-
Dampfkessel, insbesondere für Schiffe, bestehend aus mehreren in einem
gemeinsamen Behälter oder mehreren solchen parallel zueinander angeordneten lotrechten
Rohren mit koaxialen Innenrohren Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfkessel,
der insbesondere für die Verwendung in Schiffen geeignet ist und der aus mehreren
in einem gemeinsamen Behälter oder mehreren solchen parallel zueinander angeordneten
lotrechten Rohren mit koaxialen Innenrohren besteht, wobei die Rohre von einem Heizmittel
und die Innenrohre von einer zu verdampfenden Flüssigkeit durchströmt werden und
jedes der Innenrohre in seinem unteren Bereich einen mit einem Kernkörper versehenen
Flüssigkeitsvorwärmer und in seinem oberen Bereich einen Verdampfer und zusätzlich
gegebenenfalls einen überhitzer bildet.
-
Bekannte Kessel dieser Bauweise besitzen bei Neigung des Kesselträgers,
z. B. bei Schiffen den Nachteil, daß in jedem der Innenrohre ein freier Flüssigkeitsspiegel
gebildet wird und die Neigung des Wasserspiegels die Leistung und Sicherheit des
Kessels beeinträchtigt. Bei größerem Innenrohrdurchmesser wirken sich vor allem
die bis zu 40° Neigung gehenden Schlinger- und Rollbewegungen eines Kessel tragenden
Schiffes derart aus, daß beträchtliche Schwankungen des freien Wasserspiegels innerhalb
dieser Verdampfungsrohre verursacht werden. Auch ist den bekannten Kesseln dieser
Bauweise ein Wasser- und Dampfbehälter zugeordnet, in dem ebenfalls ein freier Wasserspiegel
gebildet wird und auf den die genannten Bewegungen eines Schiffes ebenfalls beträchtliche
Schwankungen dieses Wasserspiegels hervorrufen.
-
Die Erfindung bezweckt, einen Kessel zu schaffen, der in seinem Inneren
keinen freien Wasserspiegel bildet.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Kessel der
eingangs genannten Art aus und verwendet die an sich bekannten Maßnahmen, daß innerhalb
der Innenrohre schraubenlinienförmige Leitflächen angeordnet sind und daß in dem
oberen Bereich jedes Innenrohres ein mit seitlichen öffnungen versehenes koaxiales
Dampfableitungsrohr hineinragt.
-
Schraubenlinienförmige Leitflächen im Inneren eines Wärmetauscherrohres
wurden bisher dazu verwendet, die Beaufschlagung der Rohrwandung mit einem der wärmetauschenden
Medien zu verbessern und gegebenenfalls den entstehenden Dampf nahe der Rohrachse
zu sammeln.
-
Durch die Verwendung von mit seitlichen öffnungen versehenen, koaxial
in ein Verdampferrohr hineinragenden Dampfableitungsrohren wurde bei einer bekannten
Anordnung die Gewinnung von trockenem Dampf begünstigt. . Die Verwendung dieser
je für sich bekannten Maßnahmen in einem Dampfkessel der eingangs genannten Art
ermöglicht es nicht nur, trockenen Abdampf zu erhalten, sondern sie ermöglicht eine
vorteilhafte Lösung der obengenannten Aufgabe, die Ausbildung eines freien Wasserspiegels
im Kesselinneren zu vermeiden, indem durch Ausnutzung der Fliehkraft dafür gesorgt
wird, daß der im Inneren des Verdampferrohres erzeugte Dampf frei in Achsnähe des
Innenrohres abströmen kann. Bei dieser Ausbildung stellt jedes Innenrohr zusammen
mit dem es umgebenden Rohr ein Kesselelement dar, und es können mehrerer solcher
Kesselelemente gemeinsam innerhalb eines äußeren Kesselmantels angeordnet werden,
die zusammen einen Kessel oder einen Teilkessel bilden. Der gewonnene trockene Abdampf
ermöglicht es, gegebenenfalls auf eine äußere Abscheidetrommel zu verzichten. Diese
kann gewünschtenfalls durch eine Trennvorrichtung für Wasser und Dampf ersetzt werden,
die einen mit schraubenlinienförmig gewundenen Leitflächen versehenen, von dem Abdampf
durchströmten Wasserabscheider als Trennvorrichtung für Wasser und Dampf enthält.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht
eines aufgeschnittenen Kessels mit den Kesselelementen, Fig. 2 einen Horizontalschnitt
durch den mittleren Teil der Kesselelemente, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eines
der Kesselelemente, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig.
S einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1 zur Darstellung der ;Unterverteiler
für die Heizmediumzuleitung.
-
Der Dampferzeuger besteht aus einer bestimmten Anzahl unter sich gleicher
Teilkessel, wie einer in Fig. 1 dargestellt ist. Jeder dieser Teilkessel besitzt
ein äußeres vorzugsweise zylindrisches Gehäuse a mit senkrechter Achse, das eine
größere Anzahl von Kesselelementen enthält, die den Verdampferteil des Teilkessels
bilden. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind im Innern des Gehäuses a etwa
sechzig dieser Kesselelemente vorgesehen; ihre Länge ist nach der Leistung des Kessels
bemessen. Zwischen diesen Kesselelementen wird eine Wärmedämmung, wie z. B. Glaswolle
od. dgl., angebracht, um das Strömen von Luft zwischen den Kesselelementen herabzusetzen.
-
Jedes der Kesselelemente besteht, wie im Schnitt in Fig. 3 dargestellt
ist, aus einem äußeren Rohr b, dessen Wandung glatt sein kann oder, wie im linken
Teil der Figur dargestellt ist, Wellungen c aufweisen kann, und in welches ein Innenrohr
d eingeführt ist, das außen mit Rippen e versehen ist. Auf diese Weise wird ein
Kesselelement hergestellt, das von unten nach oben in. Richtung der Pfeile A von
dem zu verdampfenden Wasser und von oben nach unten in Richtung der Pfeile B von
dem im Zwischenraum zwischen den beiden Rohren b und d strömenden
Heizmedium durchströmt wird.
-
Das Heizmedium (Pfeil B) kann entweder Wasser unter hohem Druck oder
ein Gas oder ein flüssiges Metall sein. Es tritt in jedes der Gehäuse a durch einen
Zuleitungsstutzen f ein, der im oberen Teil einen Betriebsbehälter g speist, an
den kreuzförmig vier Unterverteiler h angeschlossen sind, von denen die Zuleitungsrohre
i ausgehen, die den oberen Teil jedes der Rohre b der Kesselelemente speisen.
-
Im unteren Teil der Rohre b sind die Ableitungsrohre j in ähnlicher
Weise mit kreuzförmig an einen Sammler Z angeschlossenen Untersammlern k verbunden;
vom Sammler l geht ein Austrittsrohr m für das Heizmedium aus, das
eine Windung zum Ausgleich von Wärmeausdehnungen bildet und dann bei n das Gehäuse
a verläßt.
-
Das Wasser gelangt in das Gehäuse a durch die Zuleitung o, die den
zwischen einem das Gehäuse a außen umgebenden Mantel und dem Gehäuse a gebildeten
Zwischenraum speist; dieser Zwischenraum besitzt vorzugsweise Trennwände bei r und
bildet eine Wärmedämmung für das Gehäuse und gegebenenfalls einen ersten Vorwärmer
für das Speisewasser. Im unteren Teil ist der zwischen dem Mantel q und dem Gehäuse
a befindliche Ringraum mittels Speiserohren s mit dem unteren Teil der Innenrohre
d verbunden. In. diesem unteren Teil der Innenrohre d sind etwas eingeschnürte Eintrittskanäle
t mit schraubenförmigen Rippen u vorgesehen, die das in Pfeilrichtung
A eintretende Wasser in kreisende Bewegung versetzen. Die Einschnürung bezweckt,
das Wasser- unter Druck einzuspritzen, und zwar unabhängig von der Winkellage, die
die Vorrichtung infolge der Schwankungen des Bauwerks (Schiffes) annehmen kann.
-
Der untere Teil jedes der Innenrohre d weist im Innern einen Kern
1 mit Anordnungen schraubenförmiger Leitflächen 2 auf, und dieser ganze untere Teil
des Innenrohres d wirkt als Vorwärmer, um das in das Rohr eindringende Wasser zu
erwärmen und auf die gewünschte Temperatur zu bringen. In der Verlängerung dieses
als' Vorwärmer wirkenden ersten Teils befindet sich der als Verdampfer wirkende
Teil des Innenrohres. In diesem Verdampferteil des Innenrohres d sind schraubenförmige
Verdampfer-Leitflächen ui vorgesehen, deren Steigung vorzugsweise mit der Höhe des
Innenrohres d abnimmt und die aufsteigende Wasser- und Dampfmasse in kreisende Bewegung
versetzt. Durch diese Bewegung wird das Wasser der inneren Wandung des Innenrohres
d entlanggeleitet, während der erzeugte Dampf in der Nähe der Rohrachse aufsteigt,
wo die schraubenförmigen Ablenkflächen fehlen, bevor er den oberen Teil des Innenrohres
d verläßt. In diesem oberen Teil ragt das Dampfableitungsrohr v ziemlich tief in
das Innenrohr d hinein und ist am Ende mit Löchern oder mit Schlitzen v1 versehen,
wie aus Fig. 3 ersichtlich, so daß es als eine Art Vorrichtung zum Trennen des Wassers
vom Dampf wirkt. Jedes der Dampfableitungsrohre v ist mit kreuzförmig angeordneten
Dampfsammlem w verbunden, die in einen mittleren Dampfhauptsammler x münden, aus
dem der Dampf durch die Doppelleitung y austritt, die zum Ausgleich von Wärmeausdehnungen
eine Windung macht, bevor der Dampf das Gehäuse a verläßt und zur Gebrauchstelle
geleitet wird.
-
An dem höchsten Punkt jedes Innenrohres d ist unter anderem beispielsweise
eine Vorrichtung für die Aufnahme des noch nicht verdampften Wassers vorgesehen,
das durch eine Leitung 3 in eine allen Kesselelementen des Gehäuses a z. B. gemeinsame
Vorrichtung zum Trennen des Wassers von Dampfresten geleitet wird.
-
Das gegebenenfalls durch die Pumpe 5 in die Druckleitung 6 gepreßte
Wasser strömt zu dem Speisewasser im Hohlmantel des Gehäuses a, während der gegebenenfalls
in. der Trennvorrichtung 4 getrennte Dampf durch die Ableitung 8 zu der Dampfaustrittsleitung
y strömt.
-
Der aus den Leitungen y aller Gehäuse a austretende Dampf kann noch,
bevor er die Turbine erreicht, in eine zusätzliche allgemeine Vorrichtung zum Trennen
des Wassers von Dampfresten strömen, die von einer Abscheidetrommel bekannter Art
gebildet wird.
-
Man kann den Dampf auch in einen nicht dargestellten überhitzer leiten.
-
In dem Zwischenraum zwischen den Rohren b und d können die
Rippen e des Innenrohres d bei z geschlitzt und abgebogen sein, wie bei z1
zu sehen ist (Fig. 4), so daß das zwischen den beiden Rohren b und d strömende und
durch diese Rippen e aufgeteilte Heizmedium von Zeit zu Zeit vom Zwischenraum zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Rippen e zum benachbarten Zwischenraum strömt, wodurch
eine starke Bespülung dieser Rippen und der Außenfläche des Innenrohres d erfolgt
und ein besserer Wärmeaustausch gewährleistet wird.
-
Falls ein Innenrohr b mit über die Gänge wechselndem Durchmesser verwendet
wird, wie in c auf
der linken Seite der Fig. 3 gezeigt ist, haben
diese Querschnittsunterschiede verschiedene Richtungen, verschiedenen Druck und
verschiedene Geschwindigkeiten des strömenden Heizmediums zur Folge, wodurch der
Wärmeaustausch begünstigt wird. Diese Wellungen c können durch ein außen völlig
glattes Rohr b ersetzt werden, und im Zwischenraum zwischen den Rohren
b und d können gewellte Bänder 7 zwischen den Rippen e angebracht
werden, wodurch ebenfalls auf dieselbe Weise ein unterschiedlicher Querschnittsverlauf
im Raum für die Strömung des heißen Mediums geschaffen wird.
-
Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Änderungen
in der Ausführungsform möglich sind.