DE252040C

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Publication number: DE252040C
Application number: DENDAT252040D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 13«. GRUPPE

Die Erfindung betrifft eine Schiffskesselanlage mit Ober- und Unterkessel und beide verbindenden engen Wasserröhren, die in mehreren, in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Heizzügen liegen. Die Erfindung bezweckt,, einen für die Praxis brauchbaren engrohrigen Wasserröhrenkessel zu schaffen, der hochüberhitzten Dampf von hoher Spannung (bis 6o Atmosphären und darüber) zu erzeugen vermag.

ίο Bei den erstrebten Spannungen ist die Siedetemperatur des Wassers erheblich höher als bei den bisher üblichen Spannungen. Sie beträgt beispielsweise bei 6o Atmosphären 273 ° C, gegenüber 200⁰C. bei 15 Atmosphären. Dazu kommt, daß sich bei den hohen Spannungen der "Wasserumlauf bedeutend verringert. Der Wasserumlauf wird bekanntlich hauptsächlich durch die bei der Verdampfung aufsteigenden Dampfbläschen hervorgerufen. Das Volumen dieser Dampfbläschen wird aber bei der gleichen Gewichtsmenge des verdampften Wassers/infolge der Zusammendrückbarkeit des Dampfes mit steigender Spannung bedeutend geringer. Damit nimmt naturgemäß auch der Einfluß der Dampf Wäschen auf den Wasserumlauf ab. Bei 60 Atmosphären ist der Wasserumlauf nur noch etwa halb so groß wie bei 15 Atmosphären. Die höhere Temperatur des Dampfwassergemisches und die große Verminderung des W^asserurnl^auf^es vereinigen sich, um die Kühlwirkung des Kesselwassers auf die Röhren bedenklich herabzusetzen. Die Röhren werden daher unter sonst gleichen Verhältnissen bei den erstrebten hohen Spannungen bedeutend stärker als bei den bisher üblichen angestrengt; auch tritt eine Gefährdung der Röhren schon bei einer geringeren Uberheizung der Rohrwandungen auf. Man muß daher, um die Röhren nach Möglichkeit zu schonen, im ersten Heizzug; wo auch die strahlende Wärme wirksam ist, die Beheizung sehr milde halten, d. h. man muß den ersten Heizzug sehr weit halten und eine große Heizfläche hineinlegen. Auch für die Dampfüberhitzung ist die höhere Spannung von Bedeutung. Jedoch ergeben sich hier andere Forderungen als bei der Dampferzeugung. Da, wie oben schon bemerkt, bei den erstrebten hohen Spannungen die Sättigungstemperatur des Dampfes sehr hoch liegt, so muß man, um einen genügenden Wärme-Überschuß zu erzielen, auch mit der Überhitzung höher als^ bisher gehen, nämlich auf 400° und mehr. Dies erhöht naturgemäß die Gefahr des Erglühens der Uberhitzerröhren. Ein Erglühen der Röhren muß aber, da wegen der hohen Spannung die Möglichkeit des Reißens besonders naheliegt, auf alle Fälle vermieden werden. Es muß daher Sorge getragen werden, daß die Heizgase nicht zu heiß an den Überhitzer herantreten, was durch Vorlegen einer großen Kesselheizfläche erreicht werden kann. Die Verwendung derart abgekühlter Heizgase macht aber, wenn man den Überhitzer im Verhältnis zu den übrigen Kesselteilen nicht unzulässig groß machen will, eine intensive Beheizung des Überhitzers notwendig. Während man also im ersten Heizzuge eine möglichst geringe Geschwindigkeit der Heiz-

(2. Auflage, ausgegeben am 2β. November

gase erstreben muß, ist für den Überhitzer eine möglichst große Geschwindigkeit derselben erforderlich.

Schließlich ist noch zu erwägen, daß die den Überhitzer verlassenden Heizgase infolge der durch die hohe Spannung bedingten hohen Temperaturen noch so heiß sind, daß ihr sofortiger Austritt in den Schornstein selbst für Schiffe höchst unwirtschaftlich wäre. Es ist

ίο daher notwendig, sie anderweitig nutzbringend zu verwerten. Zur Erzeugung von Wasserdampf sind sie jedoch wegen der hohen Siedetemperatur kaum mehr geeignet.

Aus diesen Erwägungen heraus ist der Erfindung gemäß die Anordnung getroffen, daß die zur Dampferzeugung bestimmten Wasserrohren in der Hauptsache im ersten Heizzuge untergebracht sind, und daß im zweiten und den folgenden Heizzügen hintereinander ein Überhitzer und ein Vorwärmer angeordnet sind, wobei der erste Heizzug aus zwei in den gemeinsamen zweiten Heizzug einmündenden Parallelzügen besteht, die je einen großen Eintritts^· und einen engeren Austrittsquerschnitt für die Heizgase besitzen, um eine möglichst milde Befeuerung zu ermöglichen.

Die Röhren gehen von zwei zu beiden Seiten der Feuerung befindlichen Unterkesseln aus,

. und der Heizgasstrom ist quer zur Längsrichtung der Ober- und Unterkessel durch den Kessel hindurchgeführt.

Die Anordnung zweier Heizzüge über der Feuerung gestattet die Unterbringung einer sehr großen Zahl von Wasserrohren, so daß selbst bei starker Anstrengung eine milde Beheizung des ersten Heizzuges gewährleistet ist. Zweckmäßig ist es, alle zur Dampf erzeugung bestimmten Wasserrohren in den ersten Heizzug zu verlegen. Es empfiehlt sich dabei, den Parallelzügen hohe Eintrittsöffnungen zu geben bzw. sie nach der Feuerung zu ganz offen zu halten, um die schädliche Stichflammenbildung beim Eintritt der Gase in die Parallelzüge nach Möglichkeit zu mildern. Auch die Anordnung, daß der Heizgasstrom quer zur Längsrichtung der Ober- und Unterkessel gerichtet ist, wirkt auf eine milde Beheizung günstig ein. Denn sie ermöglicht es, daß die Heizgase von jeder Stelle des Rostes aus unmittelbar in den darüberliegenden Teil der Heizzüge eintreten können. Die Heizgase brauchen sich daher nicht an einzelnen Stellen zusammenzudrängen, wie es der Fall ist, wenn der' Heizgasstrom parallel zur Längsrichtung der Ober- und Unterkessel gerichtet ist, oder mit anderen Worten, wenn die Heizgase durch eine am Ende des Rostes gelegene öffnung in die Heizzüge eintreten. Die gewählte Richtung des Heizgasstromes gibt außerdem die Gewähr, daß sämtliche Wasserrohren der Heizzüge gleichmäßig beheizt werden, was für die geforderte milde Beheizung von größter Bedeutung ist. Würde man die Heizgase par-. allel zur Längsrichtung der Ober- und Unterkessel fließen lassen, so würden die am Eingang der Heizzüge liegenden Wasserrohren erheblich mehr als die am Ende der Heizzüge liegenden angestrengt werden.

Die große, im ersten Heizzug untergebrachte Heizfläche bietet genügende Sicherheit dafür, daß die Heizgase auf die für den Überhitzer erwünschte niedrige Temperatur abgekühlt werden. Andererseits bewirkt die Einschnürung, welche die Heizgase der beiden Parallelzüge beim Durchgang durch den Überhitzerzug erleiden, eine wesentliche Geschwindigkeitserhöhung der Heizgase, so daß die Beheizung des Überhitzers bei mäßigen Abmessungen des letzteren intensiv wird. Was oben über die Wirkung der Richtung des Heizgasstromes quer zur .Längsrichtung der Ober- und Unterkessel gesagt ist, trifft für den Überhitzer, in erhöhtem Maße zu. Denn beim Überhitzer ist eine Uberheizung einzelner Röhren wegen der geringen Kühlwirkung des überhitzten Dampfes und der höheren Temperatur desselben besonders gefährlich.

Die auf den Überhitzer folgende Heizfläche wird zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers verwendet und gewährleistet eine tiefe Ausnutzung der Heizgase.

Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt, Fig. 2 einen Teilschnitt nach 2-2 der Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Die dargestellten Beispiele sind gemäß der Erfindung für Schiffszwecke bestimmt. Der in Fig. ι und 2 dargestellte Kessel besteht aus drei Oberkesseln A₁A¹ und A² und drei Unterkesseln B, B¹ und B², die durch Wasserrohren C miteinander verbunden sind. Die Unterkessel sind durch Roste R und R¹ voneinander getrennt. Die Heizzüge sind durch aus Wasserrohren bestehende Rohrwände D gebildet und stehen durch Kanäle E mit dem Schornstein in Verbindung. Sie sind so angeordnet, daß der Heizgasstrom quer zur Längsrichtung der Unter- und Oberkessel durch die Heizzüge hindurchgeht. Der Deutlichkeit wegen sind die Rohrwände D auf der Zeichnung durch Schraffur hervorgehoben. Zwischen den Oberkesseln sind Abschlußplatten F angeordnet," die sich über die ganze Tiefe des Kessels erstrecken. Diese Abschlußplatten sind mit Durchbrechungen G versehen, über denen flache Schieber H liegen, die durch eine Zugstange / hin und her bewegt werden können.

Es soll nun zunächst die in Fig. 1 rechts

Claims

gelegene Kesselhälfte näher beschrieben werden. Die vom Rost R¹ aufsteigenden Heizgase teilen sich in zwei; Ströme, von denen der eine den Heizzug K und der andere den Heizzug L durchfließt. Die Heizzüge K und L bilden zusammen den ersten Heizzug des Kessels und enthalten alle zur Verdampfung bestimmten Wasserröhren der rechten Kesselhälfte. Beim Austritt aus den Zügen K und L

ίο vereinigen sich die Heizgasströme und durchströmen den verhältnismäßig engen zweiten . Heizzug M. In diesem ist der Überhitzer untergebracht. Der Überhitzer besteht aus einem durch eine Längswand in zwei Kammern geteilten zylindrischen Gefäß N und aus U-förmig gebogenen Röhren O, welche die beiden Kammern verbinden. Die Röhren O laufen parallel zu den Wasserröhren des Kessels. Der Überhitzer schließt sich also in seiner

ao Form organisch an die übrigen Kesselteile an. Das Dampf gefäß N, das wegen seines größeren Durchmessers und wegen der Verbindungsstellen mit den Röhren besonders gegen zu hohe Temperaturen geschützt werden muß, liegt im kältesten Teil des Heizzuges. Der dritte Heizzug P nimmt die Röhren des Vorwärmers auf. Letzterer besteht aus Röhren Q, die einen im Unterkessel B² abgeteilten Räum S mit dem Oberkessel A^%. verbinden.

Die Gesamtanordnung des Kessels und die Verteilung der Heizfläche sind derart, daß der Überhitzer nicht nur bei normalem Betriebe, sondern auch bei forciertem Betriebe und beim normalen Anheizen · gegen zu große Überhitzung ausreichend geschützt ist. Die höhere Temperatur der Heizgase bei forciertem Betriebe wird zum Teil dadurch wieder ausgeglichen, daß der Dampf infolge der erhöhten Dampfentnahme die Uberhitzerröhren O mit größerer Geschwindigkeit durchströmt, d. h. die Rohr wände intensiver kühlt. Beim normalen Anheizen ist eine Gefahr für den Überhitzer nicht vorhanden, da die demselben vorgelagerte, verhältnismäßig große Heizfläche den Heizgasen beim Anheizen mehr Wärme als bei normalem Betriebe entzieht. Beim forcierten Anheizen dagegen öffnet man durch einen Zug an der Stange I die Durchbrechungen G der Abschlußplatten F, so daß kalte Luft von außerhalb des Kessels durch die Öffnungen G hindurchtreten kann. Dies hat zur Folge, daß sich die Heizgase beim Austritt aus dem ersten Heizzuge mit kalter Luft mischen und so abgekühlt in den Ubefhitzer eintreten. .·..

Die linke Kesselhälfte unterscheidet sich von der soeben beschriebenen nur dadurch; daß der Überhitzer und der Vorwärmer eine etwas andere Form haben. Der Überhitzer ist statt mit U-förmigen Röhren mit solchen von Schlangenform versehen. Die Vorwärmerröhten Q sind an ihrem unteren Ende mit einem von dem Unterkessel B unabhängigen zylindrischen Wassergefäß T verbunden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, das in seinem allgemeinen Aufbau der linken Seite des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles entspricht, ist der zweite, den Überhitzer aufnehmende Heizzug M oberhalb des Überhitzers mit einer Klappe U versehen. Der Vorwärmer enthält zwei ungleich weite Züge V und X, von denen der engere, dem Überhitzer zunächstliegende Zug V mit dem Uberhitzerzug an beiden Enden in Verbindung steht, während er mit dem Zuge X nur an seinem unteren Ende verbunden ist. Die Klappe Ü ist so angeordnet, daß sie in der einen Endstellung den Uberhitzerzug. und in der anderen Endstellung den Zug V gegen das Durchströmen der Heizgase abschließt. Bei. forciertem Anheizen wird die Klappe U in die mit gestrichelten Linien gezeichnete Lage gebracht, so daß der Uberhitzerzug M vollständig geschlossen ist. In diesem Falle strömen die gesamten Heizgase aus dem ersten Heizzug unmittelbar in den Zug 7 und von dort in den Zug X. Durch Einstellen der Klappe in eine Zwischenstellung hat man, es in der Hand, die Uberhitzungstemperatur nach Belieben zu regeln. Der Heizzug V kann von Wasserröhren gänzlich freigehalten werden. Jedoch empfiehlt es sich, wie dargestellt, einen Teil der Wasserröhren des Vorwärmers hineinzulegen.

Außer den beschriebenen Ausführungsformen gibt es zahlreiche andere Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung. Beispielsweise können im ersten Heizzuge die die beiden Parallelzüge trennenden Rohrwände D ganz fortgelassen oder .auf eine einzige Rohrwand beschränkt werden. Ferner ist die Erfindung auch für stationäre Kessel verwendbar.

Paten τ-Ansprüche:

i. Schiffskesselanlage mit Ober- und Unterkessel und beide verbindenden engen Wasserröhren, die in mehreren, in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Heizzügen liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der die zur Dampferzeugung bestimmten Wasserröhren aufnehmende erste Heizzug aus zwei Parallelzügen besteht, die je einen großen Eintritts- und einen engeren Austrittsquerschnitt haben, durch den die Gase in einen gemeinsamen zweiten Heizzug einmünden, und deren Röhren von zwei zu beiden Seiten der Feuerung befindlichen Unterkesseln ausgehen, während in den folgenden Heizzügen ein Überhitzer und ein aus Röhren bestehender, von den Heiz- 120.

gasen bestrichener Vorwärmer vorgesehen sind, zum Zwecke, die dauernde Erzeugung von hochgespanntem und , überhitztem Dampf für Schiffskessel sowohl unter Inanspruchnahme möglichst geringen Raumes als auch unter zweckmäßigster Ausnutzung der Heizgase und Vermeidung übermäßiger Materialbeanspruchung- zu sichern.
2. Schiffskessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem iö ersten und zweiten Heizzüge ein zu den Ober- bzw. Unterkesseln parallel gericht tetes Regelungsorgan befindet, durch welches den aus dem ersten Heizzug austretenden Heizgasen zwecks Abkühlung kalte Luft zugemischt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.