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Wasserrohrkessel
Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel mit von einem unteren Verteiler ausgehenden und in einen oberen Sammler einmündenden, auf einem Teil ihrer Länge der Beheizung durch Strahlung ausge- setzten Rohren, von deren oberem Teil U-förmig gebogene Rohrschlangen abzweigen, die in das Rohr wie- der einmünden und wobei das vom unteren Verteiler zum oberen Sammler durchlaufende Rohr zwischen dem Aus- und Eintritt der U-förmig gebogenen Rohrschlangen eine Drosselstelle aufweist, gemäss Pa- tent Nr. 203042.
Aufgabe des Stammpatentes ist es, eine grosse Heizfläche auf kleinem Raum unterzubringen, die eine bestmögliche Ausnutzung des Wärmeinhalts der Gase ermöglicht, wobei aber einerseits für diese Heizflä- chen keine Gefahr besteht, Schäden dJrch zu grosse Wärmeaufnahme zu erleiden, und wobei anderseits die Gefahr dafür gegeben ist, dass deren Wasserversorgung bei allen Belastungsstufen des Kessels gesichert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Wasserrohrkesseln weiter zu vereinfachen und den Raumbedarf für Heizflächen weiter zu verringern, wodurch bei gleicher Leistung im Vergleich zu bisher bekannten Kesseln eine wesentliche Ersparnis an Material und Arbeitszeit erzielt wird. Hiedurch soll die Möglichkeit gegeben sein, eine grössere Zahl parallelgeschalteter, U-förmiger Rohrschlangen anschliessen zu können und eine Erhöhung der Kühlwirkung zu erzielen. Es hat sich herausgestellt, dass eine umso sichere Kühlung der Rohrschlangen dann erfolgt, je mehr Dampf in dem vorgeschalteten Rohrteil erzeugt wird, da hiemit die Geschwindigkeit des Dampf-Wassergemisches zunimmt und eine bessere Verteilung des Gemisches auf die parallelgeschalteten U-Schlangen sichergestellt ist.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die U-förmig gebogenen, in den Rauchgasstrom hineinragenden Rohrschlangen von den die Rohrschlangen gegen die Feuerraumstrahlung abschirmenden Rohren ausgehen.
Durch eine solche Anordnung erübrigen sich besondere Verteiler und Sammler für die dem Feuerraum nachgeschalteten Verdampferheizflächen. Während bisher diese Nachschaltheizflächen mit mehr oder weniger schräg aufwärts gerichteten Rohren gebaut wurden, können nunmehr die U-förmigen Rohrschlangen waagrecht angeordnet sein, wodurch eine wesentliche Platzersparnis im Gaszug erreicht wird. Durch den erhöhten Dampfanteil in den den Rohrschlangen vorgeschalteten Rohren entsteht eine hohe Auftriebswirkung, d1e eine Kühlung der Rohrschlangen in jedem Betriebszustand gewährleistet.
Die U-förmigen Rohrschlangen können in einem hinter dem FeuerraumliegendenGaszug angeordnet sein und von den Rohren der Feuerraum und Gaszug trennenden Wand ausgehen, in welche Rohre sie auch wieder einmünden. Hiebei liegen die U-förmigen Rohrschlangen vorzugsweise in senkrechten Ebenen, die in bekannter Weise parallel zum Gasstrom angeordnet sind. Wie für die Erfindung ganz allgemein bevorzugt, wird dabei die Länge der von den Gasen quer angeströmten Rohrstrecken der U-förmigen Rohrschlangen grösser gewählt als die Länge der parallel angeströmten Rohrstrecken, da hiedurch eine bessere Wärmeübertragung und damit unter anderem ein noch höherer Wasserumlauf erreicht werden kann.
Die U-förmigen Rohrschlangen können auch in einem neben dem Feuerraum liegenden, waagrechten Gaszug angeordnet sein, wobei dann die Rohrschlangen in senkrechten Ebenen liegen, die senkrecht zur Gasströmung angeordnet sind.
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Eine wesentliche Vergrösserung der Heizfläche erzielt man durch Rohrschlangen-Heizflächen, die von gegenüberliegenden Seiten des Zuges in diesen hineinragen. Hiezu werden entweder einzelne Rohre der Trennwand, z. B. jedes zweite Rohr, quer durch den Gaszug zur gegenüberliegendsn Wand und dort aufwärts zum Sammler geführt, wobei Rohrschlangen auch an diesen Rohren angeschlossen sind, die kammartig zwischen die von der Trennwand unmittelbar ausgehenden Rohrschlangen greifen. Die durch die Abbiegung in der Trennwand entstandene Lücke kann durch Gabelung eines benachbarten, durchlaufenden Rohres geschlossen werden. Oder es werden-als weitere Möglichkeit-Abzweigungen von den Rohren der Trennwand vorgenommen und ebenso geführt wie vorher geschildert.
Die U-förmigen Rohrschlangen können ferner in einem in bekannter Weise lotrecht durchströmten, ) über dem Feuerraum liegenden Zug angeordnet sein, wobei die abschirmenden Rohre ein Rohrgitter bilden, durch das die Gase nach oben in die Berührungsheizfläche strömen. Hiebei kann es von Vorteil sein, zwischen den abschirmenden Rohren und den U-förmigen Rohrschlangen eine weitere Heizfläche, z. B. eine Überhitzer-Heizfläche, anzuordnen.
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ter Anordnung einzelner Rohrstrecken, vorgeschlagen, dass der Teil der Rohre, an dem die Rohrschlangen angeschlossen sind, der Feuerraumstrahlung entzogen wird. Zum Schutze gegen hohe Wärmeaufnahme kann eine Abschirmung durch vorgesetzte Schamotte od. dg l. zum Feuerraum hin erreicht werden.
Es ist wesentlich, dass die Einmündungen der U-förmigen Rohrschlangen unterhalb des Wasserspiegels in der Trommel liegen. da sonst der Wasserumlauf in den Rohrschlangen behindert ist.
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an sich bekannten Rücklaufrohren und Dampfüberströmrohren, die einmal von dem Sammler, in welchen die die Rohrschlangen tragenden Rohre einmünden, nach unten führen und mit dem Verteiler für diese Rohre verbunden sind und zum andern unmittelbar den Dampf aus dem Sammler zur Trommel überleiten, erreichen.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch einen Kessel gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Abwandlung des
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Gaszügen, Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3. Fig. 6 zeigt einen lotrechten Querschnitt durch einen Wasserrohrkessel mit über dem Feuerraum liegendem, waagrecht durchströmten ! Gaszug nach Linie VI-VI der Fig. 7, die einen lotrechten Längsschnitt darstellt. Fig. 8 ist ein lotrechter Längsschnitt durch einen Wasserrohrkessel mit senkrechtem, über dem Feuerraum liegendem Zug.
Der Wasserrohrkessel nach Fig. 1 besteht aus einem von Fallrohren l. Rücklaufrohren 2, Längs- und Querverteilern 4 und 5, 5'und Längs- und Quersammlem 6 und 7, 7'gebildeten. tragenden Rohrgerüst fü- die Heizflächen. Die Dampfabscheidetrommel 8 ist auf den Fallrohren 1 abgestützt und liegt im Beispiel über der Feuerraumfrontwand. Die Heizflächenrohre 9 an der Frontwand und Decke, 10 an den Seitenwän- den und 11, 11'an der Rückwand schliessen den Feuerraum 12 ein. Dem Feuerraum ist ein Gaszug 13 mit abwärts gerichteter Gasströmung nachgeschaltet, in dem weitere Verdampferheizflächen 14 und sonstige Heizflächen. wie Economiser, 15 angeordnet sind.
Die Rohre 11, 11'gehen von dem Verteiler 5'aus und münden in die Sammler 7, 7'ein. Sie sind dicht an dicht angeordnet und auf einem Teil ihrer Länge durch Strahlung beheizt, während die hinter der von den Rohren 11, 11'gebildeten Trennwand im Gaszug 13 liegenden Heizflächen 14, 15 nur durch Berührung beheizt sind. Erfindungsgemäss gehen die Heizflächen 14 von den Rohren 11'dieser Trennwand aus und münden in diese auch wieder ein. Besondere Verteiler, wie bisher für nachgeschaltete Verdampferheizflächen üblich, und auch besondere Sammler fallen bei dieser Anordnung weg. Wie gezeigt, können die Rohrschlangen der Heizflächen 14 waagrecht liegen.
In Fig. 2 ist ein Wasserrohrkessel ähnlich dem nach Fig. 1 gezeigt, bei dem jedoch eine wesentlich vergrösserte Verdampferheizfläche sowohl gegenüber dem vorherigen Beispiel wie auch gegenüber bisher bekannten Kesseln im Gaszug untergebracht ist. Gleiche Bezugszeichen gelten für gleiche Teile, wie zu Fig. 1 beschrieben. Der Unterschied zum vorhergehenden Beispiel besteht darin, dass von den Rohren 11 Abzweigungen 11" quer durch den Gaszug 13 zur Kesselrückwand und dort aufwärts zum Sammler 7'ge- führt sind. Auch diese Abzweigungen tragen Heizflächen 14" (gestrichelt dargestellt), die ebenfalls aus U-förmigen Rohrschlangen gebildet sind und kammartig zwischen die von den Rohren 11 ausgehenden Heizflächen 14 greifen. Von den Rohren 11'gehen die Heizflächen 14'aus.
In beiden Beispielen ist der Zug 13 abwärts gerichtet und die Ebene, in der die einzelnen U-förmigen Rohrschlangen der Heizflächen 14 liegen, sind parallel zur Gasströmung angeordnet.
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Bei dem Beispiel nach den Fig. 3-5 sind neben dem Feuerraum waagrechte Gaszüge angeordnet, die übereinander liegen. Die Trommel 8 liegt in Längsrichtung des Feuerraumes über der äusseren Seitenwand und ist auf den Fallrohren 1 abgestützt. Mit den Fallrohren 1 sind der Seitenwandverteiler 16 und die Vor- der- und Rückwandverteiler 17 verbunden, wobei die Verteiler 17 zugleich als Verlängerungen der Rück- i laufrohre 2 ausgebildet sind, welche in der Ebene der Feuerraum 12 und Gaszüge 13, 13'trennenden Wand liegen. Die Rohre 20,21 münden in einen parallel zur Trommel liegenden Sammler 23, welcher mit den
Rücklaufrohren 2, Dampfüberströmrohren 24 sowie mit den Sammlern 25 für die Vorder- und Rückwand- rohre verbunden ist.
Der Feuerraum wird von den Vorderwand : ohren 18, Rückwandrohren 19, äusseren
Seitenwand- und Deckenrohren 20 sowie von den inneren Seitenwand- und Bodenrohren 21, 21'begrenzt, welche auch die Trennwand zu den Gaszügen 13, 13'bilden. Die Rohre 21 sind am Feuerraumende aus- gebogen, um einen Durchtritt für die Gase zum Zug 13 zu schaffen. Im Zug 13 sind wiederum die nach- geschalteten und nur durch Berührung beheizten, aus U-förmigenRohrschlangen gebildeten Heizflächen 14 angeordnet. Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, liegen die Rohrschlangen einer Heizfläche in einer senkrechten Ebene, die in diesem Fall senkrecht zur Gasströmung (durch Pfeile angedeutet), steht. An I den unter dem Zug 13 liegenden, die Heizflächen 15 aufnehmenden Zug 13'schliesst sich der Gasaus- lass 22 an.
Der Wasserrohrkessel nach Fig. 6 und 7 hat wieder ein tragendes Rohrgerüst, das aus den lotrechten
Fall- und Rücklaufrohren 31, Längs- und Querverteilern 32 und Längs- und Quersammlern 33 sowie der
Trommel 34 gebildet ist. Von den Querverteilern gehen die den Feuerraum begrenzenden Frontwand- und
Deckenrohre 35 sowie die Rückwand : ohre 36 ab. Der Feuerraum ist weiterhin durch die Seitenwandroh- re 38, 39 begrenzt, die auf einem Teil ihrer Länge annähernd rechtwinkelig abgebogen sind, quer über den Feuerraum verlaufen und auf der ihrem Verteiler 32 gegenüberliegenden Seite in einen Längssamm- ler 33 einmünden.
In dem durch die rechtwinkelige Abbiegung der Rohre 38,39 entstandenen und waag- recht über dem Feuerraum liegenden Zug sind U-förmige Rohrschlangen 40 angeordnet, die durch die von den Rohren 38,39 gebildete dichte Decke gegen die Feuerraumstrahlung abgeschirmt sind. Diese Rohr- schlagen sind an den Verlängerungen 38', 39'der die Abschirmung bildenden Rohre 38,39 angeschlossen und ragen in den Gaszug hinein. Durch die Erhöhung der der Strahlung ausgesetzten Rohrlänge ergibt sich eine erhöhte Dampfbildung in diesen Rohren, die eine grössere Geschwindigkeit in diesen Rohren und da- mit eine bessere Kühlwirkung für die Rohrschlangen ergibt. Zugleich ist es möglich, eine grössere Zahl von Rohrschlangen an jedem Rohr anzuschliessen, wodurch eine wesentliche Vergrösserung der Heizfläche bei dennoch nur geringem Raumbedarf erzielt werden kann.
Die Vergrösserung der strahlungsbeheizten
Rohrstrecke erhöht die Pumpwirkung in diesen Rohren. Zwischen dem Aus- und Eintritt der Rohrschlan- gen 40 im Rohr 38'bzw. 39'ist eine mit einer Öffnung versehene Drosselscheibe eingesetzt.
Bei dem Beispiel nach Fig. 8 handelt es sich um einen Wasserrohrkessel gleichen Prinzips, wie zu den Fig. 6 und 7 geschildert, jedoch wird hier der Berührungszug von den Gasen lotrecht durchströmt.
Der Kessel ist in diesem Fall durch im Boden liegende Ölbrenner, wie angedeutet, beheizt. Der Feuer- raum wird wiederum von den Rohren 38 und 39 auf gegenüberliegenden Seiten eingeschlossen. Die recht- winkelig zu diesen Wandrohren liegenden Wände sind ebenso von Rohren gekühlt. Die Rohre 38 und 39 sind wieder annähernd rechtwinkelig abgebogen und bilden so die Feuerraumdecke, die in diesem Fall jedoch nicht d : cht, sondern als Gitter ausgebildet ist. In dem darüber liegenden Zug ragen die U-förmi- gen Rohrschlangen 40, ausgehend von den Verlängerungen 38', 39'der Rohre 38, 39 hinein.
Zwischen der von diesen Rohrschlangen gebildeten Heizfläche und dem Gitter der Rohre 38,39 wird vorzugsweise eine weitere Heizfläche 41, z. B. ein Überhitzer, eingeschaltet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wasserrohrkessel mit von einem unteren Verteiler ausgehenden und in einen oberen Sammler ein- mündenden, auf einen Teil ihrer Länge der Beheizung durch Strahlung ausgesetzten Rohren, von deren oberem Teil U-förmig gebogene Rohrschlangen abzweigen, die in das Rohr wieder einmünden und wobei das vom unteren Verteiler zum oberen Sammler durchlaufende Rohr zwischen dem Aus- und Eintritt der U-förmig gebogenen Rohrschlangen eine Drosselstelle aufweist, gemäss Patent Nr. 208042, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmig gebogenen, in den Rauchgasstrom hineinragenden Rohrschlangen (14,40) von die Rohrschlangen gegen die Feuerraumstrahlung abschirmenden Rohren (11,21, 38,39) ausgehen.