CH291323A - Röhrendampfkessel. - Google Patents

Description

  Röhrendampfkessel.    Die vorliegende Erfindung betrifft einen       liölirendampfkessel.     



  Es ist bekannt, dass in     neuzeitlichen    Dampf  kesseln das thermische Schwungrad     mangel-          liaft    ist, indem die Abmessungen der     Wasser-          kammer    aus technischen und wirtschaftlichen       Gründen    begrenzt sind.

   Will man anderseits       den    Inhalt der Siederohre erhöhen, so     erzeu-          ,,en    die Variationen des Dampfbedarfes im       \Vrtsserstancl    Strömungen und     Sehwankun-          gen,    die das Dienstpersonal daran     verhindern,     die einzelnen     Bedienungsvorgänge    mit. der     ge-          n-iinsehl    en Schnelligkeit auszuführen.  



  Dazu kommt, dass Dampfkessel ohne Um  laufpumpe den bedeutenden spezifischen     Be-          lastnngsbeanspruehungen    nicht gewachsen  sind und daher den     Wasserumlauf    in Frage  stellen. Tatsächlich bewirken sowohl der Ab  stand zwischen den einzelnen     )@Tasserkammern     als auch der beschränkte Querschnitt der Fall  rohre (bzw.

        Rückfluss-    oder Umlaufrohre )  und     ihre    eventuell der als Bremse der     Kon-          c-ektionsbewegung    wirkenden Wärme ausge  setzte     Oberfläche,    unter dem Einfluss der Pro  duktionserhöhung, die Entfernung des in den       ungenügend    gespeisten Siederohren     entha.lte-          nen    Wassers,     wobei    sich Überhitzungsgefahr,       @fiussenoxydierung,

      vorzeitige salzige     Kessel-          steinablagerungen        und    wellenmässige     Bewe-          gungen    in der Wasserkammer ergeben, die mit       starken        Wasserstanclsehwankungen    und Was  sermitnahme durch den Dampf verbunden  sind.

      Die oben angeführten Nachteile lassen sich  bei geeigneter Ausbildung durch den erfin  dungsgemässen Dampfkessel beseitigen, der  dadurch gekennzeichnet ist, dass     mindestens     ein Teil der Fallrohre dem     Verbrennungs-          wä.rmestrom    ausgesetzt ist, wobei der Quer  schnitt mindestens eines Teils der Fallrohre  den Querschnitt     wenigstens    eines     Teils    der  Siederohre überschreitet.  



  Die Erfindung soll im nachstehenden an  Hand der rein beispielsweise mitgelieferten  schematischen Zeichnung näher beschrieben  werden. In der Zeichnung zeigt       Fig.    1 im Aufriss ein erfindungsgemäss  durchgebildetes     Dampfkesselelement,          Fig.    2 einen     Gundriss    desselben,       Fig.    3 und 4 das     Dampfkesselelement    ge  mäss zwei Varianten der     Wasserrohranord-          nung    im Grundriss,       Fig.    5 und 6 je im Auf- und Grundriss ein       Dampfkesselelement,

      dessen Siede-     und    Fall  rohre in     getrennten    Vertikalebenen angeord  net sind,       Fig.    7 eine Variante von     Fig.    6,       Fig.    8 und 9 je im Auf- und Grundriss ein  mit vermischten Wasser- und Rauchrohren  ausgestattetes     Dampfkesselelement,          Fig.10    und 11 im Seiten- und     Vorderauf-          riss    je ein     Dampfkesselelement    mit vermisch  ten Wasser- und Rauchrohren und mit den  selben fluchtenden Fallrohren,       Fig.12    bis 18 einige Anordnungsbeispiele  von Fall- und Siederohren im Grundriss,

             Fig.19    und 20 je im Auf- und Grundriss  und teilweise im     Sehnitt    einen kompletten er  findungsgemässen Dampfkessel.  



  Mit Bezug auf die     Fig.    1     und    2 sind mit. A  die Fallrohre und mit B die Siederohre be  zeichnet.  



  Die genannten Rohre münden oberhalb       und    unterhalb in zwei horizontal längslau  fende Rohrleitungen C, die zur Herstellung  der gesamten hydraulischen Verbindungen  dienen. Die Siederohre gelangen zur \Wasser  kammer über die Rohrleitungen 2, indessen  die Fallrohre über die Rohrstrecke 4 gespeist  werden.  



  Um einen besseren und rascheren Wasser  austausch in den Siederohren     dureh    das in  den Fallrohren enthaltene Wasser zu bewir  ken, ist es ratsam, letztere so zu bemessen, dass  das Wasservolumen in den Fallrohren zum  mindesten jenem der Siederohre, die durch  dieselben gespeist werden, gleichkommt.

   (Zum  Beispiel in     Fig.    2 sind die aus einem Fallrohr  bedienten Siederohre     seehszählig.)    Da sämt  liche Rohre miteinander fluchten und daher  mit den     Verbrennungsgasen    in Berührung  kommen, ist es klar, dass zur     Erzeugung    der  gewünschten     Konvektionszirkulation    oder des       Konvektionsttmlanfes    (Abfallen des Wassers  in den Fallrohren und Ansteigen in den  Siederohren) alle Fallrohre einen grösseren  Durchmesser als die Siederohre haben müs  sen.

   Diese Massnahme kann genügen, um eine  rasche     Flüssigkeitszirkulation    zu gewährlei  sten; denn der Wärmestrom bringt die in den  Siederohren enthaltene, relativ geringe Was  sermasse auf eine hohe Temperatur und die  grössere, in den Fallrohren enthaltene Wasser  masse auf eine niedrige Temperatur.  



  In den     Fig.    2, 3, 4, 6, 7 und 9 ist die Ver  brennungskammer jeweils auf der     obern    Seite  zu denken. In     Fig.    2 sind rechts die Siede  rohre in einer voneinander getrennten Anord  nung dargestellt, währenddem sie links längs  einer Erzeugenden miteinander in Berührung  stehen, so dass eine kontinuierliche Rohrwand  gebildet wird, auf welche     \Weise    die Gaszirku  lation auf der gesamten Oberfläche bewerk  stelligt werden kann.

      In     Fig.    3 treten (analog     Fig.    2) die eng an  die Fallrohr     ansehliessenden,    nebeneinander  angeordneten Siederohre B in den Zwischen  lagen gegenüber der Mittellinie der Fallrohre  zurück, so dass auf der der     Verbrennungs-          kammer        entgegengesetzten    untern Seite eine  annähernd     fortlaufende    und ebene Rohrwand  erzeugt     wird,    die dazu dient, einen     Raitehzug     mit annähernd konstantem Querschnitt (zwei  ter     Rauehzug    ) zu erzielen.  



  In     Fig.4    sind die Fallrohre A gegenüber  den Siederohren B     zurückversetzt,    so dass je  eine Erzeugende eines jeden Rohres auf der  gleichen Ebene angeordnet ist., und dass die       Siederohre    eine teilweise     Absehirmung    für die  Fallrohre bilden, indem sie einen Teil des  sonst die Fallrohre treffenden, aus der Ver  brennungskammer tretenden     Wärmestromes     auffangen.  



  In den F     i;-.    5 und 6 sind die Fallrohre A  hinter den Siederohren B angeordnet. Die       Endw        asserkammern    bildenden     Querrohrstrek-          ken    C sind voneinander getrennt. Es gibt zwei       Endwasserkammern    für die Siederohre und  zwei für die Fallrohre. Die zwei obern und  die zwei untern     End asserkammern    sind mit  einander über Rohrstrecken 6     hvdrauliscli          verbinden.    Die zwei     obern        Endwasserkam-          mern    könnten auch mit.

   Hilfe eines     Absehei-          ders    miteinander     verbunden    sein.     -.Nroimaler-          weise    sind in     Fig.    6 links die Siederohre dicht  nebeneinander     (kontinuierliehe        Rohrwand),          reehts    getrennt. angeordnet,     dureh        welehe    An  ordnung der Umlauf der V     erbrennungsgase     ermöglicht wird.  



  Das in     Fig.7        veranschauliehte        Dampfkes-          seleleinent        entsprieht    dem in     Fig.    6 dargestell  ten, nur sind die Fallrohre 3 längs einer Er  zeugenden so einander angenähert, dass eine  fortlaufende Rohrwand gebildet wird, die als       Führungszwisehenwand        für    die Verbren  nungsgase wirken kann.  



  In den     Fig.    8 und 9 bestehen die Siede  rohre bzw.     Verdampfungsrohre    B aus     ver-          misehten    Wasser- und     Rauehrohren        (zwei          gleiehaehsige    Rohre, in deren     Zwisehenraum     das Wasser     hindurehströmt.    während die  Brenngase im Innenrohr einen axialen Strom      und auf diese     _Weise    einen zweiten Rauchzug  oder Rauchweg bilden), wobei die Siederohre  B keinen Innenkontakt aufweisen.

   Es kann  auf diese Weise nicht nur - wie bereits an  gedeutet - eine Verschiedenheit im Wasser  gehaltvolumen, sondern auch eine nennens  werte Verschiedenheit des die beiden     Rohrlei-          tungstypen    treffenden Wärmestromes erzielt.  werden (auch wenn abbildungsgemäss ihr  Aussendurchmesser gleich ist).  



  Eine analoge Lösung ist in den     Fig.10     und 11 veranschaulicht, nur weisen die     Quer-          endwasserkammern    C eine zu jener der Rohre  .1 und B gleichfallende Achse auf, wobei sieh  die innern Rauchzüge in den Wasserkammern  diametral verlängern, bis sie an deren Peri  pherie münden.  



  Die     Fig.12    bis 18, in welchen die den  oben beschriebenen Elementen entsprechenden  Teile durch dieselben Vorzeichen gekennzeich  net     sind,    veranschaulichen verschiedene An  ordnungen der Fallrohre A und der Siede  rohre B, bei welchen zum mindesten ein Teil  der Fallrohre     (Fig.12,    15, 18) ausserhalb des  Verbrennungsstromes, das heisst ausserhalb  der Isolierwand     l71    des Dampfkessels, angeord  net sind.  



  Gemäss     Fig.12    weisen die in der auf der  obern Seite zu denkenden Verbrennungskam  mer vorgesehenen Fallrohre A einen grösseren       Querschnitt    als die Siederohre B auf, während  die     ausserhalb    der Isolierwand     3I    angeordne  ten Fallrohre A einen kleineren Querschnitt  als die Siederohre B besitzen, und mit der un  tern     Querwasserkammer    C in Verbindung  stehen.  



  Dagegen sehen wir in     Fig.13    Fallrohre A,  die in der Verbrennungskammer angeordnet  sind und deren Querschnitt jenen der Siede  rohre unterschreitet, wogegen der Querschnitt  der ausserhalb der Isolierwand     angeordneten     Fallrohre A den     Siederohrquerschnitt    über  schreitet.  



  Das in     Fig.14    veranschaulichte Ausfüh  rungsbeispiel zeigt Siederohre mit kleinerem  Querschnitt als jenem der Fallrohre A, welche  letzteren auf einer zurückweichenden Ebene  vorgesehen sind, während die ausserhalb der         Kesselisolierwand        l71    angeordneten Fallrohre  gegenüber den Siederohren einen kleineren  Querschnitt     aufweisen.     



  In der     Fig.    15 sehen wir eine erste Reihe  Siederohre B und eine zweite Reihe Fallrohre  A kleineren Querschnittes. Dagegen weisen die  ausserhalb der     Isolierwand        1l7    angeordneten  Fallrohre A einen grösseren Querschnitt als  die Siederohre B auf.  



  Gemäss einer in     Fig.16    dargestellten An  ordnung fluchten sämtliche Rohre in der Ver  brennungskammer und berühren einander  längs einer Erzeugenden, wobei die Fallrohre  A gegenüber den Siederohren B zum Teil  einen grösseren, zum Teil einen kleineren  Querschnitt aufweisen. Das Verhältnis der  Querschnitte gemäss     Fig.17    ist das gleiche,  mit Ausnahme der Grundanordnung, die eine  erste Reihe von eng     aneinanderschliessenden     Siederohren B und eine zweite Reihe von Fall  rohren A aufweist, die gegenüber dem Siede  rohrquerschnitt einen teils grösseren, teils klei  neren Querschnitt besitzen.  



  Wie in     Fig.    18 veranschaulicht, besitzen  sämtliche Fallrohre A gegenüber den Siede  rohren Beinen grösseren Querschnitt, wobei  ein Teil der Fallrohre mit den Siederohren zu  sammen in der Verbrennungskammer gleich  achsig angeordnet ist, während ein anderer  Teil ausserhalb an der Isolierwand     i77    des  Dampfkessels liegt.  



  Es ist selbstverständlich, dass,     wenn    die  Fallrohre in der Verbrennungskammer ange  ordnet sind und einen gegenüber den Siede  rohren kleineren Querschnitt aufweisen (sowie  in allen Jenen Fällen, in welchen die Fall  rohre von einem auf das Volumen des Nasser=       gehaltes    bezogenen Wärmestrom durchflossen  sind, der den entsprechenden, die Siederohre  durchfliessenden Wärmestrom überschreitet),  die Fallrohre mit dem Unterteil und die Siede  rohre mit dem Oberteil der Wasserkammer in  Verbindung stehen müssen, so dass eine Um  laufumkehr ausgeschlossen ist.

   Weisen da  gegen die Fallrohre einen gegenüber den  Siederohren grösseren Querschnitt auf, so kann  die Verbindung mit der Wasserkammer des  Dampfkessels auf gleichem Niveau erfolgen      und ohne jede Gefahr für den     Umlauf,    das  heisst für dessen     Umkehr.     



  In den     Fig.19    und 20 ist ein     Röhren-          danipfkessel    mit     rechteckigem        Grundplan        ver-          anseha.ulieht,    der aus längs     Erzeugenden    ein  ander berührenden Vertikalrohren: gebildet ist,  die     zusammen    die vier Rohrwände der     Ver-          brennungSkammer    D begrenzen. Die den oben  beschriebenen analogen Teile sind mit den  Bleiehen Vorzeichen     angedeutet.     



  Die Fallrohre A fluchten mit den Siede  rohren     L        kleineren    Durchmessers, so dass die       gewünschten        charakteristischen        Eigenschaften     des     Konvektionsumlaufes    erfüllt werden.  



  In der     Fig.    19 ist. rechts ein Ausführungs  beispiel einer     Wasserkammer    E     veransehau-          lieht,    die mit einer untern     Rohrleitungsgruppe     8     ausgerüstet    ist, deren Achse     geneigt    ist. und  die, von den     Verbrennungsgasen        umströmt,     als     1\ebensiederohre        wirken,    indem sie     zweek-          mässig    in den hydraulischen Stromkreis der       Wasserkammer    E     eingreifen.     



  Letztere     wird    ebenfalls von den     Verbren-          nungsgasen    umströmt, bevor sieh dieselben  durch den Kamin entladen.  



  Im     gleichen        Dampfkessel    ist. links eine  analoge     Rohpelementwasserkammer    Er     vor-ge-          sehen,    die der rechts angeordneten     entspricht,     nur ist dieselbe auf den Seitenteil des Kessels       beschränkt,        -#:rälirend    der mittlere Kesselteil  die Längsrohre G enthält, die den     Abgasvor-          wärmer    bzw.     Bkonomiser    bilden.

   Die Wasser  kammer Er. weist oben und seitlich eine     Ab-          Sehirniun,-        7.0    auf, die den Rauch     zum        Ekono-          miser    G leitet, bevor derselbe durch den Ka  min entweicht.  



  Die     Wasserkammer    E ist. - auf bekannte       Ai-t    und Weise - mit     vertikalen        Roln        -streeken     12     ausgerüstet,    die zur Verbindung mit den       Kopflängsrolrren    C dienen, wodurch die     Mek-          kehr    in den     Wasserzyklus        ermöglicht    wird.  



       Praktisch    können die     Ausführungseinzel-          heiten    des Dampfkessels verschiedene Ver  änderungen erfahren, ohne dabei aus dem  Rahmen     der    Erfindung und hiermit. aus     dem          Sehutzbereieh    des vorliegenden Patentes zu  treten.    Mittels der oben     beschriebenen        Elemente     kann man in der Hauptsache die folgenden       charakteristischen        Einensehaften    erzielen:  1.

   Der     Konvektionsumlauf    des     Wassers    ist  nicht     umkehrbar,    wenn der     Unterschied    zwi  schen dem Fallrohr- und     dem        Siederohrdureh-          messer,    einerlei welcher Art ihre     Anordnung     ist (und zwar auch, wenn die Fallrohre zu  sammen mit den Siederohren in der     Verbren-          nungskammer    angeordnet sind) in den Fall  rohren einen pro     \Wasser,-ewiehtseinheit    klei  neren     )A-        ärmefluss    bewirkt.  



  2. Ein     grösserer        Wä.rlnevorra.t,        wenn    das  in den Fallrohren enthaltene Wasser     volunien     gegenüber jenem der Siederohre grösser und       bereit    ist, bei jeder     gesteigerten        Dampfanfrage     und daher bei     jeder        Erhöhung    der     Umlauf-          ,-esehwindigkeit,    das Wasser in den Siederoh  ren zu ersetzen.  



  3.     Begrenzung        der        Flü@si,l@eitssc@nvankun-          gen    in der Wasser     karnmer        dachireh,    dass     sielt     in den Siederohren keine auf die     Störung    des  in ihnen enthaltenen     Flüssigkeitsvolumeris        zu-          riiekzuführenden        Betriebsunbeständigkeiten     bei jeder     plötzlichenteigerun,#    der Dampf  anfrage auslösen.  



       -?-.    Die     Zirkulationssclnielligkeit,        und        -bereit-          willigkeit,    die man der     l''@egenwart    einer grö  sseren     Flüssigkeitvorratsrnenge        verdankt,    und  die es     Bestattet,        gegenüber        bekannten    Dampf  erzeugern den Wärmestrom zu steigern.  



  5.     Ausfü        hrun-svorteile,        insbesondere         ras     die     Einfachheit    der Bauart anbelangt, und  zwar     dadurch,    dass die Fallrohre in der     Ver-          brennungskammer        angeordnet    werden können,  und     dass\man        die,;

  Iöglichheit        lra.t,    das Gehäuse  des     Dampferzeugers    an den Fallrohren selbst       zii        verankern.    deren     nennenswerte        Abrnessini-          gen    eine einwandfreie Stabilität des genannten       Gehäuses    auch dann zusichern. wenn die Ver  brennungskammer     unter    Druck gesetzt wer  den muss.

Claims (1)

1. P_@TE -\-TA--\-SPRt CII: Röhrendampfkessel, dadurch geekennzeielr- net, dass mindestens ein Teil der Fallrohre dem. Verbrennung:swärmestroni ausgesetzt ist, wobei der Querschnitt mindestens eines Teils der Fallrohre den Querschnitt wenigstens eines Teils der Siederohre überschreitet.

   U N TLRAX SPRMH i: 1. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass die Fallrohre dem G erbrennungswärinestrom ausgesetzt sind, wo bei der Querschnitt mindestens eines Teils der Fallrohre grösser als der Querschnitt we nigstens eines Teils der Siederohre ist. 2.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum mindesten ein Teil der Fallrohre dem Verbrennungswärme strom ausgesetzt sind, wobei der Querschnitt eines jeden Fallrohres den Querschnitt eines jeden Siederohres übersteigt. 3. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Fallrohre dem erbrennungswärmestrom ausgesetzt sind, wo bei der Querschnitteines jeden Fallrohres den Querschnitt eines jeden Siederohres über- schreitet. 4. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Siederohre und die Fallrohre in der Verbrennungskammer angeordnet sind. 5.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallrohre und die Siederohre längs einer Erzeugenden miteinander in Kontakt stehen, so dass eine die Verbrennungskammer begrenzende Rohrwand gebildet wird. 6. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Achsen der Fallrohre und der Siederohre so versetzt sind, da.ss je eine Erzeugende eines jeden Rohres wenigstens an nähernd auf der gleichen Ebene angeordnet ist. 7. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet., dass die Siederohre so angeordnet.

   sind, dass sie wenigstens teilweise die Ober fläche der Fallrohre, die der Verbrennungs kammer zugekehrt ist, abschirmen. B. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Siederohre, im Gegensatz zu den Fall- röhren, mit einem gleichachsigen, als atauch- rohr wirkenden Rohr ausgestattet sind. 9. Dampikessel gemäss Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Siederohre und die Fall rohre wenigstens annähernd denselben Aussen durchmesser aufweisen. 10.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Fallrohre und die Siede rohre sich längs einer Erzeugenden berühren, so dass eine kontinuierliche Rohrwand gebildet wird, die die Verbrennungskammer begrenzt. 11. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallrohre und die Siederohre mit ihren Enden in zwei Querleitiumgen münden, durch welche sie auf hydraulischem Wege verbunden sind. 12. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteransprüchen 4, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchrohre und da mit die Rauchzüge die Querleitungen radial durchqueren und an deren Peripherie mün den. 13.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fall- und die Siederohre mindestens zum Teil voneinan der getrennt sind. 14. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallrohre gegenüber den Siederohren, bezogen auf die Verbrennungskammer, in zurücktretender Lage angeordnet sind. 15. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass die Querrohrstreeken, die die Enden der Siederohre und der Fallrohre verbinden, voneinander getrennt sind, wobei deren zwei für die Siederohre und zwei für die Fallrohre bestimmt sind, und die genannten Querrohr strecken unten miteinander hydraulisch ver bunden und oben mit Hilfe eines Abscheiders vereint sind. 16.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass die Siederohre und die Fallrohre ein ander längs Erzeugender berühren. 17. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass er zum minde sten mit einer Rohrelementwasserkammer aus gerüstet ist. 18. Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeieh- net, dass die Wasserkammer mindestens zum Teil durch Scheidewände abgeschirmt ist, die den Ra-Lieh zum Kamin abführen und die Was serkammer von demselben befreien. 19.

   Dampfkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeich net, da.ss die Wasserkammer unten mit geneig ten Rohrleitungen versehen ist, die als Neben siederohre wirken. 20. Dampkessel gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeich net, dass er oben mit einem Ekonomiser ver sehen ist, der aus oberhalb der Verbrennungs kammer angeordneten Querrohren gebildet ist. 21. Dampfkessel gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet., dass die Fallrohre so bemessen sind, dass das in einem jeden Fall rohr enthaltene Wasservolumen mindestens dem in den seitens der Fallrohre gespeisten Siederohren enthaltenen Wasservolumen gleich ist. 22.

   Dampfkessel gemäss Patentansprueh, in welehem mindestens ein Teil der Fallrohre einem grösseren, auf das Wasservolumen be zogenen" MTärmestrom als die Siederohre aus gesetzt sind, dadurch gekennzeiehnet, dass die Siederohre mit dem Oberteil der Wasserkam mer des Dampfkessels und die Fallrohre da gegen mit dem Unterteil dieser Wasserkammer derart verbunden sind, dass eine Zirkulations- umkehr ausgeschlossen ist.