W asserrohr dampfkessel. Die Erfindung betrifft einen Wa.sserrohr- dampfkessel mit einem zentral angeordneten Feuerraum, welcher von wenigstens zwei Schichten von Wasserrohren und von wenig stens zwei Rauchgaskanälen umgeben ist und besteht darin, dass die Wasserrohrschichten und die Rauchgaskanäle derart angeordnet sind, dass sowohl die Rauchgase,
als auch das wärmeempfangende Wasser respektive der Dampf während der Wärmeübertragung wenigstens zweimal den Kessel in verschiede nen Abständen von der vertikalen Mittelachse des Feuerraumes in der Längsrichtung durch strömen.
Inder Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes mit ver schiedenen Detailvariantendargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Längs schnitt des Wasserrohrdampfkessels; Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt desselben nach der Linie II-II in Fig. 1 und zeigt die verschiedenen Wa.sserrohrschichten, das Isoliermaterial, die Pauehgaskanäle und den (Feuerraum; Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab im Schnitt eine etwas abgeänderte Ausführungs form der untern Sammel- und Verteilungs kästen des Dampfkessels;
Fig. 4 zeigt im Schnitt die obern Sammel- und Verteilungskästen dieser Ausführungs- f orm ;
Fig. 5 und 6 zeigen in grösserem Massstab Längsschnitte eines Wasserrohres mit ein gelegten Dampfleitungsorganen; Fig. 7 zeigt im Querschnitt mehrere der in Fig. 5 und 6 gezeigten Rohre, sowie deren benachbarte Teile, und Fig. 8 und 9 zeigen einige Einzelheiten im Schnitt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Lufteintritt. 2 den Feuerraum, 3 den innern Rauchgas kanal, 4 den .durch die Gesamtheit von Rauchgasrohren innerhalb .der Kesselrohre gebildeten äussern Rauchgaskanal, 5 den Gas abzugskanal, 6 die Wasserzufuhr zum Was servorwärmer, 7 die Leitung zur Pumpe 50 nach der Vorwärmung, 8 die Leitung von der Pumpe zu den Verdampfungsrohren, 9 den Dampfaustritt (siehe auch Fig. 4), 10 die Brennstoffzufuhr,
11 den Dampfeintritt zum Zwischenüberhitzer, 12 den Austritt aus dem-. selben. 13 ist eine den Feuerraum 2 um gebende Wand, die das den Feuerraum nach oben abschliessende Gewölbe 14 stützt, 15 ist ein Verteilungskasten, 16 sind Wasserrohre und 17 ein Sammelkasten .der Wasservor- wärmeeinrichtung, 18 ein Verteilungskasten,
19 sind Überhitzerrohre und 20 ein Sammel- kasten der Verdampfungs- und Überhitzungs- einrichtung. 21 und 22 sind die die Wasser vorwärmerohre umgebenden Isolierschichten, 23 ist,der Kesselmantel, der im Fusse 24 und Kopf 25 befestigt ist und die durch den er zeugten Dampf bewirkten Beanspruchungen in der Längsrichtung der Rohre als Zugspan- nungen auf<U>nimm</U>t, 26 ist der Verteilungs kasten, 27a sind die äussern,
27b die innern Rohre und 28 der Sammelkasten des Zwi- schenüberhitzers.
Wie in Fig. 1 angedeutet, tritt das Speisewasser durch ein Rohr 6 in den Kes sel. Das Wasser strömt durch ein Rohr 16 aufwärts in den Verteilungskasten 15 und von hier im Parallelstrom abwärts durch die übrigen Rohre 16 mit innern Rauchgas rohren 4 zu dem untern Wassersammel- kasten 17, dann durch einen Seitenkanal 7 und eine ausserhalb des Kessels liegende Lei tung 51 zu einer kräftigen Druckpumpe 50, welche jetzt das gut vorerwärmte Speise wasser durch ein Rohr 8 in den Verteilungs kasten 18 presst.
In. Fig. 8 sind die Teile 6, 7, 8 in grösserem Massstab dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die untern Sam mel- und Verteilungs kästen 17, 18 auf den Rippen 29 des einen geschlossenen Ring bildenden ZwiscUenüber- hitzerkastens 26 gelagert, der den Druck des Arbeitsmediums auf den Mantel 23 über trägt, indem der Kasten 26 auf der Stütze 30 ruht, die im Mantel fest verankert ist. Fig. 3 zeigt auch, wie man den Einlauf zum Kasten 26 und den Auslauf 12 aus dem Kasten 28 anordnen kann.
Der Ring 31 (in zwei Teile zerlegt) ist eine lose Fortsetzung des Sammelkastens 17 und dient eigentlich nur dazu, einen besseren allmählichen Über gang des durch die Rippen 29 unterteilten Rauchgaskanals 3 in die Rauchgasröhren 4 herbeizuführen. 32 ist ein Ring mit Füssen 33, welcher auf dem gasten 26 und dadurch auf dem Kesselmantel 23 abgestützt ist und die den Feuerraum begrenzenden Wände trägt. 24 ist der Sockel, auf dem der Kessel ruht.
34 und 49 sind einige am Kesselmantel befestigte Ringe, welche die Kästen 18, 17 sowie 15, 20 festhalten, wenn der Kessel ausser Betrieb gesetzt wird. 35 ist eine Wand, welche die Rauchgase verhindert, die Feuer raumwand 13 und die verhältnismässig beissen Rohre 27b zu berühren. 41 sind Weichpackungen, zum Beispiel Asbest schnüre zum Abdichten gegen die unter Überdruck stehenden Rauchgase. 42 ist ein verstemmter Dichtungsring aus Kupfer oder dergleichen, 43 ein Schutzring, zum Bei spiel aus Asbest bestehend, und 44 ein diesen Schutzring festhaltender Federring.
45 ist eine dünne Metallhülse, die am Ende der Rohre 19 in den Verteilungskasten 18 gleit- bar eingesetzt ist.
Diese Hülse 45 könnte aber auch vom Rohr 19 getrennt sein. Das Rohr 19 würde dann bis unterhalb des Dichtungsringes 42 reichen und die Hülse 45 mit ihrem obern Ende an das Rohrende 19 anstossen, während ihr unteres Ende unterhalb des Ringkanals 46 im Sammelkasten 18 befestigt wäre.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der obere Kasten 20 auf den Rippen 36 des als geschlossener Ring 37 ausgebildeten Rauchgasabzuges abge stützt. Der Ring 37 steht unter dem Druck der Rauchgase und wird von einer Stütz wand 38 nach unten gedrückt, wobei die Stützwand am Mantel 23 fest verankert ist. Fig. 4 zeigt auch eine Anordnung des Aus laufes 9 für überhitzten Dampf aus dem Sammelkasten 20.
Die unten Wasser und oben Dampf füh renden Rohre 19 nach Fig. 5 und 6 sind mit je einer Einlage 39 versehen, welche Ein lagen derart ausgebildet sind, dass sie das wärmeempfangende Medium zwingen, eine verzögerte Bewegung, zum Beispiel eine schraubenlinienförmige Bewegung, auszu führen.
Die verschiedenen Schichten von Wasser röhren 19 und 16 sind in zylindrisehen koachsialen Bündeln angeordnet. Ihre Ver- teilungs- und Sammelkästen 17, 18, 15, 20 sind deshalb je für sich als Ringe gestaltet, die zwecks leichteren Einbaues in den Man tel 23 in zwei oder mehrere Segmente auf geteilt sein können.
Der ringförmige Sam- melkasten 20 ist, wie Fig. 4 zeigt, auf dem aussen liegenden Verteilerkasten unter Zwi schenlage einer Asbestschnur 41, welche eine Wärmeübertragung von dem innern heisseren an den äussern kälteren Kasten verhindert und gleichzeitig eine Abdichtung bildet, ab gestützt; ohne die Wärmeausdehnung des in- nern Organes zu hindern. Die aussenliegen den Sammel- respektive Verteilungskästen 15, 17 werden vom Mantel 23 festgehalten.
Die äussern Kästen 18, 20 stützen sich wie der, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, auf den äussern Teil des Gewölbes 14 und die Teile 36 und 31. Das Gewölbe 14 wird von der den Feuerraum umgebenden Wand 13 ge stützt. Die verschiedenen Teile des Kessels sind alle derart ausgebildet, dass sie sich auf einander abstützen und durch den Kessel mantel 23 zusammengehalten werden. Man vermeidet dadurch die sonst üblichen Ver schraubungen, welche den Kessel verteuern. Der Kessel kann dadurch auf das kleinst mögliche Volumen beschränkt werden.
Während im Verteilungskasten 18 mit dem Verdampfungsrohr 19 nur flüssiges Me dium sein kann, so befindet sich erfahrungs gemäss nur dampfförmiges Medium im Sam melkasten 20. Es erfolgt also in den Rohren 19 eine vollständige Verdampfung. Da die Verdampfung in dem untern Teil der Röhren <B>19</B> vollendet ist, dient der restliche Teil der Rohre für die Überhitzung. Der Dampf ge langt somit überhitzt in den Sammelkasten 20, so dass ein besonderer Überhitzer fort fällt.
Als Fortschritt kann angesehen werden, dass im Hohlraum der Kesselrohre 19 je eine Stange 39 angebracht ist. Diese Einlage füllt den grössten Teil des Hohlraumes aus. Mit tels dieser Einlage können die Kesselrohre 19 verhältnismässig gross gewählt werden, ohne dass die durchströmende Wasser- oder Dampfmenge zu gross im Verhältnis zur Heizfläche wird. Eine grössere Geschwin digkeit des wärmeempfangenden Mediums. bis zu hundert und mehr Metern pro Se kunde, hat bei der hier beschriebenen Kon struktion Bedeutung, besonders wenn eine Verdampfung stattfindet.
Um die rasche Verdampfung des in die Rohre 19 eintretenden Wassers und die Über hitzung dieses Dampfes in den Rohren zu be günstigen, kann, um das Wasser und :den Dampf in engem Kontakt mit den heissen Rohrwandungen zu halten, nach Fig. 6 ein an der eingelegten Stange 39 b9festigtes und schraubenlinienförmig um die Stange .gewun denes Band 40a vorgesehen sein, so dass der Weg des Wassers und des Dampfes in dem Rohr 19 den Schraubenwindungen folgend möglichst lang wird.
Der verhältnismässig grosse Druckabfall in den Rohren bewirkt, dass das Medium sich in allen Rohren gleichmässig verteilt, selbst wenn die Verteilungs- und Sammelkästen sehr eng sind und das Medium deshalb mit einer bedeutenden Geschwindigkeit durch die Rohre strömen muss. Diese engen, kleinen Kästen bedeuten eine grosse Ersparnis und Vereinfachung ,der ganzen Konstruktion.
Bei dem in Fig. 9 .gezeigten Beispiel er streckt sich :die in das Rohr 19 eingehängte Stange 39 bis in den im gasten 18 stecken den Teil des Rohres etwas oberhalb einer verdickten Stelle 52 dieses Rohres. Dadurch wird eine Drosselwirkung auf das einströ mende Wasser ausgeübt. Für die Stange 39 ist dabei ein Material gewählt, welches sich bei Temperaturerhöhungen weniger stark ausdehnt als das Rohr 19. Erhöht sich nun die Temperatur des einströmenden Wassers .
und damit auch der Stange 39 und .des Roh res 19, so vergrössert sich .der Abstand des Stangenendes von der Drosselstelle 52, und die durch das Rohr hindurchgepumpte Was- sermenge wird vergrössert, so dass eine Küh lung des Rohres 19 erfolgt. Wenn umgekehrt die Temperatur des Rohres 19 unter eine ge wisse Grenze sinkt, zieht sich das Rohr 19 zusammen und drosselt den Durchlauf bei 52, so dass weniger Wasser durch das Rohr 19 läuft, dessen Temperatur somit steigen wird.
Die Einlage kann auch als Rauehgasrohr dienen, wie die Rohre 4, welche in die Rohre 16 eingesetzt sind und von den Rauchgasen inwendig bestrichen werden.
Es ist vorteilhaft, @dass der letzte Durch gang ,der Rauchgase durch diese Rauchgas rohre 4 geht, da dadurch die ganze Wärme durch das wärmeempfangende Medium auf genommen wird. Die Einlage 39 kann her ausgenommen werden, nachdem .die Putz deckel im Sammelkasten. entfernt sind. Es ist dann leicht, die Kesselrohre zu reinigen.
Dadurch, dass die mit dem wärmeemp fangenden Medium gefüllten Wasserrohre 16, 19 mit dem einen Ende oder mit beiden Enden in der Rohrlängsriehtung in den Sammel- oder Verteilungskästen 18, 20 gleit- bar angeordnet sind, ist jede Wärmespan nung in den Rohren infolge verschiedener Wärmeausdehnung der Kästen und Rohre vermieden.
Dasselbe gilt bezüglich der Lagerstellen der Sammelkästen. Dies ist be sonders von Wert, wenn die Rohre, wie bei der in der Zeichnung skizzierten Konstruk- tion, nicht reine Verdampfungsrohre sind, bei welchen die Temperatur ziemlich dieselbe für alle Rohre ist, sondern Wasservorwär- mungs- oder Dampfüberhitzerrohre. Die Rohre, die zweckmässig in dem einen Kasten befestigt und in dem andern .gleitbar ge macht sind, sollten ,ganz herausziehbar sein.
Dadurch kann man leicht die Einlage ent fernen und die Rohre reinigen, wenn dies notwendig wird. Falls die Einlage, wie die Zeichnung für die äusserste Wasserrohr- schiebt 16 zeigt, Rauchrohre 4 sind, können die Einlage und das Aussenrohr 16 einerends in einem Kasten 15 bezw. 17 befestigt sein, während andernends beide Rohre im andern Kasten 17 bezw. 15 gleitbar angeordnet sind.
Die Rohre 16, 19 sind an,der Austrittsstelle aus dem gasten mit einer Dichtung versehen, zum Beispiel mit einem Ring 42 aus Kupfer. Das aus dem Kasten 18 sich in den Ablei- tungsl,:anälen 46 ansammelnde Leckwasser und eventuell Dampf wird durch den Kanal 4 7 in den Kasten 17 abgeleitet. Der Abzugs kanal- 47 kann unter Atmosphärendruck stehen. Das sich in den Ringkanälen ansam melnde Leckwasser wird in der Regel Kon denswasser sein.
Durch die Kanäle 47 wird es in Idas Speisewasser zurückgeleitet. Die Wandungsstärke der Metallhülse 45 nimmt nach unten immer mehr ab, so @dass deren un teres Ende durch ,den Innendruck sicher ge gen die Innenwand des Kastens 18 gepresst wird. Unter dem Einfluss der Temperatur und des von unten nach oben ansteigenden Dampfdruckes treten in den Rohren Zug spannungen auf. Da aber das untere Ende der Rohre im Kasten 18 gleiten kann, kön nen sieh diese Zugspannungen nicht nach teilig auf die Rohre auswirken. Die Dampf spannung wird die Kästen 18 und 20 vonein ander zu trennen suchen.
Diese Kräfte wer den vom Kesselmantel aufgenommen, indem die Sammel- und Verteilungskästen je auf den Lagerringen 31, 37 gelagert sind, wel- ehe am Mantel 23 verankert sind. Zur Ver meidung jeglicher Knickung der Rohre sind die Rohre überdies 'noch in bestimmten Zwi schenräumen gegeneinander abgestützt.
Die den Feuerraum einschliessende Wand dient hier als indirekte Heizfläche, indem sie durch Bestreichung durch die Flammen er wärmt wird und,die Wärme durch Abstrah lung an die ausserhalb .des Feuerraumes an geordneten Kesselrohre abgibt.
Ist der Kessel zum Beispiel für Kohlen staubfeuerung bestimmt, so muss .der Feuer raum bedeutend grösser sein. Dann können die Kesselrohre in die Feuerraumwand ein gebaut werden. Die Rauchgase können dann auf ihrem Rückweg der Aussenseite .der Wand -des Feuerraumes entlang strömen und die ausserhalb angeordneten Kesselrohre be streichen und dann durch Rauchrohre strö- men, welche als "Einlagen" im Innern der Kesselrohre angeordnet sind.
Bei der Montage beginnt man zweck mässig mit dem Zusammenbau der einen Mantelhälfte. Dann baut man der Reihe nach die eine Hälfte der verschiedenen Organe ein, nämlich: Isolationsschicht 21, Wasservorwär- mungsorgane 15, 16, 1.7, Isolationsschicht 22, Verdampfünge- und Überhitzerorgane 18, 19, 20, Ring 31, sowie Zwischenüberhitzer 26, 27a,<B>27b,</B> 28, nachdem .die Wand 13 um ,den Feuerraum und der Auflagerungsring 32, 33 in diesen Hohlraum eingebaut worden sind.
Darnach werden das Gewölbe und der Rauch gasaustritt, der geschlossene Ring 37, pla ziert, wonach in umgekehrter Weise der Zu sammenbau der zweiten Hälfte der oben genannten Organe erfolgt.
Durch die gegenseitige Verankerung bei der Kesselmantelhälften werden dann die in deren Innern untergebrachten Teile an Ort und .Stelle gehalten.