Wasserrohrkessel, insbesondere für mittleren Betriebsdruck. Die Erfindung betrifft einen Wasserrohr kessel für Dampf und Heisswasser, insbeson dere für mittleren Betriebsdruck, wie sie für Grossheizungsanlagen, in Wäschereien, in Färbereien, in der chemischen. Industrie,
bei Trockenanlagen usw. Verwendung finden. Solche Kessel arbeiten in der Regel mit einem Betriebsdruck von etwa 1 bis 6 Atmosphären Überdruck bzw. einer Heisswassertemperatur bis 160 C und weisen eine Heizfläche von 30 bis 100 m2 auf.
Bisher bekannte Kessel dieser Grösse und den angegebenen Betriebsdrücken sind vor allem Flammrohrkessel, gegebenenfalls mit anschliessenden Rauchrohrzügen, für kleinere Einheiten stehende Rauchrohrkessel, beide mit oder ohne Quersiederohren, und für grosse Anlagen Schrägrohrkessel mit zwei Wasser kammern.
Diese Kessel weisen zahlreiche Nachteile auf. Abgesehen von dem relativ grossen Platz- und Raumbedarf dieser drei Kesseltypen er fordern die Schrägrohrkessel und die Flamm- rohrkessel, soweit diese nicht freistehend sind, umfangreiche Mauerungen, die die Anlage kosten wesentlich erhöhen und bei der Auf stellung der Kessel und deren Reparaturen viel Zeit in Anspruch nehmen und einer oft maligen Ausbesserung bedürfen.
Ferner ist der verhältnismässig grosse Wasserinhalt der Flammrohr- und der stehenden Rauchrohr kessel nicht immer erwünscht, weil er eine schnelle Anpassung des Kesselbetriebes an eine rasch wechselnde Belastung verhindert. Insbesondere erfordert das An- und Abheizen relativ lange Zeit. Im übrigen können die stehenden Rauchrohrkessel wegen der begrenz ten zulässigen Höhe nur bis zu etwa 25 m2 Heizfläche ausgeführt werden.
Um die geschilderten Mängel zu vermei den, ist es erwünscht, in Anlehnung an die Bauarten der Zentralheizungskessel deren Vorteile, wie relativ einfache Herstellung, wenig Mauerung, leichter Transport und schnelle Zusammenstellung, geringer Platz bedarf, mit denen der Wasserrohrkessel, wie zum Beispiel geringer Wasserinhalt, relativ hoher Wirkungsgrad, zu vereinigen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch ermöglicht, dass die Wände des Feuerraumes und der Rauch gaszüge aus aufrechten, plattenförmigen Wasserkammern bestehen, die mit wenigstens annähernd lotrecht verlaufenden,
henkelartig in die Rauchgaszüge hineinragenden Wasser rohren versehen sind und mit diesen getrennte Umlaufsysteme bilden, die jedes für sich an aussenliegende Sammelleitungen angeschlossen sind.
Unter plattenförmigen Wasserkammern werden dabei zweckmässig' Wasserkammern verstanden, die zwei wenigstens annähernd parallele Wände aufweisen, deren Abstand voneinander gegenüber der Längen- und Breitenausdehnung der Wasserkammer gering ist, so dass sich senkrecht zu diesen Wänden langrechteckige Wasserkammerquerschnitte ergeben, Die Wände der Wasserkammern müssen nicht genau eben sein, sondern es genügt, wenn sie angenähert eben sind:
Sie können zur Versteifung oder zur Verminde rung von Wärmespannungen (werfen) in den Kammerwänden schwach gekrümmt, gewellt, gerillt oder dergleichen sein. Zur Aufnahme des Dampfdruckes können die genannten bei den Wände in bekannter Weise mittels Steh bolzen miteinander verbunden sein.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren beispielsweisen Aus führungsformen dargestellt.
Die Fig.1, 2 und 3 zeigen einen Dampf kessel für einen Betriebsdnick von 6 kg/cm2 im Längs-, Quer- und Horizontalschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, und die Fig. 4 einen Kessel für Heisswasser in zwei Ausfüh rungsformen.
Der in den Fig.1 bis 3 dargestellte Kessel weist zur Bildung des Füllschachtes, des Feuerraumes und der Rauchgaszüge sechs lotrechte, in der Längsrichtung des Kessels verlaufende, plattenförmige Wasserkammern auf, die der Reihe nach mit 1 bis 6 bezeichnet sind.
Zwischen diesen Längswasserkammern sind. Querwasserkammern 7 bis 12' ange ordnet, die zusammen mit den Stirnflächen der Längswasserkammern die Vorder- und Rückseite des Kessels bilden. Von den. Längs- wasserkammern ragen lotrechte Wasserrohre 13 henkelartig in die Rauchgaszüge hinein.
Der vom Feuerraten aufsteigende Ast der Rauchzüge ist durch mehrere Reihen von. die Wasserkammern 2 bzw. ä durchsetzenden Rauchrohren 14 mit dem absteigenden, in den Rauchkanal 15, 16 mündenden Ast der Rauchzüge verbunden. Oberhalb der Wasser- rohre 13 sind die einzelnen Rauchgaszüge durch auf Nasen 17 aufliegende Platten 18 überdeckt und durch Putzdeckel 1.9 ver schlössen.
Es sind zahlreiche Zentralheizungskessel bekannt, bei denen die Wände des Kessels, des Feuerraumes bzw. der Rauchgaszüge von plattenförmigen Wasserkammern, Wasser mantelteilen oder dergleichen gebildet wer den. Keine dieser Wasserkammern sind je doch mit lotrechten, in die Rauchgaszüge hineinragenden Wasserrohren versehen.
Bei einigen dieser Kessel sind Quersiederohre an geordnet, doch ist deren Wirkung von der Wirkung der lotrechten Wasserrohre gänzlich verschieden. In den engen Wasserrohren des dargestellten Kessels strömt, von den auf steigenden Dampfblasen unterstützt, das Wasser von unten nach oben, wodurch ein reger Wasserumlauf entsteht, wie er sich ohne diese Rohre oder bei Quersiederohren wegen der geringen Stärke der Wasserkam mern keinesfalls ausbilden kann.
Der be schriebene Kessel lässt daher eine bedeutend höhere Heizfläehenbelastung bei besserem Wirkungsgrad zu ass bisherige Kessel.
Weiter sind Wände von Zentralheizungs- kesseln bekannt, die aus einem Rost von Wasserrohren bestehen, welche der Länge nach je zur Hälfte in zwei Blechtafeln ein gepresst sind, wobei die Blechtafeln. an den zwischen den Wasserrohren befindlichen Streifen durch Vernieten miteinander ver bunden sind. Der Nachteil dieser Kessel wände besteht darin, dass die nichtgekühlten Nietreihen einer starken Verzunderung unter liegen und rasch zu Undiehtheiten führen.
Soweit bekannte Kessel mit lotrechten Wasserrohren versehen sind, sind die eben flächigen, aber nicht plattenförmigen Wasser kammern zugleich Teile des den Kessel um gebenden Wassermantels. Die Querschnitte dieser Wasserkammern. sind entweder hohl rechteckig oder weisen hohle C-, <B>I-, Z-</B> oder T- Form auf, so dass sich verwickelte Eckverbin- dungen der einspringenden Teile ergeben,
deren Herstellung zeitraubend ist und die bei höheren Dampfdrücken und den unvermeid lich auftretenden Wärmespannungen leicht zu Rissbüdungen führen und Gefahrenherde darstellen.
Es sind weitere runde Zentralheizungs- kessel mit teleskopartig .ineinandergefügten ringförmigen Wasserkammern bekannt, von denen eine Ausführungsform ebenfalls lot rechte Wasserrohre aufweist, die von einer Ringkammer ausgehend wieder in dieselbe Wasserkammer zurückführen.
Der Nachteil dieser Kessel besteht darin, dass die Ring- kammern ungeteilt sind und daher der Zu sammenbau und der Transport erschwert ist. Diese Kessel eignen sich nicht für höhere Dampfspannungen und sind wegen der Un teilbarkeit ihrer Wasserkammern nur mit relativ kleinen Heizflächen ausführbar. Fer ner sind Ausbesserungen schwer vorzu nehmen, weil der Ausbau der Ringkammern relativ grosse Raumhöhe erfordert.
Ferner sei erwähnt, dass plattenförmige Taschen, die in den Feuerraum oder in die Rauchgaszüge hineinragen, sowohl bei Zen tralheizungskesseln wie auch bei Lokomotiv- kesseln vorgesehen worden sind.
Gegenüber üblichen Schrägrohrkesseln, bei denen gerade, etwa bis 30 geneigte Wasser rohre beiderseits in plattenförmige Wasser kammern münden, die wenigstens zum Teil Wände des Rauchgaszuges bilden, vermeidet der beschriebene Kessel nicht nur die ein gangs erwähnten Mängel, sondern weist dar über hinaus noch den Vorteil der besseren Wasserzirkulation auf, die durch den lotrech ten Verlauf der Wasserrohre bedingt ist. Durch diesen regen Wasserumlauf lassen sieh Ablageringen in den Wasserrohren mit Si cherheit vermeiden,
so dass sich ein oftmaliges Reinigen der Rohre oder deren Austausch erübrigt und die Wasserkammern ohne die bei Kammerkesseln in stets grosser Anzahl erforderlichen Putzöffnungen gebaut werden können.
Im obern Teil des Füllschachtes ist bei dem dargestellten Kessel im Bereich des Nor- malwasserspiegels eine Wassertrommel 20 vorgesehen, die durch zwei Fallrohre 21 mit einer über ihr befindlichen Dampftrommel 22 in Verbindung steht. Beide Trommeln sind parallel zur Kesselachse angeordnet und haben gleiche Abmessungen.
Die Wasser trommel 20 ist ferner über Sammelrohre 23 an der Vorder- und Rückseite des Kessels mit den Wasserkammern 9 und 11 bzw. 9' und 11' unmittelbar und mit den übrigen Wasser kammern durch die Verbindungsrohre 24 bis 26 mittelbar verbinden. Die Wasserkammern 1 bis 8, 7', 8' und 11, 12, 11' und 12' sind an ihren obern Enden mit vier Sammel rohren 27 verbunden, die paarweise vorne und hinten im Gegenstrom in die Dampf trommel 22 münden.
Durch diese Anordnung der Dampfsammelrohre 27 wird in der Dampftrommel 22 ein vollständig gleich mässiger Druck und dadurch in der Wasser trommel 20 ein waagrecht verlaufender Wasserspiegel erzielt. Wasser- und* Dampf trommel 20 bzw. 22 werden von einem Füll rohr 28 für festen Brennstoff durchsetzt, das bei Verfeuerung von Öl durch eine auf Nasen 29 aufruhende Platte 30 verschliessbar ist.
Das Speisewasser wird bei 31 dem Kessel und mittels des Verteilerrohres 32 den einzelnen Wasserkammern. zugeführt und der Dampf bei 33 entnommen. Zur Aufhängmg der Wassertrommel 20 dienen zwei mit ihr ver schweisste Stegbleche 34, die an Trägern 35, welche auf den beiden innersten. Wasserkam mern 3 und 4 aufliegen, befestigt sind. Die Dampftrommel wird von der Wassertrommel durch das Füllrohr 28 und die Fallrohre 21 getragen.
Der Feuerraum bzw. der Füll schacht ist seitlich und oberhalb der Wasser trommel mit Schamottesteinen abgedichtet.
Die Wasserkammern weisen keine inner halb der Kammern liegende Verbindung mit einander auf. Jede Kammer ist für sich an ausserhalb der Kammern liegende Sammel rohre für die Vor- und Rücklaufleitung an geschlossen, wodurch jede Wasserkammer entweder für sich allein oder zusammen mit den an ihr angesetzten, henkelartigen Rohren ein Umlaufsystem bildet,
das innerhalb des Kessels von den übrigen Umlaufsystemen ge trennt ist. Hierdurch können die einzelnen Wasserkammern ein- und ausgeschaltet und ihr Ausbau leicht durchgeführt werden.
Der Kessel ist mit allen erforderlichen Einrichtungen und Instrumenten, wie Beob- achtungs-, Ofen- und Aschentüren, Putz öffnungen, Manometern, Wasserstandsan- zeigern, Sicherheitsventilen und dergleichen, versehen. Zum Durchputzen der Rauchgas zöge sind ausser den von den Deckeln 19 ver schlossenen Öffnungen noch seitliche, durch Klappdeckel 36-verschliessbare Putzöffnungen 3 7 vorgesehen.
Die Anschlüsse der Wasser- kammern 1 bis 6 an die Verbindungs- und Verteilerrohre 24, 26 und 32 sind derart an geordnet, dass nach Entfernung der Rohre der sich am Boden der Wasserkammern ab setzende Schlamm bzw. Kesselstein durch die Anschlussöffnungen 38 mechanisch beseitigt werden kann. Dies ist besonders für das am stärksten der Wäl-meeinwirklmg ausgesetzte, untere Ende der beiden innersten Wasser kammern 3 und 4 von Wichtigkeit.
Die mittleren Wasserkammern 2 und 5 sind mit Rohren 39 zur Zuführung von Sekundärluft versehen.
Der beschriebene Kessel ist zur Verfeue- rung von Koks, Öl und Kohle geeignet. Bei Koks- oder Kohlenfeuerung ist eine Ruf- mauerung 40 zur Lagerung des Rostes 41 vor gesehen, die von Verlängerungsrohren 42 für die Zuführung der Sekundärluft durchsetzt ist.
Die Mündungen dieser Rohre 42 sind bei Koksfeuerung verstopft, wie die linke Seite der Fig.l zeigt, bei Verfeuerung von Kohle offen (vergleiche reehte Seite der Fig.1). Bei Ölfeuerung entfällt der Rost 41 lind die Auf mauerung 40, wie aus der rechten Hälfte der Fig. 4 und der Mitte der Fig.1 ersichtlich ist.
Bei Heisswasserkesseln sind an Stelle der Wassertrommeln 20 den Füllschacht bzw. Feuerraum überdeckende, waagrechte Was serkammern 43 vorgesehen, Fig.4, die eben falls von einem Füllrohr 44 durchdrungen werden. Der Aufbau des Kessels gleicht im übrigen dem des beschriebenen Dampfkessels vollständig.
Zur Vergrösserung der Heizfläche können Doppelrauchgaszüge vorgesehen sein. Ein solcher Kessel ist in der rechten Hälfte der Fig. 4 dargestellt. Diese Ausführungsform ist durch die Verdoppelung der innern Wasser kammern 3 und 4 besonders vorteilhaft,
weil. die hinzugefügte Wasserkammer 4' den heissesten Verbrennungsgasen ausgesetzt ist und daher eine äusserst wirksame Erhöhung der Kesselleistung zur Folge hat. Im Gegen satz hierzu kommt der hinzugefügten Wasser kammer 5' keine solche grosse Bedeutung zu, so dass gegebenenfalls auf sie verzichtet werden kann.
Die einzelnen Wasserkammern werden durch aussen angeordnete Verbindungsmittel zusammengehalten. Zu diesem Zweck weist. jede Wasserkammer an der Vorder- und Rückseite.des Kessels rechtwinklig abstehende Laschen 45 U-förmigen Querschnittes auf, die mittels Schrauben 46 gegeneinandergepresst werden. Dadurch ist der Zusammenbau des Kessels und. der Ausbau einzelner Wasser kammern relativ rasch und einfach durch führbar. Der Kessel ist wie üblich mit Blech verkleidet.
Die Wasserkammern selbst bestehen aus zwei parallel zueinander angeordneten Ble chen 47, die durch Stehbolzen 48 im Abstand voneinander gehalten und an ihren Rändern durch vorzugsweise U-förmigen Querschnitt aufweisende Halbrohre 49 miteinander ver binden sind. Es ist selbstverständlich, dass die plattenförmigen Wasserkammern auch von Blechen gebildet werden können, die nicht stets gleichen Abstand voneinander aufweisen. So kann sich zum Beispiel die Stärke einer Wasserkammer oben und bzw.
oder unten vergrössern oder verkleinern. Auch die Rich tung der Wasserrohre 13 muss keine genau lotrechte sein, sondern sie kann, wenn eine besondere Führung der Rauchgase beabsich tigt wird, schräg sein. Natürlich können auch die Ra.uchgaszüge selbst anders als wie dar gestellt und beschrieben geführt werden, wo durch sich ergeben kann, dass die platten- förmigen Wasserkammern eine von der ge nauen Lotrechten abweichende Richtung auf weisen.
Schliesslich können zur Erzielung eines bestimmten Strömungsverlaufes sowohl in den Rauchgaszügen als auch in den Wasser kammern Leitflächen vorgesehen sein.
Wie sich aus Vorstehendem ergibt, sind beim beschriebenen Kessel Elemente, die bei bekannten Zentralheizungskesseln vereinzelt vorkommen, zusammengefasst, wodurch seine Überlegenheit auch gegenüber diesen Zentral heizungskesseln ermöglicht ist.