Wasserrohrkessel Gegenstand des Hauptpatents ist ein Wasserrohr kessel mit von einem unteren Verteiler ausgehenden und in einen oberen Sammler einmündenden, auf einem Teil ihrer Länge der Beheizung durch Strahlung aus gesetzten Rohren, von denen im oberen Teil derselben je eine U-förmig gebogene Rohrschlange ausgeht, die wieder in das betreffende Rohr einmündet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, den Aufbau von Wasserrohrkesseln dieser Art weiter zu vereinfachen und den Raumbedarf für Heiz flächen weiter zu verringern, wodurch bei gleicher Lei stung im Vergleich zu bisher bekannten Kesseln eine wesentliche Ersparnis an Material und Arbeitszeit er zielt wird. Hierdurch soll die Möglichkeit gegeben sein, eine grössere Zahl parallel geschalteter, U-förmiger Rohrschlangen anschliessen zu können und eine Er höhung der Kühlwirkung zu erzielen.
Es hat sich her ausgestellt, dass eine um so sicherere Kühlung der Rohrschlangen dann erfolgt, je mehr Dampf in dem vorgeschalteten Rohrteil erzeugt wird, da hiermit die Geschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches zu nimmt und eine bessere Verteilung des Gemisches auf die parallel geschalteten U-Schlangen sichergestellt ist.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die U-förmig gebogenen Rohrschlangen in den Rauchgas strom hineinragen und durch die Rohre, von denen sie ausgehen, gegen die Feuerraumstrahlung abgeschirmt sind.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Wasserrohrkessel gemäss der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Kessels nach Fig.1. Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Wasserrohrkessel mit waagerechten Gaszügen.
Fig. 4 stellt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3 dar.
Fig. 6 zeigt einen lotrechten Querschnitt durch einen Wasserrohrkessel, mit über dem Feuerraum lie gendem, waagerecht durchströmtem Gaszug, nach Linie VI-VI der Fig. 7, die einen lotrechten Längsschnitt desselben Kessels darstellt.
Fig. 8 ist ein lotrechter Längsschnitt durch einen Wasserrohrkessel mit senkrechtem, über dem Feuer raum liegendem Gaszug.
Der Wasserrohrkessel nach Fig. 1 besteht aus einem von Fallrohren 1, Rücklaufrohren 2, Längs- und Quer verteilern 4 und 5, 5' und Längs- und Quersammlern 6 und 7, 7' gebildeten, tragenden Rohrgerüst für die Heizflächen. Die Dampfabscheidetrommel 8 ist auf den Fallrohren 1 abgestützt und liegt über der Feuer raumfrontwand. Die Heizflächenrohre an der Front wand und an der Decke sind mit 9, an den Seitenwän den mit 10 und an der Rückwand mit 11, 11' bezeichnet und schliessen den Feuerraum 12 ein.
Dem Feuerraum ist ein Gaszug 13 mit abwärts gerichteter Gasströmung nachgeschaltet, in dem weitere Verdampferheizflächen 14 in Form von Rohrschlangen und sonstige Heiz flächen, wie Economiserheizflächen 15, angeordnet sind.
Die Rohre 11, 11' gehen von dem unteren Quer verteiler 5' aus und jedes davon mündet in den ent sprechenden Quersammler 7 bzw. 7' ein. Sie sind dicht aneinander angeordnet und auf einem Teil ihrer Länge durch Strahlung beheizt, während die hinter der von den Rohren 11, 11' gebildeten Trennwand im Gaszug 13 liegenden U-förmigen Rohrschlangen 14 und die Heizflächen 15 nur durch Berührung beheizt sind.
Er findungsgemäss geht jede Rohrschlange 14 von einem entsprechenden Rohr 11' dieser Trennwand aus und mündet wieder in dieses ein, wobei diese Rolirschlangen in den Rauchgasstrom hineinragen und von den Roh ren 11, 11' gegen die Feuerraumstrahlung abgeschirmt sind. Besondere Verteiler, wie bisher für nachgeschal tete Verdampferheizflächen üblich, und auch besondere Sammler fallen bei dieser Anordnung weg.
Während bisher diese Nachschaltheizflächen mit mehr oder we niger schräg aufwärts gerichteten Rohren gebaut wur den, können nunmehr die U-förmigen Rohrschlangen 14 auch waagerecht liegend angeordnet sein, wodurch eine wesentliche Platzersparnis im Gaszug erreicht wird. Durch den erhöhten Dampfanteil in den den U-förmigen Rohrschlangen 14 vorgeschalteten Roh ren 11' entsteht eine hohe Auftriebswirkung, die eine Kühlung der U-förmigen Rohrschlangen 14 in jedem Betriebszustand gewährleistet.
Zur Sicherung des Was serumlaufes in den U-förmigen Rohrschlangen 14 wird, insbesondere bei waagerechter Anordnung der selben, der Abschnitt der Rohre 11', an dem die U-för- migen Rohrschlangen 14 angeschlossen sind, der Feuer raumstrahlung entzogen, indem, gemäss Fig. 1, eine Abschirmung 26 durch vorgesetzte Schamotte oder dergleichen zum Feuerraum hin vorgesehen ist.
In Fig. 2 ist ein Wasserrohrkessel ähnlich dem nach Fig. 1 gezeigt, bei dem jedoch eine wesentlich grössere Verdampferheizfläche sowohl gegenüber dem beschrie benen wie auch gegenüber bisher bekannten Kesseln im Gaszug untergebracht ist. Gleiche Bezugszeichen gelten für gleiche Teile, wie zu Fig. 1 beschrieben. Der Unterschied zum vorbeschriebenen Kessel besteht darin, dass zusätzlich von den Rohren 11 Abzweigun gen 11" quer durch den Gaszug 13 zur Kesselrück wand und dort aufwärts zum Sammler 7' geführt sind.
Auch diese Abzweigungen tragen U-förmige Rohr schlangen 14" (gestrichelt dargestellt), die kammartig zwischen von den Rohren 11 ausgehenden U-förmigen Rohrschlangen 14' greifen. Von den Rohren I1' gehen, wie für Fig. 1 beschrieben, die Rohrschlangen 14 aus. Die Anordnung der kammartig ineinandergreifenden U-förmigen Rohrschlangen 14', 14" ergibt eine wesent liche Vergrösserung der Gesamtheizfläche ohne ver mehrten Raumbedarf. Die durch die Abzweigungen 11" in der Trennwand entstandenen Lücken können durch Gabelung von benachbarten, durchlaufenden Rohren 11 geschlossen werden. Oder es werden - als andere Möglichkeit - Abzweigungen von den Rohren 11 der Trennwand vorgenommen und ebenso geführt, wie vorher geschildert.
In beiden Beispielen ist der Gaszug 13 abwärts gerichtet und die Ebenen, in denen die einzelnen U-för- migen Rohrschlangen 14 liegen, sind parallel zur Gas strömung angeordnet. Hierbei wird die Länge der von den Gasen quer angeströmten Rohrstrecken der U-för- migen Rohrschlangen grösser gewählt als die Länge der parallel angeströmten Rohrstrecken, da hierdurch eine bessere Wärmeübertragung und damit u. a. ein noch höherer Wasserumlauf erreicht werden kann.
Bei dem Beispiel nach den Fig. 3 bis 5 sind neben dem Feuerraum waagerechte Gaszüge angeordnet, die übereinanderliegen. Die Trommel 8 liegt in Längsrich- tung des Feuerraumes über der äusseren Seitenwand und ist auf den Fallrohren 1 abgestützt. Mit den Fall rohren 1 sind der Seitenwandverteiler 16 und die Vor- der- und Rückwandverteiler 17 verbunden, wobei letztere zugleich als Verlängerungen der Rücklauf rohre 2 ausgebildet sind, die in der Ebene der den Feuerraum 12 und die Gaszüge 13, 13' trennenden Wand liegen.
Die Rohre 20, 21 münden in einen parallel zur Trommel liegenden Sammler 23, welcher mit den Rücklaufrohren 2, Dampfüberströmrohren 24 sowie mit den Sammlern 25 für die Vorder- und Rückwand rohre verbunden ist. Der Feuerraum wird von den Vor derwandrohren 18, den Rückwandrohren 19, den äusse ren Seitenwand- und Deckenrohren 20 sowie von den inneren Seitenwand- und Bodenrohren 21, 21' begrenzt, welche auch die Trennwand zu den Gaszügen 13, 13' bilden. Die Rohre 21 sind am Feuerraumende ausge bogen, um einen Durchtritt für die Gase zum oberen Zug 13 zu schaffen.
Im Zug 13 sind wiederum die nach geschalteten und nur durch Berührung beheizten U-för- migen Rohrschlangen 14 angeordnet, die von den Rohren 21' ausgehen und in die sie wieder einmünden. Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, liegen die Rohr schlangen einer Heizfläche in einer Ebene, die in diesem Fall senkrecht zur Gasströmung (durch Pfeile ange deutet) steht. An den unter dem Zug 13 liegenden, die Heizflächen 15 aufnehmenden Zug 13' schliesst sich der Gasauslass 22 an.
Der Wasserrohrkessel nach Fig. 6 und 7 hat wie derum ein tragendes Rohrgerüst, das aus den lotrechten Fall- und Rücklaufrohren 31, den Längs- und Quer verteilern 32 und den Längs- und Quersammlern 33 sowie der Trommel 34 gebildet ist. Von den Querver teilern gehen die den Feuerraum begrenzenden Front wand- und Deckenrohre 35 sowie die Rückwandrohre 36 ab. Der Feuerraum ist weiterhin durch die Seiten wandrohre 38, 39 begrenzt, die auf einem Teil ihrer Länge annähernd rechtwinklig abgebogen sind, quer über den Feuerraum verlaufen und auf der ihrem Ver teiler 32 gegenüberliegenden Seite in einen Längssamm ler 33 einmünden.
In dem durch die rechtwinklige Ab biegung der Rohre 38, 39 entstandenen und waagerecht über dem Feuerraum liegenden Zug sind U-förmige Rohrschlangen 40 angeordnet, die durch die von den Rohren 38, 39 gebildete dichte Decke gegen die Feuer raumstrahlung abgeschirmt sind. Diese Rohrschlangen sind an den Verlängerungen 38', 39' der die Abschir mung bildenden Rohre 38, 39 angeschlossen und ragen in den Gaszug hinein. Durch die Erhöhung der der Strahlung ausgesetzten Rohrlänge ergibt sich eine er höhte Dampfbildung in den genannten Rohren, die eine grössere Geschwindigkeit des Mediums in diesen Rohren und damit eine bessere Kühlwirkung für die Rohrschlangen ergibt.
Zugleich ist es möglich, eine grössere Zahl von Rohrschlangen an jedem Rohr an zuschliessen, wodurch eine wesentliche Vergrösserung der Heizfläche bei dennoch nur geringem Raumbedarf erzielt werden kann. Die Vergrösserung der strahlungs beheizten Rohrstrecke erhöht die Pumpwirkung in die- sen. In bekannter Weise wird zwischen dem Aus- und dem Eintritt der Rohrschlangen 40 in den Rohrver längerungen 38' bzw. 39' eine mit einer Öffnung ver sehene Drosselscheibe eingesetzt.
Bei dem Beispiel nach Fig. 8 handelt es sich um einen Wasserrohrkessel gleichen Prinzips, wie bei dem jenigen nach den Fig. 6 und 7 geschildert, jedoch wird hier der Berührungszug von den Gasen senkrecht durch strömt. Der Kessel ist in diesem Fall durch im Boden liegende Ölbrenner, wie angedeutet, beheizt. Der Feuer raum wird wiederum von den Rohren 38 und 39 auf gegenüberliegenden Seiten eingeschlossen. Die recht winklig zu diesen liegenden Wände sind ebenso von Rohren gekühlt. Die Rohre 38 und 39 sind ebenfalls annähernd rechtwinklig abgebogen und bilden so die Feuerraumdecke, die in diesem Fall jedoch nicht dicht, sondern als Gitter ausgebildet ist.
In den darüberlie- genden Zug ragen wiederum die U-förmigen Rohr schlangen 40, ausgehend von den Verlängerungen 38', 39' der Rohre 38, 39 hinein. Zwischen der von diesen Rohrschlangen gebildeten Heizfläche und dem Gitter der Rohre 38, 39 wird vorzugsweise eine weitere Heiz fläche 41, z. B. ein Überhitzer, eingeschaltet.
Es ist von Vorteil, bei allen vorbeschriebenen Aus führungsbeispielen zwischen der Aus- und der Ein mündung der U-förmigen Rohrschlangen in dem zu gehörigen Rohr ein an sich bekanntes Drosselorgan anzuordnen. Der im aufsteigenden Dampf-Wasser- Gemisch enthaltene Dampf strömt durch dieses Dros selorgan nach oben ab, während das Wasser gezwungen wird, in die U-förmigen Rohrschlangen einzutreten. Insbesondere ist es wesentlich, dass die Einmündungen der U-förmigen Rohrschlangen in den Rohren unter halb des Wasserspiegels in der Trommel liegen, da sonst der Wasserumlauf in diesen Rohrschlangen be hindert ist.
Eine weitere Verbesserung des Wasserum laufes in den U-förmigen Rohrschlangen erreicht man durch Anordnung von an sich bekannten Rücklauf- rohren 2, 31 bzw. Dampfüberströmrohren 24, die von dem Sammler, in welchen die die U-förmigen Rohr schlangen tragenden Rohre einmünden, nach unten führen und mit dem jeweiligen Verteiler für diese Rohre verbunden sind bzw. unmittelbar den Dampf aus dem Sammler zur Trommel überleiten.