 is used to feed the boiler feed water. The pipe yes lies at both ends on a pipe 1 and carries upright pipes 1b closely lined up next to one another to form a wall, on which a horizontally les water pipe 2a lies directly. A water pipe 2b and a steam collecting pipe 3 are also located close to one another above the pipe 2a.
On the latter is a transverse vapor discharge pipe 4. The connection of the pipes on top of each other is accomplished by pipe nipples 6. (Fig. 2), which engage in grooves of the openings 5 receiving them and to achieve a tight seal and a strong term mechanical connection of the tubes expanded beneath them, that is, they are pressed into the grooves of the openings. Furthermore, the pipes are connected to the nipples 6 by welding, so that all pipes together form a rigid whole.
The pipes (la, 1b ,, 2a, 2b; 3) located in a common vertical plane together constitute a water and steam chamber division. Such a water and steam chamber division can delimit the combustion chamber of a water tube boiler for the production of a Transverse wall is used. If there are only two upright tubes 1b above the tubes 1, such divisions can be lined up indirectly to form the combustion chamber.
The bottom of the combustion chamber or combustion chamber is then formed by the tubes 1a, the side walls by the tubes 1b and the upper end wall by the tubes 2a, 2b, 3. If the fire and combustion chamber should be open at the bottom, what water and steam chamber departments are used, in which the upright pipes 1b 'are placed directly on the water supply pipes 1, as shown in Fig. 1 on the right and in Fig. 2 it can be seen is.
In both variants, the tubes 1b, 2a, 2b of each compartment are used to generate steam and the tubes 3 and 4 to collect and discharge the steam. However, each department works independently of the others, and all departments are connected to one another through the pipes 4, so that no tensions can arise between the individual departments. In order to be able to clean the pipes easily, for example from scale, with a brush,
the connection points between the pipes of a compartment are arranged vertically one above the other and openings closed by means of covers or plugs are provided at the ends.
In order to achieve good water circulation in the upright tubes, vertical tubes 7 can be built into them (FIG. 2).
In the embodiment shown in Fig. 3 to 8, which is a locomotive water tube boiler, different versions of water and steam chamber departments are assembled.
On a foot frame made of water supply pipes 1, a section is arranged at the left end in Fig. 3, which is designed as an end wall and for this purpose on a floor pipe 7.a, closely lined up (Fig. 4), a number of upwardly tapered upright pipes 1b has, which are connected at their upper ends to a common, transverse water pipe 2b is. On the latter is the steam collecting pipe - that is connected to the steam divider pipe 4.
Between tween the tapered parts of the: upright tubes 1b are openings 19 for the withdrawal of the irritant gases. The first department is followed by four departments, each with two Stehroh ren 1b '(Fig. 5), which carry two tubes 2b and 3 lying one on top of the other at the upper ends. The upright tubes 1b 'are connected to one another by boiling tubes 18 serving to enlarge the heating surface, between which the heating gases pass.
Flierauf is followed by a department consisting of a floor pipe yes, two low, standing pipes 1b and a larger number of pipes 2b, which together form a wall that closes off the firebox at the rear (Fig. 6). For the passage of the fire and heating gases, this compartment has an opening 17 'at the bottom between the upright tubes 1b.
The hot gases must be used for better use. the heat flow in a zigzag through .heightly offset openings (17, 19). This is followed by a few departments, each with a floor pipe yes, two standing pipes, an upper water pipe 2b and a steam collecting pipe 3. For the passage of part of the heating gases at mutually offset points of the; side walls of the combustion chamber, individual standing pipes can be ver at their upper or lower end parts be younger as shown at 15 and 16.
The other sections of the firebox are the same except for the front wall. formed, as shown in Fig. 1 on the right, that is, they consist of two standing pipes placed on the water pipes 1, two horizontal water pipes 2a, 2b and a steam collecting pipe 3. The front end wall consists mainly of horizontal pipes 2 and two Pair of low standing tubes to form two openings 8 and 9 for the supply of fuel. A rearwardly inclined bridge 11 made of refractory bricks is built into the interior of the furnace 10.
This bridge is supported on the inclined part by transverse water pipes 12, which open at both ends into the standing pipes of the departments concerned. The bridge 11 has several channels 14 and openings 1.3 for the supply of preheated air into the fire zone. The bridge divides the interior of the fire box into a mixing room and a combustion chamber. The air entering the bridge is very warm and causes a high temperature of the gases and a complete combustion of the same.
With the one in Fig. 9 to 12 illustrated embodiment, the longitudinal walls, and the upper wall of horizontal, oval in cross-section, raised water pipes 2 are formed. The end walls consist of upright tubes that each connect a longitudinal floor tube with a ceiling tube. On each ceiling pipe 2 'there is a water pipe 2b that extends only the length of the combustion chamber and a steam collecting pipe 3 on this. The steam collecting pipes 3 are connected by transverse steam discharge pipes 4.
In contrast to the embodiment shown in Fig. 3 to <B> 8 </B>, the tubes each located in a longitudinal plane together form a water and steam chamber department, each of which works independently of the others. As shown in FIG. 11, the furnace is divided by a longitudinal partition 20, also formed from horizontal tubes, into two departments. In one of these a ge inclined bridge 11 is built, by means of which through channels 14 and openings 13 hot air is supplied to the fire: - and heating gases.
The bridge 11 rests on the inclined tubes 12 running longitudinally, which connect the intermediate wall 21 with the front end wall 22. The longitudinal walls of the rear chamber are connected to one another by transverse boiler tubes 18, which are slightly inclined to achieve water circulation. In FIG. 12, 17 'denotes pipes through which water is supplied to the central upright pipes of the front end wall to the outer upright pipes.
In the embodiment shown in Fig. 13 is a formed from water and steam chamber departments of the type described high pressure boiler part 1 'in the form of a locomotive fire-can and a low pressure boiler part 2' be assembled any type. The at the boiler parts are verbun by an Ireizgas- and flue gas channel 4 'to each other, which is surrounded by a jacket 6 ".
Air entering the latter through an opening 5 'is heated on the walls of the duct 4' and passed through ducts and openings 6 @ ,, 7 'of the bridge 11' into the combustion chamber of the high pressure boiler part 1 '. A steam turbine 3 'is connected between the steam chambers of the two boiler parts and a feed line 7 ″ with a built-in pump is connected between the water chambers.
The heat radiating from the burning gases with their high temperature of about <B> 1300 '</B> C in the common fire box generates about 200 to 300 kg of steam per m4 of heating surface and mouth if the same is suitably dimensioned.
The steam generated in the high pressure boiler part of about 5ül kg / cm '' pressure passes through a superheater, not shown in the drawing; which is arranged in the low-pressure part, from where it gets into the bleeding turbine <B> '</B> with generator, whereby a certain amount of power is developed. The whole thing is made up of
that the radiant heat is mainly used for the generation of high pressure steam and the contact heat for the generation of low pressure steam and overheating of steam.
At the moment when the steam pressure in the turbine is about 6 kg or down to that pressure which is required for the manufacture in the industrial plant in question, which pressure is the same as in the low-pressure boiler part 2 ', the steam becomes from the turbine 3 'is tapped to put to the various consumption or to be passed directly into the low-pressure boiler part 2'.
Because now the tapped steam has not given off its heat of condensation and this on. the low-pressure boiler part 2 'or is supplied to the consumption points, it follows from this that the power that is provided by the turbine is obtained with cheap costs'.
The efficiency of the steam boiler system described is high due to the large evaporation capacity of the heating surfaces of the firebox around which the water flows, so that a significant increase in the amount of fuel required to increase the pressure of. 6 kg up to 50 kg is not required.
In a large number of industrial plants, for example in the textile and sulfate industrial plants, you need steam both to generate power, as well as low pressure steam for heating purposes. Through the system according to FIG. 13, this power and steam requirement can be covered with niedri conditions costs, which means that considerable savings can be made for such industrial plants. The material used for the water chambers and the steam collector is suitably drawn iron pipes or steel pipes that have the required diameter and sufficient material strength.
The cross-section can be round, oval, square or the like.
The water-tube boilers shown can be designed in such a way that inferior fuels such as peat, lignite and wood can even be used for railway operations and that all parts of the boiler can easily be kept free of nettle stone.