DE163137C

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Publication number: DE163137C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Λ*163137 KLASSE 13 δ.Λ * 163137 CLASS 13 δ.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Heizfläche von Wasserrohrkesseln und Speisewasservorwärmern in wirksamerer Weise als bisher zur Übertragung der Wärme auszunutzen. Bekanntlich stellt die Wärmemenge, die in den bekannten Kesseln vom Brennstoff auf das Wasser für die Einheit Heizfläche wirklich übertragen wird, nur einen sehr kleinen Teil derjenigen Wärmemenge dar, welche die Heizfläche zu übertragen imstande wäre. Auch weiß man, daß Verdampfungsvorrichtungen eine 14 bis 50 mal so starke Verdampfung für die Einheit ergeben, als sie in den gebräuchlichen Dampfkesseln zu erreichen ist, woraus zur Genüge erhellt, ein wie weiter Spielraum für die Verbesserung der letzteren bleibt. Über Wärmeübertragung angestellte Versuche haben ferner gelehrt, daß ohne übermäßige Erhitzung des Metalls eine Verdampfung von 270 bis 430 kg Wasser für 1 qm Heizfläche und Stunde in Kesseln möglich ist. Die vorliegende Erfindung dient nun dazu, wenigstens einen Teil jener größeren Verdampfung in Kesseln zu gewinnen.The purpose of the present invention is to provide the heating surface of water tube boilers and feed water preheaters in a more effective way than before for the transfer of heat. As is well known, the amount of heat which in the known boilers is actually transferred from the fuel to the water for the heating surface unit represents a very small part of the amount of heat that the heating surface can transfer would be able to. It is also known that vaporizers operate 14 to 50 times as strong evaporation results for the unit as it does in the usual steam boilers what is to be achieved is, from which it is sufficiently evident, how much scope for improvement the latter remains. Attempts made via heat transfer have also taught that without excessive heating of the Metal evaporation of 270 to 430 kg of water for 1 square meter of heating surface and hour in Boilers is possible. The present invention now serves to reduce at least part of that major evaporation in boilers to win.

Zu diesem Behuf werden durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Einrich_: tung das Wasser und auch die Heizgase bei der Führung durch und um die Wasserrohren in eine Anzahl mehr oder weniger dünner Ströme von mehr bandförmigem Querschnitt zerlegt; ferner wird der Weg, den Wasser und Heizgase längs der Heizfläche nehmen, wie die Zeit, während welcher sie mit der Heizfläche in Berührung stehen, verlängert, während ihre Geschwindigkeit erhöht werden kann, ohne daß die Gesamtausdehnung der Heizfläche eines gegebenen Kessels vergrößert zu werden braucht. Erreicht wird dies dadurch, daß rings um die Wasserrohren ein schraubenförmig gewundener Zug für die Heizgase vorgesehen und innerhalb dieser Röhren das Wasser gleichfalls in schrauben- oder schneckenförmiger Bahn geleitet wird.For this purpose, the device forming the subject of the invention _: the water and also the heating gases are broken down into a number of more or less thin streams of more ribbon-shaped cross-section when guided through and around the water pipes; furthermore, the path that water and heating gases take along the heating surface, such as the time they are in contact with the heating surface, is increased while their speed can be increased without increasing the overall area of the heating surface of a given boiler . This is achieved in that a helically wound train for the heating gases is provided around the water pipes and the water is also conducted in a helical or helical path within these pipes.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen veranschaulicht.The invention is illustrated in several embodiments in the drawing.

Fig. ι zeigt eine Wasserröhre mit innerer Schnecke zur Führung des Wassers und äußerem schraubenförmigen Zuge für die Heizgase.Fig. Ι shows a water pipe with inner Screw for guiding the water and external helical train for the Heating gases.

Fig. 2 veranschaulicht in ähnlicher Darstellung eine andere Form der Wasserführung.Fig. 2 illustrates in a similar representation another form of water flow.

Fig. 3 ist ein wagerechter Schnitt hierzu undFig. 3 is a horizontal section this and

Fig. 4 zeigt einen dem Wasser gleichfalls eine schraubenförmig gerichtete Bewegung erteilenden Einsatz für die Wasserrohren.Fig. 4 shows the water also a helical movement granting use for the water pipes.

Gemäß der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform ist in eine jede Wasserröhre d eine Schnecke e aus dünnem Stahlblech oder anderem geeigneten Metall eingesetzt, und jede Röhre d oder auch immer ein Bündel von mehreren solcher Röhren ist von einem weiteren Rohr/ umschlossen, das mit Schamottesteinen oder anderer feuerfester Masse ausgekleidet ist, und zwar so, daß rund um die Röhre oder das Röhrenbündel d ein schraubenförmiger Zug g für die heißen Gase gebildet wird, durch den sie vorteilhaft entgegengesetzt zu der vom Wasser längs der inneren Schnecke e eingeschlagenen Richtung hindurchströmen. Dieser schraubenförmige Zug g kann aus Schamottesteinen mit sechseckigem oder anders geformtem Grund-According to the embodiment illustrated in FIG. 1, a screw e made of thin sheet steel or other suitable metal is inserted into each water pipe d , and each pipe d or a bundle of several such pipes is enclosed by a further pipe / which is covered with firebricks or other refractory mass is lined, in such a way that around the tube or the tube bundle d a helical train g is formed for the hot gases, through which they flow advantageously opposite to the direction taken by the water along the inner screw e. This helical train g can be made of firebricks with a hexagonal or other shaped base

riß hergestellt werden, und das äußere Rohr f kann alsdann in Fortfall kommen, oder es kann ein wellen- oder zickzackförmiger Durchgang für die Heizgase dadurch geschaffen werden, daß längs des Rohres/ in gewisser Entfernung voneinander radial gerichtete Prell- oder Ablenkplatten eingesetzt werden. Unter Umständen kann man auch den zwischen den Rohren d und f gebildetencrack can be produced, and the outer tube f can then be omitted, or a wave-shaped or zigzag-shaped passage for the heating gases can be created by using radially directed baffle or deflector plates along the tube / at a certain distance from one another. Under certain circumstances, the one formed between the tubes d and f can also be used

ίο schraubenförmig gewundenen Raum für den Wasserumlauf benutzen und die Heizgase durch die innere Röhre d leiten, in welchem Falle die äußeren Rohre aus Metall angefertigt und ι mit metallenen Schnecken ausgestattet und in zweckentsprechender Weise mit der Wasser- und Dampfleitung verbunden sein würden.ίο use the helically wound space for the water circulation and direct the heating gases through the inner tube d , in which case the outer tubes would be made of metal and ι equipped with metal screws and appropriately connected to the water and steam pipes.

Es empfiehlt sich, bei Dampfkesseln das Wasser in den Kesselröhren d aufsteigen zu lassen, während die Flammen und die Verbrennungsgase durch die schraubenförmigen Züge g niederströmen. Infolgedessen trifft das wärmste Wasser auf die heißesten Gase am oberen Ende der Röhren, und der Dampf wird in solcher Weise entwickelt, daß er nur eine äußerst geringfügige Menge Wasser nach dem Dampfsammeiraum mitreißen kann. An Stelle der in die Wasserrohren d eingesetzten Schnecke e kann man sich, wie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht, einer inneren Röhre j von kleinerem Durchmesser als d bedienen, von welcher Ringe oder Bunde A-gegen die Wandung der Wasserröhre d schräg nach unten vorragen, wodurch das Wasser in dünner, bandförmiger Schicht gegen die. Innenwandung der Wasserröhre d geleitet wird. Eine Düse oder Brause / (Fig. 2) am Einflußende breitet das Wasser zuerst über die Rohrwandung aus, und die innere Röhre j wiederholt diesen Vorgang vermöge ihrer Bunde k. Unterhalb der letzteren befinden sich öffnungen m, durch die der entwickelte Dampf in die Röhren j entweichen kann, um durch diese sich in den Düsen / fortsetzende Röhren in den Dampf raum zu gelangen. Die Wasserrohren d sind wie bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1) von in Fig. 2 nicht dargestellten schraubenförmigen Zügen f g umgeben, doch steigen in diesem Falle die Gase rings um die Röhren d nach oben, während das Wasser nach unten fließt.In the case of steam boilers, it is advisable to let the water rise in the boiler tubes d while the flames and the combustion gases flow down through the helical channels g. As a result, the hottest water meets the hottest gases at the top of the tubes and the steam is developed in such a way that it can entrain only an extremely small amount of water to the steam collecting space. Instead of the screw e inserted into the water pipes d , one can, as illustrated in FIGS. 2 and 3, use an inner tube j of a smaller diameter than d , from which rings or collars A are inclined downward against the wall of the water pipe d protrude, causing the water in a thin, band-shaped layer against the. Inner wall of the water pipe d is passed. A nozzle or shower / (Fig. 2) at the inlet end spreads the water first over the pipe wall, and the inner pipe j repeats this process by virtue of its collar k. Below the latter there are openings m through which the developed steam can escape into the tubes j in order to get through these in the nozzles / continuing tubes into the steam space. As in the first embodiment (FIG. 1), the water pipes d are surrounded by helical trains fg , not shown in FIG. 2, but in this case the gases rise upwards around the pipes d while the water flows downwards.

Bedient man sich der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, so kann auf der Innenseite der Wasserrohren d ein schraubenförmig verlaufender Streifen angebracht und darin ein glattes Rohr_/ so eingesetzt werden, daß ein enger schraubenförmiger Durchgang entsteht, durch den das Wasser hindurch muß.If the arrangement shown in FIG. 2 is used, a helical strip can be attached to the inside of the water pipes d and a smooth pipe / can be inserted into it so that a narrow helical passage is created through which the water must pass.

Das innere Rohr/ kann gelocht sein, um den Dampf entweichen zu lassen, oder auch ohne Lochungen verwendet werden. Auch kann die schraubenförmige Bahn für das Wasser dadurch geschaffen werden, daß der erwähnte Streifen um das innere Rohr k gewunden wird.The inner tube / can be perforated to allow the steam to escape, or it can be used without perforations. Also, the helical path for the water can be created by winding the aforementioned strip around the inner tube k.

Anstatt im Innern der Röhren d ihrer ganzen Länge nach die Röhren/ anzuordnen, kann man sie, wie aus Fig. 4 ersichtlich, am oberen Ende mit einem Einsatz /' ausrüsten, dessen Außenfläche an oder unterhalb der Stelle, wo das Wasser in die Röhren d eintritt, voluten- oder schraubenförmige Einschnitte r aufweist. Hierdurch wird der in der Röhre d niedersinkenden Wassersäule eine schraubenförmig drehende Bewegung erteilt, während der entwickelte Dampf durch die Mitte dieser hohlen Wassersäule aufsteigt und durch die hohle Kappe I¹ in den Dampfraum entweicht.Instead of arranging the tubes / 'inside the tubes d along their entire length, one can, as can be seen from FIG d enters, has volute or helical incisions r. As a result, the water column sinking in the tube d is given a helical rotating movement, while the developed steam rises through the center of this hollow water column and escapes through the hollow cap I ¹ into the steam space.

Alle die oben beschriebenen Ausführungsformen können ohne Schwierigkeit sowohl für stehende als auch für wagerecht oder schräg liegende Wasserrohren Anwendung finden. Bei liegenden Röhren, wo das Wasser nicht unter dem Einfluß der Schwere sinken würde, müßte es durch eine gewöhnliche Zirkulationspumpe in Umlauf gesetzt werden, um ihm die zur erfolgreichen Wärmeübertragung erforderliche Geschwindigkeit zu erteilen. Auch · bei senkrecht stehenden Röhrenkesseln kann man sich einer Zirkulationspumpe behufs Beschleunigung des Wasserumlaufs bedienen.All of the embodiments described above can be used without difficulty for both vertical as well as horizontal or inclined water pipes are used. In horizontal pipes where the water would not sink under the influence of gravity, it would have to be circulated to him by an ordinary circulation pump to give the speed necessary for successful heat transfer. Even · In the case of vertical tubular boilers, a circulation pump can be used Operate acceleration of the water circulation.

Dieselben Röhren können für Speisewasservorwärmer benutzt werden, wo anstatt der Abgase von der Feuerung Dampf zur Beheizung verwendet wird. In diesem Falle wird der Dampf in der einen oder anderen Richtung entweder in die äußere oder die innere Röhre geleitet, während das Wasser sich in der verbleibenden Röhre befindet.The same tubes can be used for feed water preheaters, where instead of the Exhaust gases from the furnace steam is used for heating. In this case, the steam is in one way or another Direction passed into either the outer or the inner tube while the water is in the remaining tube.

Claims

Patent claim:

Water tubes in the water tube boilers and pre-heaters, characterized in that the ring is provided around the water pipes of conventional dimensions, a helically wound train for the heating gases and at the same time within the water tubes just one such train for the water to ¹¹ Q for the purpose, both the heating gases such as water at the guide around and through the tubes to be broken down into streams of more ribbon-shaped cross-section in order to achieve improved heat transfer.

1 sheet of drawings.