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Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel.
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel, d. h. also einen Dampferzeuger, bei dem die Trommel oder Trommeln, in welchen der Betriebsdampf erzeugt wird, ausserhalb des Bereichs des Feuers und der Feuergase liegen und mittelbar durch die wärme- abgebenden Teile eines Rohrsystems beheizt werden, in dem ein Heizmittel, z. B. Wasserdampf, umläuft, dem durch die Feuerung Wärme zugeführt wird.
Bei in letzter Zeit bekanntgewordenen Ausführungen derartiger Dampferzeuger hat man, um die erforderliche Heizfläche für die mittelbare Beheizung in der Betriebsdampftrommel unterbringen zu können, die Verdampferelemente in der Trommel meist so angeordnet, dass sie in einzelne Gruppen unterteilt waren und dass in diesen Gruppen die einzelnen Rohrstränge dicht nebeneinander liegend quer zur
Längsachse der Trommel verlaufen. Für jede Gruppe der so angeordneten Verdampferelemente ist je eine besondere Durchführung für den Eintritt des Heizdampfes und für den Austritt des Kondensats durch die Trommelwand erforderlich.
Bei Kesseln grosser Leistung mit langen Trommeln wird die Zahl der Verdampferelementgruppen und damit nicht nur die Zahl der Durchbruchstellen durch die Trommelwand, sondern auch die Zahl der Umkehrenden und der Schweissstellen, die an den Verdampferelementen vorzusehen sind, erheblich.
Man hat indessen auch schon vorgeschlagen, die Verdampferelemente so anzuordnen, dass ihre Hauptausdehnung in der Längsrichtung der Trommel liegt, wobei wieder eine Unterteilung in einzelne Gruppen stattfindet. Dadurch wird zwar die Zahl der Durchbruchstellen durch die Trommelwand und auch die Zahl der Umkehrenden und Schweissstellen verringert. Verwendet man indessen hiebei ebenfalls wieder Schlangenrohre mit hin und her gehenden Rohrsträngen, so entstehen durch den Richtungwechsel und ebenso infolge der kleinen Durchflussquerschnitte Widerstände, welche die Wärmeübertragung wegen der dadurch verringerten Strömungsgeschwindigkeit nachteilig beeinflussen ; ferner verursacht das langsam abfliessende Kondensat eine Verschlechterung des Wärmeüberganges.
Der Weg zur Vermeidung dieser Nachteile liegt in der Verwendung von Verdampferelementen, deren Hauptausdehnung in der Längsrichtung der Betriebsdampftrommel verläuft, ohne dass ein Richtungswechsel in der Strömung des Heizmittels stattfindet, d. h., ohne dass das Heizmittel seine Strömungsrichtung einmal oder mehrere Male umkehrt. Solche Elemente sind an sich bekannt. Nach der Erfindung werden sie so durchgebildet, dass sie aus geraden Rohren bestehen, die die innerhalb der Betriebsdampftrommel liegenden Einlass- und Auslasssammelkästen miteinander verbinden, von denen jeder durch ein Einlass-bzw. Auslassrohrstüek, das durch die Trommelwand hindurchgeht, an die wärmeaufnehmenden Teile des Rohrsystems angeschlossen ist.
Zweckmässig wird das Anschlussstück für den Eintritt des Heizdampfes bei jedem Verdampferelement oben durch die Wand der Betriebsdampftrommel geführt, damit das Verdampferelement in einfacher Weise entlüftet werden kann.
Die Erfindung sieht weiter vor, dass die Betriebsdampftrommel, in der sich die zur mittelbaren Beheizung dienenden Verdampferelemente befinden, in der Längsrichtung zur Wagerechten geneigt angeordnet ist. Diese Bauart ist nur möglich bei in der Längsrichtung der Trommel in einer Richtung verlaufenden Verdampferelementen und hat weitere wesentliche Vorteile. Zunächst kann man unter sonst gleichen Verhältnissen in einer schräg liegenden Betriebsdampftrommel einen grösseren Wasserinhalt unterbringen als in einer wagerecht liegenden Trommel. Ferner lässt sich ein grösseres Gefälle für jedes
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einer verhältnismässig kleinen Fläche sammeln, so dass er leicht entfernt werden kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert. In Fig. 1 ist im Längsschnitt eine wagerecht liegende Trommel mit nach der Erfindung ausgeführten Verdampferelementen dargestellt ; Fig. 2 ist ein Querschnitt hiezu nach der Linie 11-11 der Fig. 1 ; Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine'
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elementen ; Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt die Umrisse der Ver- dampfungsoberflächen der beiden Ausführungen der Trommel nach den Fig. 1 und 3 ; Fig. 6 zeigt die Verdampferelemente in Draufsicht.
Die Trommel 1, die zweckmässig in bekannter Weise aus einem nahtlosen, rohrförmigen Körper durch Zukumpeln der Enden unter Verstärkung der an den Mannlochöffnungen befindlichen Kanten : 2 2 a hergestellt ist, liegt nach Fig. 1 wagerecht, wie aus den gleichen Massen A AI, die an den Enden der Trommel eingezeichnet sind, hervorgeht.
In der Trommel liegen vier Verdampferelemente mit im wesentlichen geraden Rohren 3, welche Einlasssammelkästen 4 a, 4 b, 4 c, 4 d sowie Auslasssammelkästen 5 a,
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(6 b, 6 e, 6 d) mit einer Durchbruchstelle in der oberen Wand der Trommel verbunden, an die von aussen ein Rohr 7 a (7 b, 7 e, 7 d) angeschlossen ist, das mit dem wärmeaufnehmenden Teil des Umlaufrohrsystems in Verbindung steht. Die Auslasssammelkästen 5 a-d sind durch Anschlussrohrstüeke < S a- mit unten in der Trommel befindlichen Durehbruchstellen verbunden, an die Kondensatabführungsleitungen 9 a-d angeschlossen sind, die ebenfalls zu den wärmeaufnehmenden Teilen des Rohrsystems führen.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Trommel enthält die gleichen Teile in der gleichen Anordnung wie die der Fig. 1 und 2, nur liegt, wie aus einem Vergleich der Masse B und 7 ? i hervorgeht, die Trommel zur Wagerechten geneigt.
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in der Strömung des Heizmittels statt. Der Dampf tritt in die Rohrstücke 6 ein, durchströmt die Sammelkästen 4 und die Rohre 3, um dann durch die Sammelkästen 5 und die Rohrstücke 8 als Kondensat die Verdampferelemente zu verlassen. An jeden Sammelkasten 4 bzw. 5 ist eine grössere Anzahl von Rohren 3 angeschlossen, so dass der gesamte, in einem Verdampferelement zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt so gross wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit verhältnismässig klein ist.
Infolge der Durchströmung der Verdampferelemente ohne Richtungswechsel und infolge der geringen Geschwindigkeit sind die Widerstände und die Druckverhältnisse in den Verdampferelementen günstig, so dass der Umlauf des Heizmittels in dem geschlossenen Rohrsystem nicht behindert wird. Die Entlüftung jedes Verdampferelementes ist gut möglich, da die Luft durch die oben durch die Trommelwand führenden Anschlussrohr- stücke beim Wiederauffüllen des Rohrsystems entweichen kann. Die rasche Entfernung des Kondensats begünstigt ausserdem den Wärmeübergang.
Bei der Ausführung der Verdampferelemente in der gezeichneten Weise sind nur verhältnismässig wenig Durchbruchstellen in der Trommelwand erforderlich. Man kann daher, da nach den gesetzlichen Vorschriften diese Durchbruchstellen bei der Festigkeitsberechnung der Trommel berücksichtigt werden müssen, die Trommelwandstärke wesentlich geringer halten als bei querliegenden Verdampferelementen mit ihrer grösseren Anzahl Durchbruchstellen. Ferner verbilligt und vereinfacht sich die Herstellung des ganzen Dampferzeugers wesentlich, da weniger Umkehrstellen von Rohren und weniger Schweissstellen herzustellen sind. Auch wird die Wartung des Dampferzeugers einfacher, da weniger Anschlüsse zu beobachten sind.
Die Vorteile der Schräglage der Trommel nach den Fig. 3 und 4 sind aus einem Vergleich der Fig. 1 und 3 bereits ersichtlich. Bei einer geneigt zur Wagerechten liegenden Trommel kann, wie diese Fig. zeigen, ein wesentlich grösserer Wasserinhalt bei sonst gleichen Verhältnissen untergebracht werden als bei einer wagerecht liegenden Trommel nach Fig. 1.
Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass das Gefälle innerhalb eines Verdampferelements wesentlich grösser wird, verglichen mit dem eines Verdampferelements nach Fig. 1. Daher wird das Heizmittel durch das Verdampferelement bei Anordnung nach Fig. 3 besser strömen als bei Anordnung nach Fig. 1, d. h. das Kondensat wird besser abfliessen und damit der Umlauf gesicherter sein. Ferner wird sich der
Schlamm aus dem Betriebsspeisewasser an der am tiefsten gelegenen Stelle der Trommel nach Fig. 3 ablagern, von wo er leicht entfernt werden kann.
In Fig. 5 sind die Umrisse der Verdampfungsoberflächen beider Ausführungen verglichen. Man sieht, dass die äussere Linie 10, die die Verdampfungsoberfläche der wagerecht liegenden Trommel nach Fig. 1 begrenzt, zwar grösser ist als die Begrenzungslinie 11 der Verdampfungsoberfläche nach Fig. 3.
Wesentlich ist jedoch, dass an der Stelle, wo die Verdampfung tatsächlich vor sich geht, kein Unterschied in der Grösse der Verdampfungsoberfläche vorhanden ist. Daher ist hinsichtlich der Möglichkeit des Wassermitreissens die Ausführung nach Fig. 3 mit geneigter Trommel nicht schlechter als die nach Fig. 1
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mit wagerecht liegender Trommel. Ferner iht auch die zur Verfügung stehende Höhe des Dampfraumes unterhalb der Entnahmestelle 12 (Mass C) in beiden Fällen gleich, so dass auch in dieser Hinsicht kein stichhaltiger Einwand gegen die geneigte Anordnung der Trommel nach Fig. 3 und 4 möglich ist.
Als besonderer Vorteil der geneigten Anordnung der Trommel ergibt sich, dass sich die Grösse der Verdampfungsoberfläche gut der Verdampfung innerhalb des Betriebsdampfkessels anpasst. An der Eintrittsseite des Verdampferelements unterhalb der Dampfentnahmestelle 12 ist die Verdampfungsoberfläche grösser als an der Austrittsseite des Verdampferelements, wo das Heizmittel bereits in Kondensat übergangen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel und mit in dieser Trommel
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zeichnet, dass diese Verdampferelemente aus innerhalb der Betriebsdampftrommel (1) liegenden Ein-und Auslasssammeikästen (4, 5) bestehen, die durch gerade in der Längsrichtung der Trommel verlaufende Rohre (3) miteinander verbunden und durch Anschlussrohrstücke (6, 8) an die ausserhalb der Trommel liegenden wärmeaufnehmenden Teile der Heizrohrsysteme angeschlossen sind.
2. Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdampftrommel in der Längsrichtung zur Wagerechten geneigt angeordnet ist.