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Steilrohrkessel mit verschieden stark beheizten Steigrohrreihen.
Es ist bei Steilrohrkesseln mit verschieden stark beheizten Steigrohren bekannt, Steigrohre mit
Fallrohren zu mehreren Gruppen mit gesondertem Wasserumlauf zusammenzufassen. Wenn dabei, wie es vielfach der Fall ist, verschieden stark beheizte Steigrohre zu ein und derselben Umlaufgruppe gehören, so besteht die Gefahr, dass bei bestimmten Belastungsbedingungen nur noch die stärker be- heizten Rohrreihen ausreichend mit Wasser versorgt werden, wogegen in den am schwächsten beheizten
Steigrohren der Gruppe der Wasserumlauf stockt oder sogar eine Umkehr in der Umlaufrichtung mit ihren nachteiligen Folgen eintreten kann. Es ist auch bereits bekannt, jede einzelne Steigrohrreihe eines
Rohrbündels mit einer Fallrohrreihe zu einer Umlaufgruppe zusammenzufassen.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass die von den heissesten Heizgasen getroffene Steigrohrreihe mit der zuletzt von den
Heizgasen bestrichenen, also am wenigsten beheizten Fallrohrreihe zusammengefasst ist, wogegen in den nächstfolgenden Gruppen der Unterschied zwischen der Beheizung der zusammengefassten Steigrohre und Fallrohre immer geringer wird, so dass entsprechend die Gefahr zunimmt, dass der Wasserumlauf in den betreffenden Gruppen stockt.
Um die erwähnten Mängel zu vermeiden und in jeder der verschieden beheizten Steigrohrgruppen einen ausreichenden Wasserumlauf zu sichern, werden gemäss der Erfindung die Steigrohre und Fallrohre so zusammengefasst, dass jede Umlaufgruppe nur aus annähernd gleich stark beheizten Steigrohrgruppen von annähernd gleichem Widerstand und aus Fallrohren besteht, die in einer Zone wesentlich niederer Temperatur liegen als die Steigrohre der betreffenden Gruppe. Es wird somit vermieden, dass eine Umlaufgruppe beispielsweise neben strahlungsbeheizten, also sehr stark belasteten Steigrohren sich noch lediglich berührungsbeheizte Steigrohre enthält.
Es wird ferner vermieden, dass Steigrohrreihen, die lediglich durch teilweise abgekühlte Rauchgase, also verhältnismässig schwach beheizt werden, mit Fallrohren zusammengefasst werden, die gleichfalls beheizt sind, wenn sie auch im Zuge der Heizgase hinter den betreffenden Steigrohren liegen. Derartigen verhältnismässig schwach beheizten Steigrohren können gemäss der Erfindung nur unbeheizte Fallrohre zugeordnet werden. Dagegen würde es zulässig sein, schwach beheizte Fallrohre mit sehr hoch belasteten Steigrohren zu einer Umlaufgruppe zusammenzufassen, weil auch in diesem Fall der Temperaturunterschied zwischen Steigrohren und Fallrohren so gross ist, dass er einen gesicherten Umlauf gewährleistet.
Das Zusammenfassen der Steigrohre und Fallrohre zu einer Umlaufgruppe kann durch die an sich bekannten, in der Untertrommel eingebauten Leitvorrichtungen erfolgen, welche von den Mündungen der Fallrohre zu den Mündungen der Steigrohre führende Umlenkkanäle bilden. Es ist aber auch angängig, die Rohre jeder Umlaufgruppe in eine besondere Untertrommel einzuführen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass auf dem Mantel einer für mehrere Umlaufgruppen gemeinsamen Untertrommel die Einmündungen der zu einer Umlaufgruppe gehörenden Steig-und Fallrohre in benachbarten Reihen liegen. Dabei ergeben sich sehr einfache Einbauten, und der grössere Teil des Trommelinnern bleibt frei, so dass die Trommel bequem befahrbar ist.
Diese einfachen, kastenförmigen Einbauten können erfindungsgemäss auch für Ausführungen verwendet werden, bei denen auf dem Trommelumfang zwischen den Rohren, die zu einer Umlaufgruppe gehören, Rohre einer andern Umlaufgruppe einmünden. In diesem Fall werden die zu einer Umlaufgruppe gehörenden beiden Einsätze durch Rohrbogen verbunden, die einen zwischenliegenden Einsatz einer andern Umlaufgruppe überbrücken.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Anwendung bei verschiedenen Kesseln dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Steilrohrkessel. Fig. 2 veranschaulicht in grösserem Massstab die Einführung der Rohre in die Untertrommel. Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt durch die Untertrommel in noch grösserem Massstabe. Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Sehiffskessel. Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Steilrohrkessel anderer Ausführung. Fig. 6 ist ein senk-
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nach Linie IX-IX der Fig. 6, und Fig. 8 zeigt einen Teil einer abgeänderten Ausführung im senkrechten
Schnitt.
Bei dem Steilrohrkessel der Fig. 1-3 sind die Obertrommel 1 und die Untertrommel 2 durch ein Steigrohrbändel 3 verbunden, durch das die Feuergas & im wesentlichen quer zu den Rohren hindurchströmen, so dass die Rohrreihen des Bündels verschieden stark beheizt sind. Die dem Feuerraum zunächst liegenden Rohrreihen erhalten gleichzeitig Strahlungs- und Beriihrungswärme, sind also besonders stark beheizt, und in den folgenden Reihen, welche nur noch Berührungswärme erhalten, vermindert sich die Beheizung fortschreitend mit der abnehmenden Temperatur der Heizgase. Hinter dem Rohrbündel 3 sind im Zuge der Heizgase ein Überhitzer 4 und ein Speisewasservorwärmer 5 angeordnet.
Die von der Obertrommel zur Untertrommel 2 führenden Fallrohre 6 sind der Einwirkung der Feuerung und der Rauchgase vollständig entzogen. Sie verlaufen zum Teil ausserhalb der Rückwand 7 des Kessels und sind auf dem übrigen Teil ihrer Länge durch Lenkwände 8, 9 abgeschirmt. Gemäss der Erfindung ist jede Steigrohrreihe mit einer Fallrohrreihe zu einer Umlaufgruppe zusammengefasst. In der Obertrommel gehen sämtliche Fallrohrreihen vom unteren Teil der Trommel aus. Die Steigrohre münden zu beiden Seiten der Fallrohre ein. Auf dem Mantel der Untertrommel liegen dagegen die Einmündungen der zu einer Umlaufgruppe gehörenden Steig-und Fallrohre in benachbarten Reihen. In der Untertrommel 2 ist vor den Ausmündungen der beiden Rohrreihen jeder Umlaufgruppe ein kastenförmiger Einsatzkörper 10 angeordnet.
Im Boden der Einsatzkasten 10 sind Öffnungen 12 vorgesehen, so dass ein vollständiger Druckausgleich gegenüber dem Innern der Trommel 2 erfolgt. Zur leicht lösbaren Befestigung der Einsätzkasten 10 am Trommelmantel dienen Klemmvorrichtungen. Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind in den Schlitzen von Stiftschrauben 13, die im Trommelmantel sitzen, Keile 14
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verhältnismässig wenig Platz am Trommelumfang, so dass die Trommel gut befahrbar ist. Im Bedarfsfalle können einzelne Kasten leicht abgenommen werden, beispielsweise um etwa undicht gewordene
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so dass die Kasten während des Betriebes ausgeblasen werden können.
Der Schiffskessel der Fig. 4 zeigt die übliche A-förmige Anordnung der Wasserrohrbündel M mit gemeinsamer Obertrommel 20 und getrennten Untertrommeln 21. Die Feuergase werden durch Lenkwände 22, 23 zu einem Zickzackweg durch die Steigrohrbündel jM gezwungen. Die Fallrohre 24 sind wieder vollständig gegen die Feuerung und die Heizgaszüge abgeschirmt. Die einzelnen Reihen jedes Steigrohrbündels 18 sind verschieden stark beheizt und haben zum Teil auch verschiedenen Strömungswiderstand. Die beiden dem Feuerraum zunächst liegenden Reihen 25, in den die Rohre gegeneinander versetzt sind, erhalten Strahlungs-und Berührungswärme, sind also beide etwa gleichmässig stark beheizt.
Da sie auch ungefähr gleichen Strömungswiderstand haben, sind sie durch einen Einsatzkasten 26 der Untertrommel mit einer Fallrohrreihe zu einer Umlaufgruppe zusammengefasst. Die nächstfolgenden Reihen 27, 28 und 29 des Steigrohrbündels werden von verschieden abgekühlten Rauchgasen beheizt. Sie haben ausserdem verschieden grosse Oberfläche und verschiedenen Strömungswiderstand. Jede der Steigrohrreihen 27, 28, 29 ist deshalb auch durch je einen Einsatzkasten 80 der Untertrommel mit einer Steigrohrreihe zu einer besonderen Umlaufgruppe zusammengefasst.
Der Steilrohrkessel nach Fig. 5 unterscheidet sich von den beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass keine gemeinsame Untertrommel mit Einsatzkasten für die Umlaufgruppen vorgesehen ist,
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besteht, eine besondere Untertrommel 34 hat. Sämtliche Steigrohre und Fallrohre sind an eine gemeinsame Obertrommel 35 angeschlossen.
In den Fig. 6,7 ist ein Steilrohrkessel mit Ölfeuerung dargestellt. Die in der Vorderwand 4'3 des Feuerraumes 43 angeordneten Brenner sind mit 44 bezeichnet. An jeder Seitenwand 45 des Feuerraumes ist ein Kühlschirm aus Verdampferrohren 46 vorgesehen, die mit ihren oberen Enden an eine Dampfwassertrommel 47 und mit ihren unteren Enden an eine Wassertrommel 48 angeschlossen sind. Die an den Seitenwänden 45 in parallelen, senkrechten Reihen verlaufenden Verdampferrohre 46 sind am Boden des Feuerraumes in der Weise abgebogen, dass sie in einer waagerechten Reihe in die Trommel 48 einmünden. Selbstverständlich könnten die Einmündungen der Rohre 46 auch in zwei oder mehr Reihen liegen.
Vom Feuerraum 43 aus durchströmen die Heizgase hintereinander ein Verdampferrohrbündel 49, einen Überhitzer 50 und ein hinter dem Überhitzer folgendes Rohrbündel 51, von dessen unterem Ende sie in einen zum Rauchfang 59 führenden Heizzug 52 gelangen, in dem ein Lufterhitzer 53 eingebaut ist.
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Das Verdampferrohrbündel 49 ist in zwei Gruppen unterteilt : Die eine Gruppe besteht aus den beiden vorderen Rohrreihen 54, die zwischen der Obertrommel 47 und der Untertrommel 48 verlaufen, und die zweite Gruppe aus den hinteren Rohrreihen 55, die mit ihren oberen Enden ebenfalls an die Ober- trommel 47, mit ihren unteren Enden aber an eine zweite Untertrommel 56 angeschlossen sind. Auch die Rohre des Bündels 51, die ebenfalls sämtlich von der Obertrommel 47 ausgehen, sind in zwei Gruppen unterteilt, nämlich in die vordere, stärker beheizte Gruppe 57, die mit der Untertrommel 48 verbunden ist, und in die hintere, schwächer beheizte Gruppe 58, die mit der Untertrommel 56 verbunden ist.
Auf diese Weise bilden also die Wandkühlrohre 46 und die beiden vorderen Rohrreihen 54 des Verdampfer- rohrbündels 49 zusammen mit der Rohrgruppe 57 eine über die Untertrommel 48 zusammengeschlossene erste Umlaufgruppe und die hinteren Rohrreihen 55 des Rohrbündels 49 zusammen mit der Rohrgruppe 58 eine zweite, über die Untertrommel 56 zusammengeschlossene Umlaufgruppe. In der ersten Umlaufgruppe wirken die Rohre 46 und 54 als Steigrohre und die Rohre 57 als Fallrohre. Die Rohre 46 sind hauptsächlich strahlungsbeheizt, ebenso erhalten die beiden Rohrreihen 54 Strahlungswärme. Die Rohre 46 und 54 sind also annähernd gleich stark beheizt. Da sie auch annähernd gleichen Strömungswiderstand aufweisen, so können sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden.
Die ihnen zugeordneten Fallrohre 57 werden von Heizgasen beheizt, die schon das Bündel 49 und den Überhitzer 50 durchstrichen haben. Der Temperaturunterschied gegenüber den Steigrohren der betreffenden Gruppe ist also genügend hoch, um einen zuverlässigen Wasserumlauf zu sichern. Diese Bedingung ist auch bei der zweiten Umlaufgruppe erfüllt. Denn die als Steigrohre wirkenden Verdampferrohre 55 dieser Gruppe werden von den heissesten Rauchgasen bestrichen, wogegen in der Zone, wo die Fallrohre 58 dieser Gruppe liegen, die Heizgase schon beträchtlich abgekühlt sind, weil sie ausser dem Rohrbündel 49 und dem Überhitzer auch noch das Fallrohrbündel 57 der ersten Umlaufgruppe durchströmt haben.
Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel der Fig. 8 sind für die beiden Umlaufgruppen nicht getrennte Untertrommeln benutzt, sondern es ist für die beiden Umlaufgruppen eine gemeinsame Untertrommel 60 vorhanden, und das gruppenweise Zusammenfassen der Rohre erfolgt durch entsprechend ausgebildete Einbauten. Die beiden Umlaufgruppen werden wieder gebildet aus Steigrohren 46 und 54 und aus Fallrohren 57 einerseits und Steigrohren 56 und Fallrohren 58 anderseits. Die Einmündungen der beiden Steigrohrgruppen sind durch je einen kastenförmigen Einsatz 61, 62, die der beiden Fallrohrgruppen durch je einen kastenförmigen Einsatz 63, 64 überdeckt.
Die Verbindung zwischen den zur ersten Umlaufgruppe gehörigen Einsatzkasten 61 und 63 ist durch Verbindungsrohre 65, die Verbindung zwischen den Einsatzkasten 62 und 64 der zweiten Umlaufgruppe durch Verbindungsrohre 66 hergestellt.
Die Verbindungsrohre sind in der erforderlichen Anzahl über die Länge der Trommel 60 verteilt. Die Verbindungsrohre 65 überbrücken den zwischen den Kasten 61 und 63 liegenden Kasten 62, die Verbindungsrohre 66 den zwischen ihnen liegenden Kasten 63 der andern Umlaufgruppe. Die Einsatzkasten sind zweckmässig leicht lösbar am Trommelmantel befestigt, z. B. mittels der in Fig. 3 dargestellten Klemmvorrichtungen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sieh, dass die Erfindung für die verschiedenen Wasserrohrkesselarten anwendbar ist. So könnte unter anderm jede der erläuterten Ausführungsformen der Umlaufgruppen nicht nur bei dem einen Steilrohrkessel, bei dem sie gezeichnet ist, sondern auch bei andern
Steilrohrkesseln Anwendung finden. Beispielsweise können bei einem Schiffskessel der A-Bauart (zu vgl.
Fig. 4) die Umlaufgruppen nach Fig. 6-8 ausgebildet sein. Durch die Trennung der Steigrohrreihen mit verschieden starker Beheizung und verschieden grossem Strömungswiderstand in einzelne Umlaufgruppen mit besonderen unbeheizten Fallrohren oder im Verhältnis zu den Steigrohren der betreffenden
Gruppe schwach beheizten Fallrohren wird in jedem Falle mit Sicherheit erreicht, dass durch sämtliche Steigrohre hindurch ein ständiger Wasserumlauf ohne die Gefahr einer Stockung oder einer Richtungumkehr stattfindet. Ferner kann in jeder einzelnen Gruppe das richtige Verhältnis der Querschnitte der Steigrohre und Fallrohre gewählt und die Anzahl der Fallrohre so niedrig als zulässig gehalten werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steilrohrkessel mit Steigrohrreihen, die durch quer zur Trommellängsachse strömende Heizgase verschieden stark beheizt und bei denen Steigrohre und Fallrohre zu Gruppen mit gesondertem Wasserumlauf zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Umlaufgruppe nur aus annähernd gleich stark beheizten Steigrohrgruppen von annähernd gleichem Widerstand und aus von den Steigrohren getrennten unbeheizten oder im Verhältnis zu den Steigrohren der betreffenden Gruppe wesentlich schwächer beheizten Fallrohren besteht, indem im letzteren Falle die mit einer Steigrohrgruppe zusammengeschalteten Fallrohre im Zuge der Heizgase sämtlich hinter denjenigen Fallrohren liegen, die zusammen mit stärker beheizten Steigrohren eine vorhergehende Umlaufgruppe bilden.