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Mehrdruekkessel.
Die Erfindung der im folgenden beschriebenen Kesselbauart bezweckt eine erhöhte Wirtsdiaftl'ch- keit des Betriebes dadurch, dass das Kesselwasser zuerst in einem System ineinanderliegender, meist
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wird, wobei jeder dieser vollgefüllten Kessel je mit einem oder mehreren gleichartig ineinanderliegenden zylindrischen Behältern D1 bis D) verbunden ist, von wo Wasser, Dampf oder Luft durch ein System von Rohren und Ventilen sowohl mittels Pumpen als durch Druckerhöhung infolge Verdampfung von Kessel zu nächfliegendem Kessel schliesslich in einen Höchstdruckkessel X) ;
und daimt verbunden in den innersten Höehstdruckbehälter Dn gelangt, wobei durch einen Umschaltwechsel 142 im Falle zu
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träger der Hochstdruckkessel dadurch gekühlt wird. dass ihm unter Ausschaltung eines Zwisehenkessels weniger vorgewärmtes Wasser zugeführt wird.
Die Zeichnungen veranschaulichen in der Fig. 1 das Wesen der Erfindung bezüglich Wasserund Dampf- sowie Luft- und Rauchgasführung und zeigt diese Figur die Anordnung der Einzelteile zueinander und die Bauart der Mehrdruckbehälter. Fig. 2 stellt eine räumlich richtige Anordnung der Mehrdruckbehälter mit Wasser- und Luftvorwärmer bzw. Kondensatoren links in der Ansicht, rechts im Schnitt dar. In Fig. 3 wird das Wesen der Höchstdruckfeuerkiste gezeigt. Fig. 4 stellt links das Grundsätzliche der Ventilanordnung und ihrer Verbindungsleitungen eines Elementes der Mehrdruckpumpe, rechts dessen Bauentwurf dar.
Der Mehrdruckkessel K besteht aus einer Wasserrohrfeuerkiste KM und beispielsweise nur aus dem Rauchröhrenlangkessel K1, K2 und K'3. Unter dem L : lngkessel K1 befindet sich der Luftvorwärmer und Abdampfkondensator V1. Auch die seitlichen Behälter V2 und V3 dienen gleichzeitig zur Abdampfl Kondensation und Vorwärmung des Speisewassers, welches durch eine Mehrdruckpumpe P vom Tender T in die verschiedenen Behälter V2, V3 und V4 und Kessel K1 bis Kn befördert wird.
Das Speisewasser gelangt also zunächst vom Tender T (Fig. 1) über einen Absperr- und Ablasswechsel 1, der Speiseleitung 2 und über Rückschlagventile 3 der untersten Stuie 81 von der Mehrdruckpumpe P in eine der beiden Seitentaschen, beispielsweise in den linken Behälter V2, dessen Überlauf 4 dann auch den andern, rechten Behälter V3 füllt. Auch dieser Behälter hat einen Überlauf 5 mit Schwimmerventd 6.
Das Kondenswasser fliesst in ein Sammelbecken V4, welches nur von meist vorgewärmtem Speisewasser auf die normale Schwimmerhöhe 6 aufgefüllt wird. Dieses Mischwasser wird nun von der zweiten Stufe 82 der Mehldruckpumpe P an der tiefstgelegenen Stelle in den äussersten der ineinanderliegenden Rauchröhrenkessel K1 gedrückt. Rückschlagventile : ; an den Ein-und Ausströmleitungen jeder der
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mengen befördern, so werden vorerst in allen folgenden Kesseln K2 und gleiche Luftmengen angesaugt und hineingedrückt.
Es wird also nur im letzten, im Höchstdruckkessel Kn, ein Überdruck entstehen, der aber ausbleibt, wenn man den Ausströmwechsel 1, welcher an dem zuoberst in den Kessel mündenden Ausströmrohr 11 angebracht ist, so lange öffnet, bis nach der mittlerweile erfolgten Füllung aller zwischengeschalteten Kessel K2, K3, Kn nicht mehr Luft, sondern Wasser austritt. Nach dem Schliessen dieses
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Dampfsammler DK zusammenpressen. Es entsteht Überdruck bis zu einem Grenzdruek, welcher durch die Einstellung des ins Freie abblasenden Sicherheitsventils 12 bestimmt wird.
Bringt man aber zwischen
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Zuleitungsrohr 13 und Ableitungsrohr 14 je zweier benachbarter Kessel entsprechend dem erlaubten Druckunterschied eingestellte Rüekströmsicherheitsventile 15 an, die alle zusammengenommen weniger Uberdruek auszuhalten haben als das Abblassicherheitsventil 12 allein, dann wird, noch ehe dieses zur Wirkung kommt, vorerst in der obersten Druckstufe Sn Wasser von der Druckseite der Pumpe ? M nicht mehr in die Druckleitung 13, sondern über das aufgedruckte Überströmventil.
M zur Saugseite der Pumpe ? ? gelangen. Es wurde in dieser Pumpenstufe Sn Wasserleerlauf eintreten, wenn nicht gleichzeitig von der vorgeschalteten Pumpenstufe P4 in den Zwischenkessel K3 Wasser gedrückt und dank der elastischen Pufferwirkung der Luft des zugehörigen, konzentrisch um den Höchstdruckdampf- sammler Z) H angeordneten Mehrfachdruckwindkessels D3 eine geringe Drucksteigerung erzeugt worden wäre, die sich bis an die Saugseite der überlagerten Pumpenstufe Pn fortpflanzt und demnach auch auf der Rückseite des Rückströmventils.
M wirkt. Das hat zur Folge, dass sich das Rückstromventil nur teilweise öffnet, einen teilweisen Leerlauf der Pumpenstufe Fm und eine gleichzeitige, gleich starke Druckerhöhung beider Kessel K3 und Kn bewirkt. In den übrigen Zwischenkesseln Kl und /N wird mittlerweile ohne Druckveränderungen Wasser durchgepumpt, bis im letzten, innersten Zwischen- kesseI K3 gegenÜber seinem vorgeschalteten Zwischenkessel K2 wieder ein solcher Überdruck entstanden
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gleichmässige Druckzunahme erfahren, an der im selben Masse auch noch der Höchstdruckkessel Kr teilnimmt.
So wiederholt sieh der Strömungsvorgang bis zum ersten, äussersten Druckkessel mit jedem Pumpenhub in immer feineren Abstufungen, bis schliesslich zwischen allen Kesseln 10 bis Kit der mit Hilfe der Rückströmventile 15 eingestellte Druckunterschied vorhanden ist.
Wenn alle Rückströmventile 15 gleich hoch eingestellt sind, dann wird der Druckunterschied zwischen je zwei Nachbarkesseln ein konstanter und zwischen den Seitenbehältern V2 und V3 und dem
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kann also bei gleicher Wandstärke jeder Kesseltrommel16 eine beliebig hohe Kesselspannung erreicht werden. Soll z. B. eine Betriebsspannung von 60 atil erzielbar sein und mit Kesseltrommelblechstärken
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stehende Feuerkiste Kn (Fig. 3) als eigene, vierte, höchste Druckstufe ausgebildet wird.
Es ergibt sich sogar die Möglichkeit, dass der innerste Kessel K3 mit dem höchsten absoluten Wasserdruck infolge seines geringen Trommeldurchmessers ein dünneres Mantelbelch JM haben kann als der äusserste Kessel Kl mit dem niedrigsten Wasserdruck. Das gleiche gilt auch für den Mehrdruckwindkessel D1-D3 mit dem eingeschlossenen Höchstdruckdampfsammler Dn.
Auch die Dimensionierung der Rohrwände 17 der einzelnen Langkessel K1-K3 begegnet keinen Schwierigkeiten mehr. Sie bestehen nur aus schmalen, ebenen, eisernen Kreisflächenringen, die sieh konzentrisch um die verhältnismässig kleinen beiden kreisrunden Rohrwände des innersten Kessels K3 anschliessen und zwischen je zwei vorspringenden Trommelenden 16 vernietet werden.
Da sie ausserdem durchwegs dicht und gleichmässig verteilt mit eingeschweissten Rauchrohren 18 versteift werden. können sie auch bei den höchsten Drücken verhältnismässig dünn gehalten werden.
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innersten Langkessels K3 strömenden Rauchgase kehren nach Verlassen der vorderen Rohrwand 17 ihre Richtung um, durchströmen nun im Gegenzug die Rauchrohre 18 des Nachbarkessels K2, dann wieder umgekehrt den nächsten Nachbarkessel S, welcher Strömungsrichtungswechsel sich so oft wiederholt, als ineinanderliegende Kessel vorhanden sind.
Die heissesten Rauchgase durchströmen also zuerst den innersten Höchstdruckkessel Kn und gelangen erst zuletzt in den äussersten Niederdruckkessel KZ. Rauchgas- und Wasserströmung sind demnach durchwegs gegenläufig. Das bewirkt, dass auf den mehrfach verlängerten Wegen die durch Wärmeabgabe abgekühlten Rauchgase immer auf kältere Wasserdruckstufen stossen und dadurch immer wieder zu neuerlicher, annähernd gleich grosser Wärmeabgabe geführt werden. Eine Verdampfung soll in den Langkesseln K1-K3 noch nicht erfolgen und wird dadurch verhindert, dass mit zunehmendlf Erwärmung auch eine stufenweise Drucksteigerung und Erhöhung der Siedetemperatur erfolgt.
Im äussersten Kessel Kl kommt es infolge Drucksteigerung und weiterer Erwärmung zum Niederschlag der festen Beimengungen und der meisten Lösungen des Speisewassers in Form von weichem
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weil auch gewöhnlich keine Verdampfung erfolgt, auch zu keiner Kesselsteinbildung.
Die Einströmrohre 13 von der Mehrdruckpumpe P zu den inneren Rauchröhrenkesseln EX und münden an den untersten Rändern der Rohrwände 17, wogegen die Ableitungen 14 von den Kesseln zur Pumpe von den obersten Rohrwandrändern aus erfolgen. Dadurch wird immer höchst vorgewärmtes
Wasser aus der höchsten Stelle des einen Kessels durch die einzelnen Pumpenstufen an der tiefsten Stelle des innenliegenden Nachbarkessels zur weiteren Erwärmung eingeleitet. Gas- und Wasserführung bei gleichzeitiger stufenweiser Druckveränderung werden demnach für eine möglichst wirksame Wärme- übertragung die denkbar zweckmässigsten.
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Durch die beschriebene Leitungsanordnung und eine entsprechende Verteilung von Rückschlagventilen 3 und Rückströmventilen 15 wird bekanntermassen noch der weitere Vorteil einer Wasserrückspeisung erreicht, falls es im letzten Höchstdruckkessel Kn infolge übermässiger Dampfbildung oder auch in einem Zwischenkessel jK'7- zu einer Überdruckbildung kommt.
Wenn das Abblas-
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ventil 15 früher zur Wirkung kommt, dann wird Wasser mit dem geringsten Wärmeinhalt von der tiefsten Stelle des höher gedrückten Kessels Kn über das Rückströmventil o an die höchste und wärmste Stelle des niederer gedrückten Kessels K3 zurückströmen, dadurch auch hier einen Überdruck erzeugen und nun auf die ganz gleiche Art ein Zurückströmen des jeorts wenigst vorgewärmten Wassers von
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allmähliche allgemeine Drucksteigerung Platz greift, so ermöglichen es auch die gleichen Rückströmventile 15, dass bei Überdrücken kein Abblasen, sondern ein Zurückströmen des Wassers auf dem umgekehrten Wege wie früher beim Speisen erfolgt.
Somit kommt es zu einer in jeder Beziehung zweckmässigsten und wirtschaftlichsten Rückspeicherung der erzeugten Wärmeenergie statt des bisher angewandten Abblasens l1öchstwertiger Wärmeträger. Das am Dampfsammler dn des Höchstdruckkessels Kn angebrachte Ausströmsicherheitsventil 12 würde demnach nur bei Störungen in der Rückspeisung zur Wirkung kommen.
Hiemit wurde gezeigt, dass es für den wassergefüllten Mehrdruckkessel keine gefährliche Druck- bildung geben kann, selbst wenn die Mehrdruckpumpe in den einzelnen Druckstufen verschiedene Fördermengen liefert und Kolben oder Stopfbüchsen undicht sind.
Gewöhnlich kann aber, wenn nicht Leihdampf zur Verfügung steht, die Mehrdruekpumpe P zum Füllen des Kessels K noch nicht angetrieben werden. Die Füllung kann aber auf ganz einfache Art durch Wasseranschluss am Füllrohr 20 erfolgen. Wenn wieder der Ausströmwechsel ? am Dampf- sammler D) ; geöffnet wird, fliesst das Wasser von der zweiten Druekstufe S2 über alle Rückschlag- ventile 3 von Kessel zu Kessel, bis schliesslich auch der Höchstdruckkessel Kn bis zum Ausström-
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Die beschriebene Kesselspeisung und Druckverteilung hat noch den Nachteil, dass der Höchstdruckkessel Kn keine Speicherfähigkeit besitzt, sich durch Rückspeisung bis unter die Feuerlinie entleeren und in den vorgeschalteten Kesseln K8 - K1 bis in den Tender T zurück Verdampfungen verursachen würde. Die Speicherfähigkeit des Höchstdruckkessels Kn wird nun dadurch ermöglicht, dass man die Speiseleitung 5 beim Hahn 146 absperrt. Dadurch staut sich der Rücklauf und verursacht eine allmähliche gleiche Druckerhöhung aller Kessel A'-Ä'M und ihrer Hilfsbehälter Dl-Dn. Es tritt eine Hebung der Speicherfähigkeit der gesamten Kesselanlage ein, ohne den relativen Druck, den Trommelwandungsdruck in den Zwischenkesseln K2 und K3, zu ändern.
Diese Druckerhöhung stützt sich förmlich auf der Wand des Niederdruckkessels K1, welcher, wenn das Höchstdrucksicherheitsventil noch immer nicht anspricht, schliesslich bersten müsste und daher ein Sicherheitsventil 144 erhalten muss, welches auf seinem grösstenteils mit Luft gefüllten Behälter D1 angebracht wird. Es wird also noch vor Erreichen des gefährlichen Druckes und noch vor dem Abblasen des Höchstdruckventils 12 wertlose Luft auspfeifen und den Kesselwärter zu Vorbeugungsmassnahmen mahnen. Er schaltet daher den Wechsel 142 um, der die Ausströmleitung 14 aus dem Behälter D3 des Höchstdrucklangkessels K3 absperrt, zugleich aber dessen Einströmleitung 13 mit der letzten Pumpenstufe Pn verbindet.
Nun wird die Pumpe P in Bewegung gesetzt und mit Umgehung des abgeschalteten Zwischenkessels K3 vom } litteldruckkessel K2 enthärtetes, kälteres Wasser zur stärkeren Abkühlung unmittelbar in den Höchstdruckkessel K) ; gepresst, ohne aber bis zum Ansprechen des Sicherheitsventils 12 zu füllen. Der Niederdruckkessel K1, dessen Speiseleitungen J und 5 noch immer abgeschlossen sind, wird vom Füllrohr 20 her nur Luft ansaugen und aus sich heraus den Wasserbedarf des folgenden Kessels K2 decken. Sobald der Druckwindkessel D1 wieder mit genügend Puffer-und Signalluft versehen ist, kann der Wechsel
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können erst bei entsprechenden Drucksenkungen vorgenommen werden.
Mit dem innersten Höchstdrucklangkessel K3 steht entweder kommunizierend oder über die letzte Stufe Sn der Mehrdruckpumpe P die Feuerkiste XM in Verbindung.
In Fig. 3 wird das Wesen der Feuerkiste aufgezeichnet.
Bei sehr hohen Drücken ist es wegen der schlechten Zugänglichkeit und Reinigungsmöglichkeit der ineinander angeordneten Langkessel K!-K3 nicht ratsam, anders als chemisch reines Wasser zu verwenden. Es ist daher auch geboten, für eine Kondensation des Abdampfes vorzusorgen, um so mehr,
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Betriebes die Möglichkeit einer Dampfbildung besteht. Die im Kesselsystem erreichbaren ausserordent- lieh hohen. Spannungen ergeben schliesslich auch die Möglichkeit, die Energiezufuhr zu den Verbrauchsmaschinen durch Wassereinspritzungen erfolgen und dort nach dem Prinzip der Verbrennungskraft-
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