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Kessel, insbesondere Braupfanne Die Erfindung betrifft einen Kessel,
insbesondere eine Braupfanne, mit einem dampfbeheiztent in das Kesselinnere gewölbten
Boden von vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt.
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Es ist bekannt, die Heizfläche des Kessels in zwei Zonen aufzuteilen,
nämlich in eine mittlere Bodenzone, die stärker beheizt wird, beispielsweise mit
höherem Dampfdruck, und in eine äussere Bodenzone, die weniger stark beheizt wird,
beispielsweise mit einemgeringeren Dampfdruck. Durch diese Aufteilung des Kesselbodens
in zwei konzentrische Zonen wird erreicht, dass in der Mitte des Kessels eine stärkere
Dampfbildung auftritt. Die aufsteigenden Dampfblasen bewirken eine aufsteigende
Strömung in der Mitte des Kessels und eine abfallende Strömung in den Randzonen
des Kessels. Es entsteht so ein kontinuierlicher
Strom der Würze,
der durch Hochsprudeln in der Mitte eine Schaumbildung verhindert. Die Schaumblasen
breiten sich von der Mitte gegen den Umfang zu aus und platzen dabei. Diese bekannte
Braupfanne hat jedoch den Nachteil, dass der Boden nur in der mittleren Zone beheizt
wird und somit der ganze Heizvorgang bis zum Kochen verlängert wird.
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Auf der anderen Seite ist man bestrebt, bei den Braupfannen der bekannten
Art die Wärmeübertragung zu verbessern. Dies ist bei einer bekannten Ausführungsform
dadurch erreicht, dass am Boden des Kessels sich in Strömungsrichtung des Dampfes
verjüngende Heizkanäle angeordnet sind. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes
bleibt in diesen Heizkanälen im wesentlichen Konstant, so dass dadurch eine gleichmässige
Wärmeübertragung erreicht wird. Bei dieser bekannten Ausführungsform strömt jedoch
der Dampf von den Aussenzonen des Kesselbodens in die Mittelzone. Hierbei muss der
Kesselboden nach unten durchgewölbt sein, damit das sich in den Heizkanälen ansammelnde
Kondenswasser in der Mittelzone des Bodens abgeleitet werden kann. Durch diese Ausbildung
des Bodens wird der Strömungsverlauf der Würze im Kessel gegenüber solchen Kesseln,
deren Boden konvex in das Kesselinnere durchgebogen ist, verschlechtert. Der oben
angegebene Nachteil des Schaumkochens kann daher bei dieser bekannten Ausführungsform
nicht vollständig vermieden werden.
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Es ist weiterhin bekannt, bei einer Braupfanne mit einem dampfbeheizten,
in das Kesselinnere gewölbten Boden eine spiralförmige, von der Mittelzone des Bodens
nach den Randzonen hin vom Dampf durchströmte, durch an dem Boden befestigte Halbrohre
gebildete Dampfführung vorzusehen. Diese bekannte Rohrspirale erstreckt sich jedoch
über den ganzen Boden der Braupfanne, so dass sich in der Würze die zur Vermeidung
der Schaumbildung erstrebte Zirkulation nicht einstellt. Eine Schaumbildung ist
daher bei dieser bekannten Ausführungsform nicht zu vermeiden.
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Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführungsform besteht darin,
dass beim Durchlaufen durch die spiralförmige Rohrführung der Dampf allmählich kondensiert,
so dass seine Strömungsgeschwindigkeit zum Rand hin abnimmt. Diese ungleichmässige
Dampfgeschwindigkeit hat jedoch eine ungleichmässige Wärmeübertragung zur Folge.
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Der Anmeldung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten
Nachteile der bekannten Braupfannen zu vermeiden und den Boden der Braupfanne und
die am Boden angeordnete Dampfheizung so auszubilden, dass im Kessel eine Zirkulation
der Würze entsteht, bei der sich in der Mitte eine aufsteigende und in den Randzonen
eine abfallende Strömung bildet, und dass eine gleichmässige Wärmeübertragung vom
Dampf auf die Würze gewährleistet ist, um einen möglichst grossen Wirkunggrad
der
Heizung zu erzielen.
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Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Dampfführung
die Form einer sich in mehrere Arme verzweigenden Spirale aufweist und dass die
Arme sich nur über etwa eine halbe Windung erstrecken und durch sich in Strömungrichtung
des Dampfes verjüngende Halbrohre gebildet sind. Dadurch, dass die Heizspirale sich
in mehrere Arme verzweigt, die sich nur über etwa eine halbe Windung erstrecken,
wird erreicht, dass die Heizrohre in der mittleren Zone des Bodens eng nebeneinanderliegen
und sich zu der Randzone hin immer weiter voneinander entfernen, so dass durch diese
Anordnung der Heizrohre der mittlere Bereich des Bodens wesentlich mehr geheizt
wird als die Randzone, ohne dass dabei eine besondere mit konstruktiven und wärmetechnischen
Schwierigkeiten verbundene Aufteilung in eine Mittel-und eine Randzone erforderlich
wäre. Dadurch, dass dabei gleichzeitig die Spiralarme durch sich in Strömungsrichtung
des Dampfes verjüngende Heizrohre gebildet sind, bleibt die Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes in diesen Heizkanälen im wesentlichen konstant, so dass eine gleichmässige
Wärmeübertragung und damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Heizung erreicht
wird.
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Durch die Kombination dieser an sich neuen Merkmale gemäss der Erfindung
mit Merkmalen der bekannten Braupfannen
wird eine alle bekannten
Braupfannen übertreffende Anordnung geschaffen, Durch den in das Kesselinnere gewölbten
Boden wird eine weitere Forderung der erstrebten Zirkulation der Würze bewirkt und
durch das dadurch gleichzeitig auftretende starke Gefälle der Spiralarme das Abfliessen
des Kondenswasser gefördert.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens können die spiralförmigen
Arme in ein in der Nähe des Randes des Kesselbodens angeordnetes kreisförmiges Sammelrohr
münden. Auch kann die von einer Dampfzuführungsleitung gespeiste Heizrohrspirale
in der Mitte des Kesselbodens
| etwa eine volle Windung eingängig verlaufen und anschließend
; |
| , |
| etwa sechs bis zwölf oder mehr Spiralarme abzweigen, die |
| nach weiteren Windungen in das Sammelrohr münden. |
| Vorzugsweise ist das Sammelrohr an zwei einander gegenüber- |
| liegenden Stellen mit einem Wasserabscheider verbunden, |
| aus dem der nicht kondensierte Dampf mittels einer in |
| dieDampfzuführungsleitung eingeschalteten Ejektorein- |
| richtung angesaugt wird. |
| Der Wasserabscheider ist zweckmässigerweise über eine |
Entspannungseinrichtung mit einem-Kondensatabscheider verbunden, der den bei der
Entspannung anfallenden Dampf
einer am unteren Ende des Kessels
oder ausserhalb des Sammelrohres am Boden des Kessels angeordneten weiteren Heizschlange
zuführt.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Braupfanne
gemäss der Erfindung dargestellt.
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Es zeigt Fig. l eine Ansicht des Bodens der Braupfanne, Fig. 2 einen
Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein Schaltschema.
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An dem konvex in das Kesselinnere gewölbten, einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisenden Boden 1 einer vorzugweise aus Kupfer bestehenden Braupfanne 2 sind
vorzugsweise @ aus Kupfer bestehende Halbrohre 3 unmittelbar mit ihren Rändern 31
an den Kesselboden 1 angeschweißt, Die Halbrohre bilden ein Heizrohrsystem, das
von der Mittelzone des Bodens 1 nach den Randzonen hin vom Dampf durchströmt wird.
Die Heizrohre verjüngen sich dabei in Strömungsrichtung des Dampfes. Das gesamte
Heizrohrsystem weist die Form einer mehrgängigen Spirale auf, die von einem am Rande
des Bodens 1 angeordneten Sammelrohr 4 umschlossen ist. Der Dampf wird über eine
Dampfzuführungsleitung 5 in die innerste Windung der Heizrohrspirale eingeführt.
Vorzugsweise verläuft, wie in Fig. 1 dargestellt, die Heizrohrspirale in
der
Mitte des Kesselbodens I etwa eine volle Windung 32 eingängig und zweigt anschliessend
etwa sechs bis zwölf Spiralarme 33 aby die nach etwa einer weiteren halben Windung
in das Sammelrohr münden, Der Abstand der Heizrohre 3 voneinander nimmt also in
Richtung auf die Randzone des kesselbodens 1 stetig zu, wodurch erreicht wird, dass
die Mittelzone des Kesselbodens stärker angeheizt wirdx als die Randzone und in
dem Kessel eine in der Mitte aufsteigende und am Rand abfallende, eine Schaumbildung
verhindernde Strömung der Würze auftritt.
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Durch die spiralförmige Ausbildung des Heizrohrsystems wird nun erreicht,
dass der in die innere Windung 32 der Heizrohrspirale einströmende Dampf auf seinem
Wege zu dem Sammelrohr 4 eine Kreisbewegung ausführen muss. Diese Kreisbewegung
hat nun eine zentrifugenartige Wirkung. Das schwerere Kondensatwasser setzt sich,
wie in Fig. 2 dargestellt, an den Seitenwänden der Heizrohre ab, so dass der Dampfdurchgang
nicht behindert wird und eine die Wärmeübertragung ver-". \. schlechternde Wasserschicht
an der Wand des Kesselbodens l nicht auftreten kann. Der Dampf berührt also in jedem
Fall unmittelbar den Kesselboden 1.
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Ausserdem wird erreicht, dass das Kondenswasser von dem Dampf leichter
in das Sammelrohr 4 gefördert wird. Dadurch,
dass sich die Halbrohre
nach den Randzonen hin verjüngen, wird ausserdem erreicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes gleichbleibt, da die als Kondensat ausfallende Dampfmenge durch die
Verengung des Querschnittes in Strömungsrichtung ausgeglichen wird.
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Durch die in Fig. 3 dargestellte Schaltung des Heinzrohrsystem kann
noch eine weitere Verbesserung des Heizvorgangs erreicht werden. Insbesondere lassen
sich durch die angegebene Schaltung höhere Dampfgeschwindigkeii ten erreichen, die
die oben angeführte Wirkung des spiralförmigen Verlaufs der Heizrohre noch weiterhin
steigern.
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Der Dampf und das anfallende Kondensat wird aus dem Sammelrohr 4 vorzugsweise
über zwei einander gegenüberliegende Zapfstellen 6 in einen Wasserabscheider 7 geleitet.
Von dem Wasserabscheider 7 wird der Dampf über eine Rückdampfleitung 8 von einer
in die Dampfzuführungsleitung 5 eingeschalteten Ejektoreinrichtung 9 angesaugt und,
mit Frischdampf gemischt, noch ein, al durch die Heizrohrspirale geleitet. Das in
dem Wasserabscheider 7 gesammelte Kondensat wird über eine Ent-
spanneinrichtung 10 in einen Kondensatabscheider 11 geleitet. Der bei der Entspannung
anfallende Dampf
wird aus dem Kondensatabscheider 11 über eine
Leitung 12 einer weiteren am unteren Ende der
Kesselseitenwand oder ausserhalb der Sammelleitung 4 am Rande des Kesselbodens 1
angeordneten Heizschlange 13 zugeführt. In dieser Heizschlange wird nun die Restwärme
des Dampfes ausgenutzt, Der Dampf kondensiert und verlässt mit einer Temperatur
von etwa 1000 die Heizschlange 13 und wird zusammen mit dem in dem Kondensatabscheider
11 angefallenen Kondensat über eine Rückführungsleitung 14 in den Speisewasserbehälter
des Dampfkessels oder unmittelbar in diesen geleitet.
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Durch die besondere Ausbildung des Heizrohrsystems und durch die angegebene
Schaltung wird erreicht, dass die Braupfanne mit Frischdampf von beliebigem Druck
beschickt werden kann, ohne dass irgendwelche Verluste durch Nachverdampfen des
entspannten Kondensats entstehen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin dass man Dampf beliebiger
Spannung verwenden kann, ohne dass die erforderlichen Wandstärken untragbar werden.