DE1231257B

DE1231257B - Steam generator, hot water boiler or the like.

Info

Publication number: DE1231257B
Application number: DEV23506A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Vorkauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-01-11
Filing date: 1963-01-11
Publication date: 1966-12-29
Also published as: US3254634A; CH415689A; GB986307A

Description

Dampferzeuger, Heißwasserkessel od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger, Heißwasserkessel od. dgl. mit von unteren, ein regelmäßiges Sechseck bildenden Verteilern ausgehenden und in obere, ebenfalls ein Sechseck bildende Sammler einmündenden beheizten Rohren, die in einem lotrecht durchströmten Gaszug angeordnet sind, dessen Querschnitt sie im wesentlichen ausfüllen.Steam generator, hot water boiler or the like. The invention relates on a steam generator, hot water boiler or the like with from lower, a regular Hexagon-forming distributors outgoing and in upper, also forming a hexagon Collectors opening into heated pipes, which are in a perpendicular gas flue are arranged, the cross section of which they essentially fill.

Dampferzeuger, Heißwasserkessel od. dgl. haben häufig einen viereckigen oder runden Querschnitt, wobei die Wände der Kessel ganz oder teilweise von Rohren verkleidet sind, an denen in den Gasstrom hineinragende Heizflächen angeschlossen sein können. Bedingt durch den gewählten Querschnitt und in dem Bestreben, die notwendige Heizfläche auf einem annehmbaren Raum unterzubringen, ergeben sich für die Rohre der Heizflächen häufig sehr unterschiedliche Abmessungen und Rohrformen. Beides ist von Nachteil, denn auf diese Weise kann die Erwärmung des Arbeitsmittels in den einzelnen Rohren stark unterschiedlich sein, und die Herstellung der Heizflächen ist sehr schwierig. Auch läßt die Ausnutzung des in Anspruch genommenen Raumes, selbst bei Inkaufnahme dieser Nachteile, immer noch zu wünschen übrig. Weiterhin können Forderungen auftreten, bedingt durch den Aufstellungsort des Kessels oder durch seinen Verwendungszweck, die die Anwendung eines Kessels mit viereckigem Querschnitt erschweren oder unmöglich machen, wobei aber für die Anwendung eines Kessels mit rundem Querschnitt, der diesen Forderungen besser entspricht, sehr große Nachteile in Kauf genommen werden müssen.Steam generators, hot water boilers or the like often have a square or round cross-section, with the walls of the boiler wholly or partially made up of pipes are clad, connected to which heating surfaces protruding into the gas flow could be. Due to the selected cross-section and in the endeavor to achieve the necessary To accommodate heating surface in an acceptable space, arise for the pipes the heating surfaces often have very different dimensions and tube shapes. Both is a disadvantage, because in this way the heating of the working fluid can be reduced in the individual tubes can be very different, and the manufacture of the heating surfaces is very difficult. The utilization of the space taken up also allows even with these disadvantages, still to be desired. Farther There may be demands due to the location of the boiler or by its intended use, which implies the use of a boiler with a square cross-section make it difficult or impossible, but with the use of a boiler round cross-section, which meets these requirements better, very big disadvantages must be accepted.

Es sind jedoch auch Kessel mit sechseckigern Querschnitt bekanntgeworden, die durch die weitgehende Annäherung an die Kreisform in vielen Fällen Vorteile aufweisen. Bei einem solchen Dampferzeuger sind eine Reihe von Verteilern und Sammlern, die in einer waagerechten Ebene dicht nebeneinander liegen, je zu Sechsecken zusammengefaßt, wobei lotrechte Rohre zwischen die Verteiler und Sammler eingeschaltet sind. Die Verbrennung erfolgt in einer oben geschlossenen Kammer, und die Gase werden gezwungen, zunächst aufwärts, dann abwärts zu strömen, ehe sie mit den lotrechten Rohren in Berührung kommen. Der Kessel ist durch die konzentrisch zueinander liegenden Sechsecke oben und unten geschlossen, so daß dieser nur als eigenbefeuerter Kessel brauchbar ist, wobei aber an die beheizten Rohre zu ihrer Reinigung und zu eventuellen Reparaturen nur schwer heranzukommen ist.However, boilers with a hexagonal cross-section have also become known, which in many cases have advantages due to the close approximation of the circular shape. In such a steam generator, a number of distributors and collectors, which lie close to one another in a horizontal plane, are each combined to form hexagons, with vertical pipes being connected between the distributors and collectors. The combustion takes place in a chamber closed at the top and the gases are forced to flow first upwards and then downwards before coming into contact with the vertical pipes. The boiler is closed by the concentric hexagons at the top and bottom, so that it can only be used as a self-fired boiler, but the heated pipes for cleaning and possible repairs are difficult to access.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kessel zu schaffen, bei dem oben und unten ein freier Querschnitt gebildet werden kann, um zuzuführenden und abzuführenden Gasen eine Durchtrittsmöglichkeit zu geben, dem auch große Gasmengen, wie bei Abhitzekesseln üblich, zugeführt werden können, wozu Umlenkungen im Gaszug vermieden werden, bei dem auf möglichst kleiner Grundfläche eine möglichst große Heizfläche unterzubringen ist, deren Rohre gleiche Abmessungen haben und weitestgehend gleiche Formen, so daß notwendige Rohrbiegungen mit dem gleichen Werkzeug und die Mehrzahl der notwendigen Rohrverbindungen maschinell gefertigt werden können, und der in einfacher Weise gewartet werden kann.The invention is based on the object of creating a boiler, in which a free cross-section can be formed above and below in order to be fed and to give the gases to be discharged a means of passage, which can also accommodate large amounts of gas, as usual with waste heat boilers, can be supplied, including diversions in the throttle cable can be avoided, in which on the smallest possible base area as large as possible The heating surface is to be accommodated, the pipes of which have the same dimensions and as far as possible same shapes, so that necessary pipe bends with the same tool and the Most of the necessary pipe connections can be machined, and which can be easily maintained.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für einen Dampferzeuger, Heißwasserkessel od. dgl. der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, daß die Verteiler-und Sammler-Sechsecke ausschließlich am äußeren Umfang des Gaszugquerschnittes angeordnet sind und die beheizten Rohre innerhalb des von den Sechsecken unischlossenen Querschnitts in an sich bekannter Weise zu drei jeweils unter einem Winkel von 600 zueinander liegenden Rohrgruppen zusammengefaßt sind.To solve this problem, it is proposed for a steam generator, hot water boiler or the like of the type mentioned that the distributor and collector hexagons are arranged exclusively on the outer circumference of the gas pass cross section and the heated pipes are arranged within the cross section not closed by the hexagons are combined in a known manner to three tube groups each at an angle of 600 to each other.

Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst, denn der Kessel weist keine Umlenkungen auf, er ist weitgehend der Kreisform angenähert, was nicht nur die Heizflächenkonzentration, sondern auch den Anschluß etwaiger Gaszu- und -ableitungen begünstigt, die Sammler und Verteiler liegen frei, so daß an die Rohranschlüsse jederzeit heranzukommen ist und der Aus- und Einbau von Heizflächen bereitet keine Schwierigkeiten.The problem is solved, because the boiler has no deflections, it is largely approximated to the circular shape, which not only favors the heating surface concentration, but also the connection of any gas supply and discharge lines, the collectors and distributors are exposed, so that on the pipe connections can be reached at any time and the removal and installation of heating surfaces does not cause any difficulties.

Die Rohrgruppen können aus an sich bekannten Rohrtafeln mit schlangenförmig hin undher gewundenen Rohren oder mit von Zwischenverteilern ausgehenden, in Zwischensammler einmündenden geraden Rohren gebildet sein. Die untere Begrenzung der Rohrgruppen liegt vorzugsweise in Abstand über der Ebene des Vertefler-Sechsecks und begrenzt oben einen von Einbauten freien Raum. Auf diese Weise kann ein Feuerraum geschaffen werden, der die Verwendung von Brennern zuläßt. Wird der Kessel als Abgaskessel eingesetzt, wozu die Sechseckform besonders günstig ist, da diese sich dem meist runden Querschnitt der Abgasleitungen sehr gut anpaßt, so kann dieser Raum entfallen. Die Rohrgruppen weisen jeweils rhomboidförmigen Querschnitt auf, was an sich bekannt ist, wobei im Zentrum des Gaszugquerschnitts ein von Rohren freier Raum vorgesehen sein kann, der mit Gasablenkblechen versehen oder als Umgehungsleitung für die Gase ausgebildet sein kann.The tube groups can consist of tube sheets known per se with serpentine winding back and forth Pipes or with intermediate distributors, be formed straight tubes opening into intermediate collector. The lower limit of the tube groups is preferably at a distance above the level of the Vertefler hexagon and delimits a space free of built-in components at the top. In this way, a fire box can be created that allows the use of burners. If the boiler is used as an exhaust gas boiler used, for which the hexagonal shape is particularly favorable, as this is usually the case round cross-section of the exhaust pipes adapts very well, so this space can be omitted. The tube groups each have a rhomboid cross-section, which is known per se is, with a tube-free space being provided in the center of the gas cable cross-section can be provided with gas baffles or as a bypass line for the gases can be formed.

Sämtliche Rohrgruppen haben damit völlig gleiche Abmessungen einerseits und füllen andererseits den gesamten Sechseckquerschnitt aus. Das aus den einzelnen Rohrgruppen in die oberen Sammler eintretende Arbeitsmittel ist weitgehend gleichmäßig erwärmt bzw. ist der Dampfanteil weitgehend gleich. Es werden Toträume, die von den Gasen nicht oder nur geringer berührt werden, vermieden. Ebenso erfolgt keine Strähnenbildung. Der im Zentrum vorgesehene freie Raum kann auch für Inspektions- oder Reparaturzwecke dienen.All tube groups thus have completely the same dimensions on the one hand and on the other hand fill the entire hexagonal cross-section. That from the individual Working fluid entering the upper header is largely uniform heated or the proportion of steam is largely the same. There will be dead spaces, which from the gases are not or only slightly touched, avoided. Likewise, there is no Strand formation. The free space provided in the center can also be used for inspection or for repair purposes.

Die den Gaszugquerschnitt ausfüllenden Rohre gehen von jedem zweiten Abschnitt des Verteiler-Sechsecks aus und münden in den darüberliegenden Sammlerabschnitt ein. Die dazwischenliegenden Verteiler- und Sammlerabschnitte, an denen also in den Gasstrom ragende Heizflächen nicht angeschlossen sind, werden vorzugsweise durch gerade durchlaufende Rohre miteinander verbunden, so daß praktisch ein von Rohren gebildeter Mantel den Gaszug umschließen kann.The pipes filling the cross-section of the gas cable go from every second one Section of the distributor hexagon and open into the collector section above a. The distributor and collector sections in between, i.e. where in Heating surfaces protruding from the gas flow are not connected, preferably through straight pipes connected to each other, so that practically one of pipes formed jacket can enclose the throttle cable.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

F i g. 1 ist ein lotrechter Schnitt nach Linie I-1 in F i g. 2; F i g. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kessel; F i g. 3 zeigt eine Abwandlung in der Heizflächenanordnung.gegenüber der Ausführung nach F i g. 1, und F i g. 4 ist ein waagerechter Schnitt durch einen Kessel mit im Zentrum angeordnetem freiem Raum. Das Verteiler-Sechseck wird gebildet von den Rohren la bis 1 f, das Sammler-Sechseck von dekkungsgleich angeordneten Rohren 2, von welchen in der Zeichnung nur die Rohre 2a, 2b und 2f zu sehen sind.F i g. 1 is a vertical section along line I-1 in FIG. 2; F i g. 2 is a horizontal section through a boiler constructed in accordance with the invention; F i g. 3 shows a modification in the heating surface arrangement compared to the embodiment according to FIG. 1, and F i g. 4 is a horizontal section through a boiler with free space in the center. The distribution hexagon is formed by the pipes 1 a to 1 f, the collector hexagon by congruently arranged pipes 2, of which only the pipes 2a, 2b and 2f can be seen in the drawing.

Von den Verteilern 1 b, 1 d, 1 f (F i g. 1 und 2) führen Rohre 3 zu Zwischenverteilern 4, die mit Ab- stand vorn Kesselboden angeordnet sind, um hier einen Feuerraum zu schaffen (Brennerachse 5). Von den Zwischenverteilem 4 gehen die Heizflächenrohre 6 aus, die in Zwischensammler 7 einmünden, welche über Rohre 8 mit den Sammlern 2 verbunden sind. Die aus den Zwischenverteilern 4, Rohren 6 und Zwischensammlern 7 gebildeten Rohrtafeln haben alle völlig gleiche Abmessungen und füllen den sechseckigen Raum vollständig aus. Unterschiedlich sind nur die Längen der Rohre 3 und 8, da benachbarte Rohrtafeln in ihrer Höhe etwas versetzt zueinander angeordnet werden müssen, um den Gasen Ein- und Austritt zu ermöglichen.Distributors 1 b, 1 d, 1 f (F i g. 1 and 2) lead pipes 3 to intermediate manifolds 4, the stand with shut-off front bottom of the vessel are arranged to provide a furnace here (burner axis 5). The heating surface tubes 6 extend from the intermediate distributors 4 and open into intermediate collectors 7 , which are connected to the collectors 2 via tubes 8. The pipe panels formed from the intermediate distributors 4, pipes 6 and intermediate collectors 7 all have exactly the same dimensions and completely fill the hexagonal space. Only the lengths of the pipes 3 and 8 are different, since adjacent pipe panels have to be arranged slightly offset from one another in their height in order to allow the gases to enter and exit.

Anden Verteilerabschnitten la, 1 c, 1 e sind Rohrtafeln nicht angeschlossen. Hier sind von den Verteilüm 1 zu den Sammlern 2 gerade durchlaufende Rohre 9 vorgesehen.Pipe panels are not connected to the distributor sections 1 a , 1 c, 1 e. Here, straight through pipes 9 are provided from the distributor 1 to the collectors 2.

Die Rohrtafeln sind mit ihren lotrechten Ebenen unter einem Winkel von 60' zur Längsachse ihres zugehörigen Verteilerabschnittes angeordnet, erstrekken sich bis zu einer zu ihrem Verteilerabschnitt 1 b, ld, lf Parallelen durch den Mittelpunkt des Sechseckes und bilden Rohrgruppen von rhomboidförmigern Querschnitt.The tube panels are arranged with their vertical planes at an angle of 60 'to the longitudinal axis of its associated manifold section, extend up to a to its distributor portion 1 b, ld, lf parallels through the center of the hexagon and form pipe groups of rhomboidförmigern cross section.

In F i g. 3 ist eine aus Rohrschlangen 10 gebildete Rohrtafel dargestellt, wie sie z. B. in Zwanglaufkesseln Verwendung finden kann. Im übrigen ist der Aufbau im wesentlichen der gleiche, wie zu F i g. 1 und 2 erläutert. Es können hierbei die Zwischenverteiler und -sammler wegfallen.In Fig. 3 is a pipe sheet formed from coils 10 is shown as it is, for. B. can be used in forced circulation boilers. Otherwise, the structure is essentially the same as in FIG. 1 and 2 explained. The intermediate distributors and collectors can be omitted.

F i g. 4 zeigt eine Möglichkeit für die Schaffung eines im Zentrum des Kessels gelegenen freien Raumes unter Verwendung ebenfalls völlig gleicher Rohrtafeln. In diesem Fall werden die Rohrtafeln in ihrer waagerechten Erstreckung etwas vermindert, so daß sie nicht mehr bis zu einer zu ihrem Verteilerabschnitt Parallelen durch den Sechseck-Mittelpunkt reichen. Um dabei dann von Heizflächen nicht ausgenutzte Räume zu vermeiden, werden z. B. von dem unmittelbar mit dem Verteiler ld verbundenen Verteilerabschnitt 1 c ausgehend parallel zu den vom Ab- schnitt 1 d versorgten Rohrtafeln einige weitere Rohrtafeln angeordnet, so daß auf diese Weise im Zentrum des Kessels ein regelmäßiges, von Heizflächen freies Sechseck 11 entsteht.F i g. 4 shows a possibility for creating a free space located in the center of the boiler using the same tube sheets. In this case, the pipe panels are somewhat reduced in their horizontal extension, so that they no longer extend through the hexagon center point as far as a parallel to their distributor section. In order to avoid unused rooms by heating surfaces, z. B. from the immediately ld associated with the distributor manifold section 1 c, starting parallel to the cut on the distance 1 d supplied sheets of tubes disposed some more sheets of tubes so that a regular, formed in this way in the center of the boiler heating surfaces free hexagon. 11

Der Kessel kann von einem zylindrischen Blechmantel umgeben sein. Auch ist es möglich, einige der Heizflächen als überhitzerflächen auszubilden. Zur Verstärkung des Umlaufes können zwischen den oberen Sammlem und unteren Verteilern bei Natururnlaufkesseln Rücklaufrohre vorgesehen sein. Die Lage einer Dampfabscheidetromm el kann beliebig gewählt werden, stehend oder liegend, vorzugsweise je- doch außerhalb des Sechseckquerschnittes. Es kann vorteilhaft sein, eine solche Dampftrommel noch durch Dampfüberströmrohre mit den oberen Saminlern zu verbinden. Isolierung und Ausmauerung erfolgt in der im Kesselbau üblichen Weise.The boiler can be surrounded by a cylindrical sheet metal jacket. It is also possible to design some of the heating surfaces as superheater surfaces. In natural circulation boilers, return pipes can be provided between the upper collector and lower distributor to increase the circulation. The position of a vapor separating drum can be chosen as desired, standing or lying, but preferably outside the hexagonal cross-section. It can be advantageous to connect such a steam drum to the upper laminators by means of steam overflow pipes. Insulation and brick lining are carried out in the usual way in boiler construction.

Claims

Claims: 1. Steam generator, hot water boiler or the like with heated pipes extending from lower distributors forming a regular hexagon and opening into upper collectors also forming a hexagon, which are arranged in a gas flue with a perpendicular flow, the cross section of which they essentially fill, characterized in that the distributor and Samniler hexagons (la to lf, 2a to 2f) are arranged exclusively on the outer circumference of the gas train cross section and the heated tubes (6,10) within the cross section enclosed by the hexagons in a known manner three tube groups each lying at an angle of 60 ' to one another are combined.

2. Steam generator or the like. According to spoke 1, characterized in that the tube groups of known tube sheets with serpentine tubes (10) wound back and forth or with intermediate distributors (4) emanating into intermediate collectors (7) straight tubes ( 6) are formed. 3. Steam generator od. The like. According to claim 1 or 2, characterized in that the lower limit of the tube groups is at a distance above the level of the distributor hexagon and delimits a space free from internals at the top. 4. Steam generator od. The like. According to one of claims 1 to 3, characterized in that the tube groups each have a rhomboid cross-section. 5. Steam generator od. The like. According to one of claims 1 to 4, characterized in that a tube-free space (11) is provided in the center of the gas train cross-section. 6. Steam generator od. Like. According to claim 5, characterized in that the free space (11) is provided with gas baffles. 7. Steam generator od. The like. According to claim 5, characterized in that the free space (11) is designed as a bypass line for the gases. 8. Steam generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that straight pipes (9) are connected to every second distributor section (la, ic, le) and collector section (2a, 2e, 2e). Documents considered: German Patent No. 196 241; Austrian Patent No. 221,695; French patents nos. 1006 491, 1307687.