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Rauchrohr für Dampferzeuger mit Naturumlauf Die Erfindung bezieht
sich auf ein Rauchrohr für gas- oder ölbefeuerte Dampferzeuger mit natürlichem Wasserumlauf,
wobei in einem Rauchrohr ein Wasserrohr konzentrisch angeordnet ist, so daß ein
Ringspalt für den. Durchtritt der Rauchgase entsteht, und das Wasserrohr über radiale
Ein- und Auslaufstutzen mit dem Wasserraum des Kessels verbunden ist.
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Bei der Anwendung von Doppelrohren im Dampferzeugerbau gibt es zwei
Ausführungsformen. Entweder strömt das Rauchgas durch das Innenrohr und das Wasser
im Zwanglauf durch den Ringspalt, oder der Ringspalt wird von Rauchgasen durchströmt
und das Innenrohr ist wasserführend. Bei dem Rauchrohr nach der Erfindung strömt
das Rauchgas durch den Ringspalt.
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Mit Hilfe des Doppelrohres ist es möglich, die Gasgeschwindigkeit
und damit die Wärmedurchgangszahl erheblich zu steigern, ferner große Heizflächen
je Raumeinheit einzubauen. Beide Merkmale ermöglichen, einen großen Temperaturabbau
der Rauchgase bei verhältnismäßig kurzen Durchlaufstrecken und damit kleine und
leichte Dampferzeuger mit hohem Wirkungsgrad zu bauen. Doppelrohre sind im Dampferzeugerbau
in verschiedenen Formen angewandt worden.
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Bei einem Zwanglaufkessel großer Leistung wurden Doppelrohre, bei
denen das Gas durch den Ringspalt strömte, zeitweise bzw. vorübergehend eingebaut.
Der Gaseintritt in den Ringspalt erfolgte von der Seite und wurde in Richtung der
Rohrachse winkelig umgelenkt.
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Die scharfe Umlenkung führte bei aschehaltigen Brennstoffen zu Verstopfungen,
so daß die Betriebssicherheit nicht gegeben war. Man ging deshalb von der Doppelrohrausführung
»Gas im Ringspalt« wieder ab und fertigt .nunmehr wieder die andere Ausführungsform
»Wasser im Ringspalt« an.
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Ein anderer bekannter Vorschlag einer Doppelrohranordnung weist bezüglich
der Verbindungen des inneren Wasserrohres mit dem Außenrohr ungünstige Verhältnisse
auf. Die Ausführung des Ein- und Auslaufendes als Rohrkrümmer beim inneren Wasserrohr
erforderte bei der bekannten Anordnung aber einen wesentlich größeren Durchmesser
des Außenrohres gegenüber dem des Innenrohres. Der Querschnitt des Ringspaltes wird
dadurch aber so groß, daß die hohen Rauchgasgeschwindigkeiten aufgehoben werden
und mithin die Vorteile des Doppelrohres ebenfalls entfallen. Die Stirnflächen des
Rohrkrümmers - gesehen in Richtung der Gaseinströmung - sind verhältnismäßig breit,
so daß sie nicht nur einen hohen Strömungswiderstand bilden, sondern sich hinter
ihnen beim Durchströmen der Rauchgase Unterdruckräume bilden, die die Ascheablagerungen
begünstigen. Weiterhin ist es bereits bekannt, im Rauchrohr einen massiven, zylindrischen
Verdrängungskörper konzentrisch anzuordnen. Durch den im Rauchrohr eingesetzten
Verdrängungskörper wurde für den Durchgang der Rauchgase ein die Rauchgasgeschwindigkeit
erhöhender Ringspalt gebildet. Hierbei wurde jedoch nicht daran gedacht, an Stelle
des den Ringspalt erzeugenden Verdrängungskörpers ein wasserdurchströmendes Rohr
in das Rauchrohr einzubauen, so daß die Größe der Heizfläche bei dieser Anordnung
wesentlich kleiner als möglich blieb.
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Nach der vorliegenden Erfindung sollen nun die Nachteile und Mängel
von bekannten Doppelrohrausführungen vermieden werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt der Rauchgaseintritt in Richtung der Rohrlängsachse,
und der Rauchgasstrom wird um das strömungstechnisch günstig, d. h. kegelartig verjüngt
durchgebildete Ende des Wasser- bzw. Innenrohres in den Ringspalt übergeleitet.
Der Wasserzulauf und -ablauf erfolgt durch einen, vorzugsweise zwei, im Querschnitt
vorwiegend langlochförmigen oder ovalen Rohrstutzen, der einmal an das verjüngte
Ende des Wasserrohres, zum anderen an das Rauchrohr, welches zur Aufnahme des oder
der Rohrstutzen einen entsprechenden, z. B. langlochförmigen Durchbruch erhält.
angeschweißt ist.
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Die Stirnfläche der oder des Wassereinlaufstutzens ist, in Richtung
der Gasströmung gesehen, gemäß der Erfindung schmal gehalten, so daß im Ringspalt
ein möglichst großer Einlaufquerschnitt für das Rauchgas verbleibt und Verstopfungen
durch Rußablagerungen vermieden werden.
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Der natürliche Wasserumlauf wird dadurch erreicht, daß die Wasserräume
der Innenrohre durch Wasserein- bzw. -auslaufstutzen mit dem Wasserraum des Kessels
verbunden sind; der Wasserauslaufstutzen
kann in Höhe des Wasserspiegels
angeordnet sein. Der Wassereinlaufstutzen am unteren Ende des Wasserrohres ist so
angeordnet, daß keine Ablagerungen von Sinkstoffen des Kesselspeisewassers möglich
sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des ZVasserrohrkopfes am Gaseinströmende
ist es möglich geworden, hohe Gasgeschwindigkeiten und damit hohe Wärmedurchgangszahlen
zu errreichen, ferner die Unterbringung gut beaufschlägter Kesselheizflächen auf
kleinem Raum und -einen natürlichen Wasserumlauf sowie eine geradlinige, widerstandsarme,
betriebssichere Rauchgasführung zu ermöglichen.
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Erst die Vereinigung der bekannten mit den erfindungsgemäßen Merkmalen
bei der Doppelrohrausgestaltung gibt dem Konstrukteur die Möglichkeit, kleine, leichte
und einfache Dampferzeuger mit hohem Wirkungsgrad zu bauen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt des Doppelrohres, Abb.2 einen Längsschnitt
des Doppelrohres senkrecht zu dem nach Abb. 1, Alb. 3 einen Schnitt nach der Linie
A-B in Abb. 1, Abb. 4 eine Ansicht des Rauchrohres, Abh. 5 eine Ansicht des Wasserrohres
mit Wasserrohrkopf, Abb. 6 einen Längsschnitt durch einen Wasserauslaufstutzen.
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Bei der in Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Rauchrohraus gestaltung ist
1 das Innenrohr, mit Einlauf- bzw. Wasserrohrkopf 11 und 2 das Außenrohr. Rohr 1
und 2 konzentrisch ineinandergesteckt, bilden einen Ringspalt 3 für den Durchtritt
der Rauchgase. Das Außenrohr 2 ist ein Rauchrohr und deshalb von Wasser umgeben;
das Innenrohr 1 ist ein Wasserrohr mit U'asserraum 6; der Zulauf des Wassers erfolgt
durch den Wassereinlaufstutzen 8 am unteren Wasserrohrkopf 11, der Austritt des
Wasser-Dampf-Gemisches durch den Auslaufstutzen 8 am oberen Wasserrohrkopf 11 in
Höhe des Wasserspiegels des Kessels. Die Rauchgase treten am unteren Ende in das
Außenrohr 2 ein, umströmen den kegelartig verjüngten Wasserrohrkopf 11 des Innenrohres
1 sowie die Wassereinlaufstutzen -8 und durchströmen mit hoher Geschwindigkeit den
Ringspalt 3.
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Die im Durchmesser - gesehen in der Gasströmrichtung - kleiner als
der des Wasserrohres gehaltenen Wassereinlaufstutzen können anstatt des ovalen länggestreckten
auch einen runden Querschnitt aufweisen.
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Die großen Vorteile der erhöhten Rauchgasgeschwindigkeit, die widerstandsarme,
geradlinige Rauchgasführung, die fast doppelt so große Heizfläche gegenüber einem
Einfachrohr und die Anwendung des natürlichen Wasserumlaufes sind in einem Bauelement
vereinigt. Durch die Anwendung des Doppelrohres mit den Erfindungsmerkmalen ist
es möglich geworden, einen einfachen, kleinen, leichten und betriebssicheren Dampferzeuger
für Öl- oder Gasfeuerung zu schaffen.