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Steilrohrkessel.
Die Erfindung bezweckt eine derartige Ausbildung der Sieilrohrkessel, welche die Erzeugung einer möglichst grossen Menge trockenen Dampfes pro Zeiteinheit. also auch die Verwendung eines kleinen Überhitzers mit einem möglichst kleinen Querschnitt der Dampfsammeltrommel ermöglicht. Der Erfindungszweck wird dadurch verwirklicht, dass das Wasserund Dampfgemisch bereits in den oberen Steigrohren voneinander getrennt und diese Trennung bis zum Übertritt des Gemisches in die Dampfsammeltrommel aufrechterhalten wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Steil'ohrkessels gemäss der Erfindung schematisch dargestellt.
Der Steilrohrkessel besteht aus einer Unterkammer J. einer Mitteltrommel 2 und einer Oberkammer 3, welche durch Rohrbündel 4 bzw. 5 miteinander verbunden sind und senkrecht übereinanderliegen. Seitlich und etwas unterhalb der Oberkammer 3 ist eine gleichzeitig als Speisetrommel dienende Dampfsammeltrommel 6 stehend angeordnet, welche mit der Oberkammer 3 durch Wasserrohre 7 sowie Dampfrohre 8 und mit der Unterkammer 1 durch Fallrohre 9 verbunden ist. Vom oberen Ende der Dampfsammeltrommel ss, welche oben durch eine Trennwand 12 in zwei Halbzylinder unterteilt ist, geht ein Rohr 1 () zum Überhitzer.
In die Rohre des oberen Rohrbündels 5 sind schraubenfürmige Leilflächen 11 eingehängt.
Naturgemäss können auch mehr als drei Kammern oder Trommeln übereinander angeordnet werden.
Die Heizgase durchstreichen in der Pfeilrichtung a die Rohrbündel zwischen den Trommeln bzw. Kammern 1, 2, 3 schlangenförmig derart, dass zunächst das obere Rohrbündel 5 und dann das untere Rohrbündel 4 von den Heizgasen umspült wird. Unterkammer 1, Oberkammer 3. Dampfsammeltrommel 6 sowie die Rohre 7, 8, 9 sind vom Heizraum abge- schaltet, während die Mitteltrommel 2 gegenüber den Heizgasen isoliert ist. Unterkammer 1 und Oberkammer 3 bestehen aus mehreren hintereinanderliegenden Sektionen. welche durch je ein Rohrbündel mit der Mitteltrommel 2 verbunden sind. Ausserdem ist für jede Sektion je ein Rohr 7, 8, 9 vorgesehen.
Die Rohre des oberen Rohrbündels 5 sind an Durchmesser grösser, an Zahl jedoch geringer als diejenigen des unteren Rohrbündels 4, so dass Heizfläche und Gesamtquerschnitt beim oberen Rohrbündel 5 kleiner sind als beim unteren Rohrbündel 4.
Durch die Querschnittsbemessung des oberen und unteren Rohrbündels wird der Wasserumlauf im Kessel beschleunigt. Wird nämlich die Heizung plötzlich abgestellt, so sackt das Dampf-und Wassergemisch in sich zusammen, d. h. der Wasserspiegel im oberen Rohrbündel 5 sinkt, während er seine ursprüngliche Höhe in den Fallrohren 9 bezw. in der Dampfsammeltrommel 6 behält. In den Fallrohren 9 ist der Wasserspiegel also höher als im oberen Rohrbündel 5 und die höhere Wassersäule der Fallrohre 9 erzeugt einen Druck nach oben auf das Wasser in den Trommeln bzw. Kammern 1) 2 und in den Rohrbündeln 4, 5, bis die Wasserspiegel im Rohrbündel 5 und in den Fallrohren 9 sich ausgeglichen haben.
Der von aussen durch das Fallsystem wirksame Druck wird um so grösser, je stärker das obere Rohrbündel 5 beheizt wird und je geringer die Heizfläche des oberen Rohrbündels 5 gegenüer der des unteren Rohrbündels 4 ist unter gleichzeitiger Verringerung des oberen Gesamtquerschnittes gegenüber dem unteren, weil dann das Gemisch im oberen Rohrbündel 5
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um so wasserärmer wird. Diese Verhältnisse treten nicht nur beim plötzlichen Abstellen der Heizung ein, sondern sie herrschen stets im Kessel vor. Die Querschnitte der Fallrohre 9 werden so gross bemessen, dass der Überdruck des Wassers beim Eintritt in die Unterkammer 1 genügt, um Störungen im Wasserumlauf oder Stillstand der Wasserbewegung in den Rohrbündeln 4, 5 zu vermeiden.
Ausser diesem Überdruck herrscht im Kessel ein Saugmoment von unten nach oben, welches durch die stärkere Beheizung des oberen Rohrbündels 5 und die schwächere Beheizung des unteren Rohrbündels 4 erzeugt wird. Im oberen Rohrbündel 5 erfolgt nämlich eine sehr intensive Dampfentwicklung und ein sehr starkes Aufsteigen von Dampfblasen, so dass das Wasser im unteren Rohrbündel 4 nachgezogen wird. Daneben findet im unteren Rohrbündel 4 auch ein selbständiges Aufsteigen von Dampf und Wasser statt, da dieses Rohrbündel ebenfalls beheizt wird.
Das in den Rohrbündeln mit grosser Geschwindigkeit aufsteigende Dampf-und Wassergemisch wird durch die eingebauten schraubenförmigen Leitflächen at in den Rohren des oberen Rohrbündels 5 einer Eigendrehung und damit der Fliehkraft unterworfen. Das spezifisch schwerere Wasser wird nach aussen geschleudert an die Rohrwandungen, während der spezifisch leichtere Dampf in der Rohrmitte verbleibt. Dadurch entsteht ein zylindrischer Hohlraum innerhalb eines jeden Rohres, durch den der Dampf frei in die Oberkammer 3 entweichen kann. Innerhalb der einzelnen Rohre des oberen Rohrbündels 5 wird also bereits eine Scheidung von Dampf und Wasser erzielt, indem das Wasser infolge der Fliehkraft unter einem Winkel von etwa 30 aus dem oberen Rohrbündel 5 austritt, während der Dampf gerade nach oben steigt.
Das Wasser fliesst durch die Rohre 7 in die Dampfsammeltrommel 6 ab, während der Dampf durch die Rohre 8 in die Dampfsammeltrommel 6 gelangt, in dieser um die Trennwand 12 herumstreicht und aus dem Rohr 10 zum Überhitzer entweicht. Durch die Trennwand 12 wird der Dampf von etwa mitgerissenem Wasser befreit. Der die Dampfsammeltrommel 6 verlassende Dampf ist also äusserst trocken, ja sogar bei entsprechend abgesenktem Wasserspiegel schon überhitzt, so dass nur ein kleiner Überhitzer notwendig ist,
Die Dampfsammeltrommel 6 liegt tiefer als die Oberkammer 3, um beim normalen Betrieb den Wasserstand (Linie A-B) noch innerhalb des oberen Heizrohrbündels 5 halten zu können. Dadurch wird ein Umwälzen der nicht sofort zur Verdampfung gebrachten Wassermasse innerhalb des Kessels vermieden.
Unter Umständen findet überhaupt kein Umwälzen des Wassers mehr statt, sondern der Wasserstand kann so tief gehalten werden, dass nur Dampf aus dem Rohrbündel 5 in die Oberkammer 3 eintritt. Dieser Dampf enthält kein Wasser mehr, ist also trocken, so dass die Oberkammer einfacher und der Überhitzer kleiner gestaltet werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steilrohrkessel mit schneckenförmigen Leitflächen innerhalb der Wasserrohre, dadurch gekennzeichnet, dass die schneckenförmigen Leitflächen bis zum Wasserspiegel oder über diesen hinaus reichen.