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Dampferzeuger mit Bandagen für die von Rohren verkleideten Wände Die
Erfindung bezieht sich auf Dampferzeuger mit von Rohren verkleideten Wänden im Feuerraum
und/oder anschließenden Gaszügen und mit an deren Außenseite über die Höhe der Wände
verteilten, um diese herumgeführten Bandagen aus Hohlkörpern, durch die Wasser von
annähernd gleichem Druck und annähernd gleicher Temperatur wie in den Wandrohren
strömt.
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Die Feuerräume und häufig auch die Gaszüge von neuzeitlichen Dampferzeugern
sind von Rohrwänden umgeben, deren Rohre möglichst dicht aneinandergelegt bzw. auch
unmittelbar miteinander verschweißt sind, so daß die Wände nach außen nur eine leichte
Isolierung benötigen. Rohrwände mit Isolierung können dabei ohne ein besonderes
Gerüst an der Kesselhauskonstruktion aufgehängt sein. Bei großen Kesseln haben die
Wände jedoch beachtliche Abmessungen in Breite und Höhe, und es ist notwendig, diese
Wände gegen Innendruck zu verstärken. Der Innendruck tritt z. B. bei Kesseln mit
überdruckfeuerung auf; er kann aber auch z. B. durch explosionsartige Verbrennungen
entstehen. Unter diesem Innendruck werden die Wände von nach außen gerichteten Belastungen
beansprucht, die gerade bei großen Flächen schwerwiegende Folgen für die Rohrwände
und die Isolierung mit sich bringen können.
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Um diesen Innendruck und die damit verbundenen Wirkungen auf die Wände
abzufangen, hat man um die Rohrwände Bandagen herumgelegt, die aus Eisenträgern
gebildet sind. Diese Eisenträger haben jedoch eine andere Temperatur als die von
ihnen umfaßten und mit ihnen häufig verbundenen Rohre, so daß unterschiedliche Dehnungen
auftreten, die bei großen Kesseln dann wieder recht beträchtlich sein können. Um
diesen unterschiedlichen Dehnungen zu begegnen, hat man von komplizierten Konstruktionen
Gebrauch gemacht, die nicht nur schwierig und teuer in der Herstellung sind, sondern
auch eine große Erhöhung des Gesamtgewichtes des Dampferzeugers, zusätzliche mechanische
Belastungen für die Wandrohre und besondere Probleme für die Abdichtung des Kessels
mit sich bringen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Dampferzeuger zu schaffen,
dessen großflächige Wände gegen Innendruck versteift sind, wobei eine Abdichtung
gegen Gasdurchtritt durch die Isolierung gewährleistet ist und die unter der Beheizung
auftretenden Dehnungen in Rohrwänden und Stahlgürteln annähernd gleich sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird für einen Dampferzeuger der eingangs
genannten Gattung vorgeschlagen, daß die Bandagen als den jeweiligen Zug oder die
jeweiligen Züge umschließende, in sich geschlossene Ringe ausgebildet sind, gegen
welche die Wandrohre abgestützt sind.
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Zum Stand der Technik wurde ein Dampferzeuger bekannt mit von Rohren
verkleideten Wänden,- die den Feuerraum umschließen, wobei aber die anschließenden
Züge von gemauerten Wänden umgeben sind. In den vier Ecken des Feuerraumquerschnitts
sind Standrohre angeordnet, von denen jeweils zwei durch Querrohre miteinander verbunden
sind, und zwar so, daß die Querrohre in gegenüberliegenden Wänden auf gleicher Höhe
liegen, jedoch unterschiedlich hoch zu den Rohren der senkrecht zur betreffenden
Wand stehenden Wände. Die Querrohre haben die Aufgabe, eine Entmischung von Dampf
und Wasser zu gestatten. Hierzu sind die beheizten Wandrohre in Gruppen unterteilt,
und die Austrittsenden einer tiefer liegenden Gruppe sind an ein Querrohr angeschlossen,
von dem die Eintrittsenden der nächsthöheren Gruppe abgehen. Weiterhin sind Dampfabströmrohre
an jedem Querrohr angeschlossen, die außerhalb der Wände zur Trommel führen. Die
Querrohre dienen hierbei nicht der Versteifung der Wandrohre, sondern der Dampfabscheidung.
Sie umschließen auch den Zug bzw. Feuerraum nicht ringförmig, denn sie liegen in
verschiedenen Höhen in aneinander anschließenden Wänden. Ferner werden durch den
verschieden hohen Anschluß der Querrohre an einem Standrohr auf dieses Kräfte ausgeübt,
die in ihrer Richtung stufenweise jeweils um 90° verschieden wirken, d. h., das
Standrohr unterliegt einer ständigen Verdrehungsbeanspruchung. Da diese Verdrehungsbeanspruchung
sich umgekehrt wieder auf die Querrohre auswirkt, kann von einer versteifenden Wirkung
der Querrohre auf die Wandrohre nicht die Rede sein.
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Weiterhin wurde eine Halterung für die Kühlrohre von Feuerraumwänden
an einem Siederohr bekannt, das in Zickzackform über die jeweilige Wand verläuft
und
an welchem die Wandrohre in Abständen gehalten sind. Das Zickzackrohr ist jedoch
nicht dazu geeignet, großflächige Wände gegen Innendruck bei Wahrung der Abdichtung
gegen Gasdurchtritt zu versteifen, da eine versteifende Wirkung nicht ausgeübt wird.
Auch ist das Zickzackrohr an den Umkehrspitzen, d. h. an den Ecken des Zugquerschnittes,
mit dem Kesselgerüst verbunden, so daß also gerade an diesen Stellen eine Versteifung
gegen Innendruck nicht vorhanden ist.
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Demgegenüber wird durch den Erfindungsgegenstand erreicht, daß die
Bandagen jeweils ringförmig die Wände des jeweiligen Zuges umschließen und daß die
Bandagen und die Wandrohre sich annähernd in gleichem Maß ausdehnen. Damit ist es
auch möglich, die Wandrohre unmittelbar mit den Bandagen zu verbinden. Die bisher
üblichen, eine Verschiebung der Wandrohre zu den Bandagen ermöglichenden Verbindungen
entfallen, wie auch eine Verschiebung der Bandagen gestattende Verbindungen unnötig
sind. Die von Wasser durchströmten Bandagen werden mit Rücksicht auf den Innendruck
vorteilhaft aus Rohren hergestellt; jedoch kann auch die Verwendung von Vierkantkästen
in manchen Fällen zweckmäßig sein.
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Die Bandagen selbst werden vorzugsweise mit Abstand zu den Wandrohren
angeordnet und über Stege mit diesen verbunden. Der zwischen den Bandagen und den
Wandrohren liegende Raum wird dann mit Isolierstoff ausgefüllt.
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Die die Bandagen bildenden Hohlkörper können durch eingeschweißte
Stege versteift werden, um so ihre mechanische Belastbarkeit zu erhöhen und den
freien Durchflußquerschnitt zu vermindern.
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übereinanderliegende Bandagen können durch geneigt zu den Bandagen
oder diagonal zu den zwischen den Bandagen liegenden Wandflächen angeordnete Streben
miteinander verbunden sein, wobei diese Streben in den Wasserumlauf eingeschaltet
sein können. Auch ist eine lotrechte Abstützung der einzelnen Bandagen gegeneinander
möglich. Hierdurch kann eine standfeste Konstruktion von Bandagen und dazwischenliegenden
Streben erreicht werden, die zum Tragen der Wände herangezogen werden kann.
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Die Bandagen können auch durch lotrechte Anker miteinander verbunden
sein, wobei die Anker aus Rohren oder aus Trageisen gebildet sein können, die von
wasserdurchströmten Rohren umschlungen sind. Eine federnde Aufhängung der Bandagen
an den lotrechten Ankern ist von Vorteil. Auch ist es möglich, von beiden Arten
dieser Verbindungen der Bandagen untereinander Gebrauch zu machen, so daß z. B.
von einem Traggerüst aus ein Teil der Bandagen hängend und der andere Teil nach
oben, sich gegenseitig abstützend, angeordnet wird. Es kann dadurch die Möglichkeit
geschaffen werden, daß der Dampferzeuger nach oben und unten sich ausdehnen kann.
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Ein wesentlicher Vorteil derartiger Bandagen liegt darin, daß diese
auch beheizt sein können. Es ist damit möglich, einen an den Feuerraum anschließenden
Gaszug mit dem Feuerraum Wand an Wand zu legen, wodurch nicht nur der Platzbedarf
geringer wird, sondern auch an Ummantelung und Isolierung gespart werden kann und
die Abstrahlungsverluste vermindert werden. Die in dem anschließenden Gaszug liegenden
Abschnitte der Bandagen können dann noch als Auflager für Nachschaltheizflächen
dienen.
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Die Wandrohre des Dampferzeugers können durch zwischengefügte Rundeisen
od. dgl. dichtgestellt sein, oder sie können z. B. aus Flossenrohren gebildet sein.
Eine hinter den Rohren liegende Blechhaut kann zur Abdichtung von Vorteil sein.
Die Isolierung selbst wird außen ebenfalls von einer Blechhaut verkleidet, die ebenfalls
an den Bandagen befestigt werden kann.
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Umschließen die von den Bandagen zu versteifenden Wände einen Raum
viereckigen Querschnitts, so werden die lotrechten Traganker vorzugsweise an den
Ecken des viereckigen Querschnitts angeordnet.
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Von Vorteil ist es auch bei viereckigem Querschnitt, die Bandagen
in horizontaler Ebene auszubiegen, etwa in Form einer Kettenlinie mit größter Ausbiegung
in der Mitte der jeweiligen Wand, wodurch deren Widerstandsmoment wesentlich erhöht
werden kann. Lotrechte Verbindungsstreben werden ebenfalls vorzugsweise in der Mitte
der Wand angeordnet, wobei diese, wenn sie wasserführend sind; exzentrisch mit den
Bandagen verbunden werden können.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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F i g. 1 ist ein lotrechter Längsschnitt durch einen Dampferzeuger
mit Feuerraum und diesem benachbarten. Gaszug nach der Linie I-I in F i g. 2; F
i g. 2 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 11-I1 in F i g. 1; F i g. 3 zeigt
einen Wandausschnitt des Feuerraumes (von innen gesehen), F i g. 4 die Außenansicht
eines Feuerraumwandausschnittes einer weiteren Ausführungsform; F i g. 5 ist ein
waagerechter Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4; F i g. 6 bis 11 zeigen Einzelheiten
der Bandagenausführung.
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Der Feuerraum 1 des Dampferzeugers ist von dicht an dicht liegenden
bzw. miteinander verbundenen Rohren 2 umschlossen, die von unteren Verteilern 3
ausgehen und in obere Sammler 4 bzw. die Trommel 5 münden. Der Feuerraum 1 wird
von den Brennern 6 beheizt. Ferner weist der Dampferzeuger eine Überhitzerheizfläche
7, eine nachgeschaltete Heizfläche 8 und im Gaszug 9 weitere Heizflächen 10 auf.
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Die von den Rohren 2 gebildeten Wände sind durch Bandagen 11 versteift,
die in den Beispielen aus Rohren gebildet sind. An Stelle von Rohren könnten z.
B. auch Kästen viereckigen Querschnitts verwendet werden. Diese Bandagen 11 sind
von Wasser von annähernd gleichem Druck und annähernd gleicher Temperatur durchströmt
wie die Wandrohre 2, so daß sich eine Dehnung in gleichem Maß ergibt. über die Höhe
der zu versteifenden Wand sind mehrere Bandagen 11 waagerecht liegend angeordnet,
deren Abstände zueinander nicht unbedingt gleich zu sein brauchen, sondern nach
den Erfordernissen hinsichtlich der zu erwartenden Belastungen gewählt werden können.
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Die Bandagen können im Wasserfluß hintereinandergeschaltet sein, wofür
die Verbindungsleitungen elastisch gehalten werden. Als Verbindungsleitungen können
diagonal über einzelne Wandflächen verlaufende Streben 15 dienen (F i g. 3), die
an ihren Anschlußstellen an die Bandagen 11 noch besonders verstärkt werden, z.
B. durch Winkel 16. Die Verbindung der einzelnen Bandagen 11 kann auch durch lotrechte
Rohre 17 (F i g. 4 und 5) geschehen, wobei diese Rohre 17 vorzugsweise exzentrisch
mit den Bandagen 11 verbunden werden.
Die Bandagen 11 können
mit Abstand zu den Wandrohren 2 angeordnet sein, wobei über Blechstege 21 (F i g.
7, 8 und 10, 11) eine gegenseitige Abstützung erfolgt. Bei großen Abständen zwischen
den Wandrohren und den Bandagen oderkund bei einer Ausbiegung der Bandagen, wie
z. B. in F i g. 5 gezeigt, ist es von Vorteil, die Blechstege 21 zu schlitzen (F
i g. 8), um deren Nachgiebigkeit etwas zu begünstigen.
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Die Bandagen 11 können durch eingeschweißte Stege 22 mechanisch verstärkt
werden, wobei sich die Lage des Steges nach der zu erwartenden mechanischen Belastung
richtet. Zugleich wird damit eine Verringerung des freien Durchflußquerschnittes
erreicht, und es kann die Wandstärke der Bandagen, die maßgeblich mit ist für die
Dehnung, verringert werden.
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In F i g. 1 und 2 ist noch gezeigt, daß die Bandagen auch unmittelbar
mit den Wandrohren verbunden sein können. Ferner lassen diese Beispiele erkennen,
daß der bisher übliche freie Raum zwischen Feuerraum 1 und Gaszug 9 wegfällt, da
die Bandagen 11 beheizt werden können. Zugleich dienen diese als Auflager für nachgeschaltete
Heizflächen 10.
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Der Dampferzeuger kann, wie in F i g. 1 schematisch dargestellt, als
Zwanglaufdampferzeuger betrieben werden, und es kann vorteilhaft sein, das die Bandagen
durchströmende Wasser erst in einer Wärmefläche 23, die ein Teil der Wandauskleidung
sein kann, auf annähernd Siedetemperatur zu bringen. Die Erfindung ist jedoch auch
für Naturumlauf-Dampferzeuger anwendbar, wobei die Bandagen über beheizte Steigrohre
mit unteren Verteilern und oberen Sammlern verbunden werden, so daß durch die Beheizung
der Steigrohre eine Pumpwirkung durch die Bandagen erzeugt wird.