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Wasserrohrkessel.
Gemäss der Erfindung soll ein Kessel geschaffen werden, welcher überhitzten Hochdruckdampf in jeder gewünschten Menge zu erzeugen und zu liefern imstande ist. Dementsprechend besteht die Erfindung aus einem sich aus. Röhrengliedern zusammensetzenden, mit einem Überhitzer ausgestatteten Kessel ; welcher sich durch besondere Einfachheit und Zuverlässigkeit auszeichnet und sich von früheren Kesseltypen sowohl durch seinen Aufbau, als auch durch seine Arbeitsweise wesentlich'unterscheidet ;
In der Zeichnung zeigt Fig. i schematisch die Zusammensetzung eines Dampfkessels und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kesselkonstruktion. Die Fig. g und 4 zeigen Einzelheiten des Dampfkessels'im Schnitt.
Der Kessel besteht aus mehreren gleichartigen Kesselgliedern, von denen eines in Fig. 2 veranschaulicht ist. Dieses aus einem --Rohrgebilde zusammengesetzte Glied besteht aus einem Sammelrohr 1, mit welchem eine Anzahl von Röhren verschweisst sind und aus einem vorderen Sammelrohr 2, welches mit denselben Rohren in gleicher Weise verbunden ist. Die obersten Rohre 4 sind mit einem Hilfssammelrohr 3 verschweisst und sind, wie ersichtlich, länger als die zwischen den Sammelrohren und 2 vorhandenen. Rohre 5. Die Rohre 5 sind gruppenweise vorteilhaft in- entgegengesetzte Richtungen leicht gekrümmt, um die Rohre unter anderem von der Wirkung ungleicher Ausdehnung zu entlasten, was in der Zeichnung etwas übertrieben dargestellt erscheint. Die Rohre 4 sind gerade, obwohl auch-sie gegebenenfalls etwas gekrümmt sein könnten.
Jedes sich so zusammensetzende Rohrglied besitzt eine Wasserspeiseverbindung 6, welche an eine gemeinsame Speiseleitung 7, - angeschlossen ist, und eine Dampfverbindung 8, die ebenfalls an ein gemeinsames Dampfsammelrohr 9 angeschlossen ist. Durch Anschlussstutzen 10 geeigneter Einrichtung können die Speiserohre d in einfacher Weise eingeschaltet bzw, ausgeschaltet werden. Die Dampfstutzen 8 sind je mit einem Kugelgelenkanschluss 11 versehen, um eine Verbindung zu schaffen, welche sich auch gegen Zusammenziehungen und Ausdehnungen dicht erweist Diese Dampfanschlüsse umfassen ferner Stutzen 12 mit kugelförmig abgedrehten Sitzen, in welchen je ein linsenförmiges Füllstück 13, welches eine Bohrung besitzt, eingepasst ist.
Ein an jedem Stutzen 12 aufgepasster Ring 14 ist mit einem mit Schraubengewinde versehenen Messingblock 16 und einer Stellschraube 17 versehen, um die. Stutzenteile 12 gegen die Packung 13 festziehen zu können. Diese Einrichtung ermöglicht eine gewisse Bewegungsfähigkeit der Anschlussteile, ohne dass sich die Passfugen derselben öffnen können. Das Sammelrohr 1 ist'an seinem unteren Ende durch Schweissung mit einem Stahlstück 18 verbunden, welches eine Flansche 19 besitzt. Das Stahlstück 18 hat ein beträchtlich grösseres Gewicht als das Sammelrohr 1 und ist mit Stutzen zur Einführung von Stöpseln 20 gegenüber den zwei untersten Rohren 21. ausgestattet. Diese Stöpsel 20 können zwecks Reinigung der Rohre 21 zur Entfernung von Kesselstein o. dgl. herausgenommen werden.
Die Unterseite der Flansche 19 ist mit einem kugelförmig abgedrehten Sitz versehen, welcher einen Teil des zwischen dem Sammelrohr j ! und der Schlammtrammel 22 befindlichen Anschlusses bildet. Die Schlammtrommel 22 ist ebenfalls mit einem sphärischen Sitz 24 versehen, zwischen welchem und dem Flansch 19 ein linsenförmiges Dichtungsstück eingepasst ist,
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Flanschen 25, welche mit der Schlammtrommel 22 verbunden siud, dienen zur Aufnahme von Bolzen 26, durch welche die beschriebenen Anschlussteile zusammengehalten werden. Das Schlammrohr 22 ist allen Kesselgliedern gemeinsam und ist mit einer ein Ventil 28 enthaltenen Abblasleitung 27 versehen. Mit 30 ist die Kesselmauerung bezeichnet, welche den Flammraum 31 und den Rauchabzug 32 an entgegengesetzten Enden des Kessels umschliesst.
Im Flammraum selbst kann irgendein Brenner benutzt werden, obwohl in der Zeichnung ein Feuerungsrost 33 dargestellt erscheint. Mit jedem Kesselglied ist eine Zugplatte 34 verbunden, und diese Platten bilden eine querliegende Zugwand für sämtliche Kesselglieder. Das hintere Ende des Flammraumes ist durch eine Schutzwand, 35 abgeschlossen, auf welcher die Zugplatten 34 aufruhen,
Von dem vorderen Ende der Feuerung 31 erstreckt sich ein Flammenzug oder -schacht 36 nach aufwärts zwischen Vorderwand 37 und den Sammelrohren 2. Die Glieder des Kessels sind dicht aneinander aufgebaut, so dass die Sammelrohre miteinander in Berührung stehen und die Sammler 2 sozusagen eine dichte Wand für den Gaszug 36 darstellen.
Das obere Ende'dieses Zuges wird zu einem gewissen Grade durch die Überhitzerrohre 4 gedrosselt, welche, wie erwähnt, etwas länger sind als die Rohre 5 und sich bis. nach vorn über die Mauerung 37 erstrecken, Zwischen der aus Mauerwerk bestehenden Decke 39 und den Überhitzerröhren 4 ist ein Zugraum 38 vorgesehen, um das Überströmen der Feuergase aus dem Schacht 36 hinter den Kessel und über die Rohre 4 zu gestatten, bevor dieselben zwischen der Zugwand 34 und den hinteren Sammelröhren 1 nach abwärts streichen. Die durch den Schacht 36 streichenden Feuergase können durch eine Ventilklappe 4S gesteuert werden.
Diese Klappe sitzt auf einer Drehstange 49, welche zwecks Einstellung des Klappenventils von-einem Quadranten. 50-aus betätigt werden kann, so dass das Überhitzen durch Änderung der Feuergasmenge regelbar ist.
Die Hauptmenge der Feuergase streicht entlang der Feuerbrücke 35 nach aufwärts und dann durch den zwischen der letzteren und den hintererT Sämmelröhren jf benndlichen
Raum nach abwärts zur Rauchkammer 40. Wie ersichtlich, müssen sämtliche Feuergase aus dem Flammraum 31 zwischen der Wand 34 und den Sammlern 1 zur Rauchkammer 40 streichen, bevor sie in den Rauchschacht 41, und in den Rauchfang 32 gelangen. Sie streichen demnach durch den vorwärmenden Teil des Kessels, bevor sie abziehen. Die
Speisewasseranschlüsse 6 können Schlangenform haben oder geeignet gekrümmt sein, um aus den abstreichenden Ofengasen so viel Wärme als möglich aufzunehmen.
Das Gewicht aller so zusammengesetzten Kesselglieder wird durch die Sammelrohre 1 getragen, welche auf dem Schlammrohr 22 aufruhen. Gegen Kippen wird jedes Kesselglied durch ein Winkelstück 42, das die oberen Teile der Sammelrohre 1 abstützt, gesichert. Die
Rohre 5 selbst bilden Streben, durch welche das ganze Gefüge geeignet versteift wird. Das unterste Rohr der Überhitzerrohre 4 jedes Gliedes hat gegenüber dem Sammelrohr 2 einen
Ansatz 43, welcher sich auf dieses Sammelrohr auflegen kann, ohne aber eine starre Ver- bindung zu bilden.
Im Rücken des Kessels ist eine Tür 45 angeordnet, durch welche im Bedarfsfalle einzelne Kesselglieder zwecks Ausbesserungen bzw. Austausches von Teilen herausgenommen werden können. Der Qberteil des Kessels ist vorn durch eine Abschlussplatte 46 abgedeckt, welche teilweise auf der Decke 39'und teilweise auf dem Winkelstück 47 aufsitzt und ebenfalls leicht abnehmbar ist, um den Zugang zu den Dampfanschlüssen 8 zu ermöglichen.
Um ein Kesselglied herauszunehmen, ist es bloss notwendig, die Tür 45 zu öffnen, das An- rschlussrohr 6 zu lösen und die Bolzen. 26 sowie den Passring 14-abzunehmen. Jedes Kessel- glied ist von so kleinem Gewicht, dass es durch einen einzigen Wärter gehandhabt-werden kann, wodurch Ausbesserungen und der Austausch solcher Teile ras. ch und zuverlässig vor- genommen werden können.
Für den Betrieb werden die Sammelrohre und 2'bloss teilweise mit Wasser gefüllt, so dass nur die untersten Rohre 5 Wasser-enthalten. Die Flammenhitze führt zur Aus- dehnung und Dampfblasenbildung, so dass das Wasser im Sammelrohr 2 sich über das
Niveau im Sammelrohr 1 erhebt und eine Art Überfalleinrichtung hervorgerufen wird.
Allmählich werden die unteren Rohre 5 auf eine sehr hohe Temperatur gebracht, die jedoch durch das Wasser, das sie enthalten, niedriger bleibt, als die'der oberen Rohre. Das in den geneigten Röhren zurückfliessende Wasser geht demnach rasch in Dampf auf, so dass
Trockendampf unter den günstigsten Bedingungen erzeugt werden kann. Die obersten
Rohre 5, welche mehr oder weniger wagrecht angeordnet sind, dienen als Dampftrocknungs- und Überhitzungsrohre für den Dampf, der von den unteren Rohren nach dem Kopf des
Sammelrohres 1 strömt,
Die Rohre 4 dienen lediglich zur Dampfüberhitzung, und um dies zuverlässig zu erreichen, ist der Feuerzug 36 so verlegt, dass die Feuergase den oberen Teil des Kessels bestreichen müssen.
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Die Ausdehnung der Rohre 4 wird notgedrungen etwas grösser sein als diejenige der Rohre 5, weil die Rohre 4 bloss Trockendampf in überhitztem Zustande enthalten, und weil ausserdem diese Rohre grössere Längen haben. Es ist demnach wünschenswert, dass diese Rohre an ein besonderes Sammelrohr 3, wie dargestellt, angeschlossen werden. Der durch die Überhitzerrohre 4 streichende Dampf strömt, wie-aus Fig. i ersichtlich, entgegengesetzt zur Richtung der Ofengase und der Kessel ist überhaupt so eingerichtet, dass'sich. die Heizgase und das Wasser in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen bewegen, so dass der abgegebene Dampf die Temperatur der Heizgase, besitzt, während die austretenden Heizgase die Temperatur des eintretenden Speisewassers haben.
Dies sind Bedingungen, welche für die ; Abgabe der Hitze an das zu verdampfende Wasser nicht günstiger getroffen werden können. In der schematischen Figur ist angenommen worden, dass die untersten Rohre 5 durch eine Gruppe von zwei Leitungen L gebildet werden. Die mittleren Rohre 5 sind durch eine-einzige Leitung T und die obersten, nahezu wagrechten Rohre 5 sind durch eine Leitung T'veranschaulicht. Die Überhitzerrohre 4 bilden in Fig. I eine Leitung U. Die Haupthitze, welche von dem Flammraum 31 nach aufwärts strömt, wird, wie ersichtlich. dem unteren linken Teil des Kessels vermittelt. Wie angedeutet, bestreichen die. Feuergase das Kesselgebilde in zwei bestimmten Richtungen, welche in Fig. I durch die gewellten Pfeile angedeutet sind.
Der eine Weg führt nach aufwärts entlang dem
Sammelrohr 2 über die Überhitzungszone U, dann. nach abwärts über die Trocknungszone T' und die Dampftrocknungszone T nach der Vörwärmerzone V, von wo die Heizgase nach aufwärts abziehen. Der andere Weg, auf dem die Hauptmenge der Feuergase sich bewegt, führt über die Umlaufzone L, die Trocknungszone T, die Wand 34 und dann über die Vorwärmerzone V ebenfalls zum Abzug.
Natürlich gelangt auch ein Teil dieser Gasmenge zur Trocknungszone, so dass die Rohre dieser Zone beiden Gaszügen ausgesetzt bleiben,
Als Ergebnis der an die untersten Rohre- abgegebenen Hitze wird in denselben bzw. in der Umlaufzone ein heftiges Kochen hervorgerufen, so dass sich das Wasser in dem vorderen Sammelrohr 2 beträchtlich über das Niveau des Wassers im hinteren Sammelrohr 1 erhebt. Die Ursache dieser Wirkung liegt in dem Unterschiede zwischen dem spezifischen
Gewicht des erhitzten Wassers und demjenigen des verhältnismässig kühlen Speisewassers, und ferner darin, dass die Dampfblasen während der Arbeit sich vom Wasser zu befreien, eine beträchtliche Wassermenge über das normale Niveau im hinteren Sammler zu heben bestrebt sind.
Das auf diese Weise gehobene Wasser gelangt in die gegenüberliegenden offenen Rohre und strömt nach abwärts zurück über die geheizten Rohre unter den günstigsten Dampfbildungsbedingungen, wobei die Dampfblasen mechanisch von dem Wasser getrennt werden. Der in der-Umlauf-und Trennzone erzeugte Dampf strömt durch die
Trocknungszone T'nach aufwärts und erst nach Durchströmen dieser Zone kann der
Dampf durch die Überhitzerzone U zur Lieferungssstelle abziehen. Es ist demnach un- möglich, dass feuchter oder nasser Dampf zur Lieferungsstelle abtreten kann.
Es ist ersichtlich, dass der eine Feuergasstrom zwischen den Rohren hindurch über die Wand 34 streicht. Der andere Gasstrom geht zuerst ausserhalb der durch die Rohre 2 gebildeten Wand (Fig,. 1) aufwärts und sodann zwischen den Rohren 1 und 2 abwärts, um sich mit dem ersten Gasstrom zu vereinigen Es wird demnach ein Maximum für die
Dampferzeugung und Umlaufwirkung durch den. einen Strom und für die Trocknung-und Überhitzungswirkung durch den anderen Gasstrom erzielt.
Ein auf diesen Grundsätzen aufgebauter Kessel hat, wie sich praktisch ergeben hat, die Fähigkeit, überhitzten Hochdruckdampf raschest und in grossen Mengen zu liefern, wobei die einzelnen Kesselglieder in jeder Beziehung hohen Wirkungsgrad besitzen, dadurch, dass sämtliche Anschlüsse durch Schweissung hergestellt sind und in den Arbeitszonen der
Heizgase selbst keine undichten Anschlüsse vorhanden sind. Der Kessel umfasst bestimmte
Wirkungszonen, einschliesslich der Zone der Hauptumlauf-und Dampfbildungswirkung in den untersten Röhrengruppen 5. Die Abscheidung des Dampfes vom Wasser erfolgt über dem Hauptwasserniveau des Kessels, und die Überhitzungswirkung tritt auf in den obersten
Röhren 5 und den-eigentlichen Überhitzungsröhren 4.
Das eintretende Speisewasser sammelt sich in der durch die Zugbrücke 34 und dem Sammler 1 begrenzten Zone und die Speise- anschlüsse 6 selbst liegen in der Abstreichzone der Feuergase. In einer Röhrenanordnung mit verschweissten Röhren wird demnach gemäss der Erfindung das gleichzeitige Auftreten von vier verschiedenen Arbeitsphasen ermöglicht und gleichzeitig für die Umkehrung der Dampfströmung in den Überhitzerrohren Sorge getragen, um das zulässige Maximum zu erreichen.
Durch die Betätigung des Klappenventils 48 im Gaszug ist es möglich, beim. Schliessen. des Ventils sämtliche vom Flammraum streichenden Feuergase zwischen den Wasser ent- haltenden Röhren hindurchzuzwingen, so dass zu Beginn des Betriebes der Kessel in ver- hältnismässig kurzer Zeit auf seinen höchsten Druck gebracht werden kann. Sobald aber
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Dampf vom Kessel zu entnehmen ist, wird das Klappenventil 48 geöffnet, um die Rohre 4 auf die gewünschte Überhitzungstätigkeit zu bringen.
PATENT-ANSPRÜCHE) :
EMI4.1