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Gliederkessel für Sammelheizungsanlagen Die Erfindung betrifft einen Gliederkessel für Niederdruckdampf- und Warmwasser-Sammelheizungsanlagen mit rohrrahmenartigen Gliedern, die einen Feuerraum durch mindestens annähernd senk- rechte Steigrohre mindestens einseitig begrenzen, wobei zwischen dem feuerraumseitigen Steigrohren und weiteren Steigrohren sowie aussen vorgesehenen Fallrohren und schrägen Verbindungsrohren der Steigrohre mit den Fallrohren Heizgaszüge gebildet werden.
Bei solchen Kesseln ist es bekannt, die Steigrohre mit den Fallrohren ollen und unten wasserführend zu verbinden. Auch kennt man in den Heizgaszügen Heizgasführungsleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Gliederkesseln, die in bekannter Weise sowohl als Warm- und Heiss- wasser- als auch als Niederdruckdampfkessel betrieben wenden können, und deren en Glieder vorzugsweise aus Gusseisen bestehen, bei schonender Inanspruchnahme des Baustoffes eine hohe Heizflächenleistung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe soll in den Steigrohren der Wasserumlauf umso stärker sein, je stärker sie beheizt werden. Gleichzeitig soll die gesamte Heizfläche, also sowohl de vorderen als auch die hirnteuren Glieder, gleichmässig zur Wärmeübertragung henangezogen werden.
Hierzu sind nach der Erfindung die parallelgeschalteten und unmittelbar nicht wasserführend miteinander verbundenen Steigrohre unten derart an die aussen verlaufenden Fallrohre angeschlossen, dass die Anschlusstellen umso tiefer liegen, je näher das Steigrohr dem Feuerraum benachbart ist.
Auf diese Weise wird gesichert, dass die der gröss- ten Wärmeentwicklung ausgesetzte Heizfläche auch besonders intensiv durch den Flüssigkeitsstrom gekühlt wird. Die stärkere Kühlung der stärker beheizten Flächen ergibt eine gleichmässige Wandtemperatur und damit eine schonende Behandlung des Gliedermaterials. Bei vielen Kesseln, insbesondere bei Ölfeue- nungskesseln, bei denen der Brenner an der Stirnseite des Kessels angeordnet ist, bleibt es nicht aus, dass die Flamme mit grosser Geschwindigkeit bis kurz vor die Kesselrückwand geblasen wind und dann von hier aus etwa rechtwinklig in die Heizgaszüge zwischen den einzelnen Kesselglieder abgelenkt wird.
Um in diesen und in anderen Fällen die gesamte Heizfläche gleichmässig zur Wärmeübertragung von den Rauchgasen an das Heizmedium heranzuziehen, verlaufen vorteilhaft die auf den Kesselgliedern angebrachten Heizgasführungsleisten auf den feuernaumseitigen Steigrohren nur in deren oberem Bereich, und auf den anderen Steigrohren im hinteren Teil des Kessels, so dass die Heizgase aus dem Feuernaum durch die freien Zwischenräume im unteren Bereich der feuer- @aumseitigen Steigrohre in eine Vorkammer gelangen, von hier in den ersten Zug aufsteigen, anschlies- send im vorderen Teil des Kessels in einen etwa waagerecht verlaufenden Abgaskanal übertreten, den sie von vorn nach hinten durchströmen und den Kessel auf der Rückseite verlassen.
Der Übertrittsquerschnitt von dem ersten Zug in den Abgaskanal bleibt dabei nur im vorderen Kesselteil frei, wogegen eben den weiter rückwärts gelegenen Gleidern dieser Querschnitt dann durch Heizgasführungs-Leisten versperrt ist. Auf diese Weise werdend die zunächst im ersten Zug aufsteigenden Heizgase gezwungen, nach vo@n zu strömen und dann den Abgaskanal nochmals mit der vollen Länge von vorn nach hinten zu durchströmen.
Neben dem Ausgleich der Wandtemperatur durch die verbesserte Wassierfühmng s,ongt sauoh diese Heiiz- igasführ..unig, welche idie iheisse:n Heizgase zunächst
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nach vorn und erst dann nach hinten führt, für eine gleichmässige Wandtemperatur und ermöglicht daher eine Erhöhung de Heizflächenleistung bei schonender Behandlung des Gliedermaterials.
In der Zeichnung -sind vorteilhafte Ausfä:hrungs- beüspiele ides erfindungsgemässen Kessels dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Kessel in zwei verschiedenen Schnittebenen, und zwar in der linken Hälfte einen Schnitt zwischen mittleren Gliedern, und in der rechten Hälfte einen Schnitt zwischen Gliedern im vorderen Teil des Kessels.
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, durch ein Kesselglied, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 durch zwei nebeneinander liegende Kesselglieder, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 an der Berührungsstelle des feuernaumseitigen Steigrohres mit einem innen liegenden Steigrohr eines einzelnen Gliedes, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel eines einmeinen Seitenhalbgliedes und Fig. 6 ein ähnliches Ausfühnungsbeispiel mit anderer Heizgasführung.
Die seitlichen Kesselglieder 1 Sind eben an der Nabe 2 und unten an der Nabe 3 in bekannter Weise mit Hilfe von konischen Nippeln zusammengebaut. Die Zufuhr d des aus der Heizungslage zurückfliessen- den Wassers oder bei Dampfkesseln des zurückflies- senden Kondensates kann in die obere Nippelreihe 2 oder auch in die untere Nippelreihe 3 erfolgen.
In der Fig. 2 erkennt man an dem Schnitt II-II, dass die Glieder des Ausfühnungsbeispiels nach Fig. 1 (ebenso wie bei Ft. 5 und 6) laus einzelnen Wasserläufen gebildet sind, die in wesentlichen rohrförmi- gen Querschnitt haben. Hierbei sind 4, 5 und 6 die mindestens annähernd senkrechten, parallelgeschalteten Steigrohre. Es können auchnoch mehr innenliegende Steigrohreetwa parallel zu den Steigrohren 5 und 6 angeordnet sein. 7 ist das aussenliegende Fallrohr, das in seinem Querschnitt gösser gehalten sein kann talg die Steigrohre. Auf den Kesselgliedern sind Heizgasführungsleisten 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 (vgl. auch Fig. 1) angebracht, die es ermöglichen, die einzelnen Kesselglieder gasdicht hintereinander taufzubauen.
Nur im vordieren Teildes Kessels fehlen an den Steigrohren 5 die Hebgasführumgsleisten 14 (wie auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt), damit hier die Heizgase, die aus dem Feuerraum 15 zwi- sch:en den (ebenfalls nicht mit Heizgasführungsleisten ausgerüsteten) unteren Teilen der Steigrohre 4 im Sinne des schrägen, gestrichelten Pfeiles in die Vorkammer 16 und von dort im Sinne des senkrechten, gestrichelten Pfeiles aufsteigend in den vom Stelgrohr 6 @unterteilten ersten Zug 17 gelangen und durch den Schornsteinzug in diesem nach dar Kesselvorderseite gesaugt werden, in den Abgaskanal 18 übertreten können (waagerechter, gestrichelter Pfeil rechts in Fig. 1).
Bei entsprechender Auslegung der Heizflä- chen isst es möglich, die paus der Vorkammer 16 in den Heizgaskanal 17 aufsteigenden Heizgaseauch unmittelbar in den Abgaskanal 18 zu leiten, wie dies bei der Erläuterung der Fig.6 näher beschrieben wird.
In Fig. 3 ist nein Schnitt nach der Linie III-III dargestellt. Man Sieht auch hier, dass die Steigrohre 4 in dem unteren Bereich keine Heizgasfühmunugsleisten aufweisen, damit die Heizgase von dem Feuerraum 15 aus zwischen dem unteren Teil der Steigrohre 4 in die Vorkammer 16 hindurch eintreten können. Inder unten liegenden Vorkammer 16 können noch nicht voll ausgebrannte Verbrennungsprodukte nachverbrennen, so dass heim Aufsteigen in )den ersten Zug 17 nur noch ausgebrannte Heizgase übertreten. Die Heizgase strömen im ersten Zug 17 nach vorn und treten an den Stellen, an denen die Steigrohre 5 nicht mit Heizgasführungsleisten 14 versehen sind, in den Abgaskanal 18 über, durchströmen diesen von vorn nach hinten und verlassen den Kessel in den Schornstein.
Durch diese Heizgasführung wird die gesamte Kesselheizfläche möglichst gleichmässig beaufschlagt und gleichmässig zur Wärmeübertmagung herangezogen.
Um Wärmespannungen in den einzelnen Gliedern weitgehend zu vermeiden, sind die Glieder in ton sich bekannter Weise röhrenförmig ausgebildet. Damit die dem Feuerraum zugewendeten Stirnflächen der Glieder nicht übermässig stark erhitzt werden, ist durch die Wasserführung in den einzelnen Gliedern Vor- sorge getroffen, dass die am stärksten beheizten Steigrohre 4 nur von dem am unteren Ende eintretenden Wasser durch flossen werden und mit den Steigrohren 5 und 6 keine wasserführende Verbindung haben. Auch an der Be rührungsstelle der Steigrohre 4 und 5 tritt vom Rohr 5 kenne Flüssigkeit in das Stei(grohr 4 ein, wie sich aus dem Schnitt IV-IV (siehe Fig. 4) ergibt.
Da nun die Sbeigrohre 4 vom Feuerraum 15 laus starkbestrahlt und in ihrem unteren Bereich durch die aus dem Feuerraum 15 in die Vorkammer l6 übertretenden, noch sehr heissen Gase beaufschlagt werden, entwickelt sich in diesen Steigrohren 4 ein ausserordentlich lebhafter Auftrieb. Da die Steigrohre 4 mit den anderen Steigrohren 5 und 6 keine wasserführende Vembindung halben, kann das stark erhitzte Wasser in den Steigrohren 4 in kein anderes Steigrobr auswelchen und muss zwangsläufig das Steigrohr 4 von der unteren Nabe 3 bis zur oberen Nabe 2 durchströmen.
Durch den starken Auftrieb wird eine grössere Wassermenge gefördert als in den Steigrohren 5 und 6, so dass infolge der hiermit verbundenen grösseren Wassergeschwindigkeiit @die angestrebte stärkere Kühlung (der Rohrwand tim Steigrohr 4 erreicht wird. lm Kesselglield selbst hergeben sich (durch diesle Ausbildung diefinleeeEigenzirkulation. Im oberen Teil des Gliedes 1 stellt sich bei einem Sammelheizungs-Niederdruckdampfkessel nach der gestrichelten Linie 19 der Wasserstand ein.
Der Dampf wird an dieser Oberfläche ausgeschieden und verlässt die Glieder durch die obere Nippelreihe 2
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in Richtung der Pfeile 20. Das zurückfliessende Wasser tritt in Richtung der Pfeile 21 in den oberen Teiü der Fallrohne 7 ein. Von hier aus verteilt os sich auf die Steügrohre 6, 5 und 4 nach den angedeuteten Pfeilen. Die Ausschüttung des Dampf-Wasser-Gemisches in den Dampfnaum 22 erfolgt aus den Steigrohren 6 und 5 in Richtung der Pfeile 23 und laus dem am stärksten beheizten Steigrohr 4 in Richtung des Keiles 24. Durch diese Rohrführung ergibt sich ein j edem Steigrohr 6, 5 und 4 ein Auftrieb, der um so stärker Bist, je mehr die Steigrohre beheizt wenden.
Es ist offensichtlich, dass die feuerraumseitigen Steigrohre 4 infolge ihrer grösseren Heizfläche und der stärkenen Beheizun g mit einer grösseren Geschwindigkeit durchströmt wenden ans die Steigrohre 5 und 6. Die Kühlwirkung lauf dlas Material der Rohrwandungen ist daher bei edlen Steigrohren 4 auch wesentlich, lebhafter als bei den Steigrohnen 5 und 6. Da diese aber nur noch von bereits bis zu einem gewissen Grad abgekühlten Heizgasen beaufschlagt werden, ist auch hier die Erwärmung der Rohrwandungen nicht mehr so stlark wie bei den Steigrohren 4. Die Wandungstemperaturen der Steigrohre 4, 5 und 6 und auch eder Fallrohre 7 werden keine wesentlichen Unterschiede aufweisen. Die Tempenaturverteilung übler das ganze Glied ist also gleidhmässiger als bei den bisher bekanntgewordenen Kesselgkedern.
Im übrigen ergibt sichenie einideutige Richtung den Zirkulation, was insbesonidene bei Dampfkesseln einen wesentlichen Vorteil bedeutet. Aber tauch bei Warmwasserkesseln, bei denen das Rücklaufwasser in die untere Nippelreihe 3 eingespeist wind, bet denen also auch in den Fallrohren 7 ein Auftrieb auftritt, ist die Wandungstemperatur in den Gliedern gleichmässiger, da idfsrch dee gp trennten Wassierläufe die stark beheizten Wandungsteile infolge der lebhafteren Druchströ- mwng besser gekühlt wenden als bishen.
Der im obenen Tel der Glieddes 1 nngeordnete Dampfraum 22 hängt zweckmässig üben die gesamte Gliiedbreit e zusammen (vgl. die durchgehende Linie 19), was mit Rücksicht lauf einegeringe Belastung der Ausdampffläche wertvoll ist.
Im unteren Teil der Glieder 1 können wassergekühlte Raste 25 für die Verfeuerung von festen Brennstoffen vongesehen sehn. Bei einem ölgefeuerten Kesses wird der Ölbrenner ah der Stirnseite des Kessels im Bereich des strichpunktiert eingezeichneten Kreises 26 angebaut, woben nman eine möglichst zentrische Lage des Ölbrenners wählt, da sie für die Wärmeübertnagung lauf die Strahlungsheizflächen des Feueeraumes 15 um günstigsten ist.
Bei der Verwendung des Kessels sals Ölfeuerungskesselist die weiter oben besdhriebene Heizgasführung für die gleüchmäs- sige Beaufschlagung der gesamten Kesselheizfläche ,besonders wertvoll, da die Flamme des ran der Kessel- stirnseit2 angebauten ölbrenners von vorn nach hinten in den Kessel geblasen wind, wobei dann dusch die Heezgasfühnundg trotzdem eine gleichmässige Beaufschlagung der gesamten Kesselheizfläche erzielt wird. In Fig. 5 ist ein einzelnes seitliahes Kesslglied dargestellt, bei dene das Wasser den Steigrohren durch mehrere Querrohre 31 und 33 zugeführt wird. Im dieser Figur sind nur das feuerraumseitig gelegene Sbeigrohr 4 und ein inneres Steigrohr 5 gezeigt, die. wiederum keine flüssigkeitsfüuhrende Verbindung besitzen.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wasserzulauf zu den dem Feuerraum zugewendeten Steigrohren 4 tiefer angeordnet als der Wasserzulauf zu den im Gli edinnern gelegenen Steigrohren 5.
Das Ausfühnungsbeispiel gemäss Fig.6 bekifft eine etwas geänderte Heizgas-Führung gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 and ist in gleicher oder ähnlicher Weise tauch bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 4 anwendbar. Die obere waagrechte Heizgas-Führungsleiste 10, welche nach Fig. 1-5 die senkrechten Heizgasführungs leisten 9, 14 und 11 verbindet, ist forgelassen. Statt dessen sind die senkrechten Heizgasführungsleisten 9 und 11 oben durch einen grossen Heizgasführungsbogen 40 verbunden, und die senkrechte Heiz- gasführungileiste 14 endigt oben än einen kurzen Heizgas führungsbogen 41. Auf diese Weise entsteht enn unmittelbarer Übergang 42 vom ersten, Zug 17 zum Heizgaskanal 18.
Eine solche Heizgasführung ist besonders dann brauchbar, wenn die lauf dem Rost 25 erzeugte Feuerung allen hintereinander angeordneten Kesselgliedern 1 ungefähr die gleiche Wärmeenergie zuführt. Die Heizgase treten hierbei im Sinne des schrägen gestrichelten Pfeiles aus edlem Feuerraum 15 in die Vorkammer oder den Nachverbrennungs- oaum 16; von dort steigen sie gemäss diem geraden gestrichelten Pfeil nach oben in den Heizgaskanal 17, der aber jetzt nicht in Längsrichtung, sondern nur senkrecht durchströmt weird; hierauf gelangen die Heizgase durch den geikrümmten Übergang 42, der keineswegs immer durch lKreislinien begrenzt zu seen braucht, Indien Heizgask kanal 18, sus dem siein den Schornstein abgesaugt werden.
In al len Fällen können die Steigrohre 5 Bnld 6 und die dem Feuerraum zugewendete Seite des Steigrdh- res 4 wie auch die Querrohre 31 und 33 mit kurzen Rippen versehen sein, um dme Heizläche iund damit den Wärme übergang zu vergrössern. Es ist auch mög- lich,im u nteren Teil der Fig . 5 die Querrohre 31 fortzulassen oder eine andere kombinierte Lösung zu wählen, die zum Teil die Merkmale der Fig. 1 und, der Fig. 6 aufweüst.
Der Erfindungsgegenstand kann auch bei einseitigen Kesseln benutzt wenden, wobei also z. B. in Fig. 1 die rechte Reihe von e Kesselgliedern fehlt.