DE300931C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Schiffswasserrohr kessel, die mit einem hinter den Wasserrohren angeordneten Überhitzer versehen sind, und im besonderen auf diese Überhitzer selbst. Es handelt sich hierbei um solche Überhitzer, die aus Dampfverteil- und Dampfsammeikammern und diese verbindenden geraden Rohren bestehen. Überhitzer dieser Art lassen es zu, eine verhältnismäßig

i<? große Heizfläche in einem verhältnismäßig kleinen Raum unterzubringen, was bei Schiffskesseln selbstverständlich ungemein wichtig ist. Aber bei den bisher bekannten wenigen Ausführungsformen und Anordnungen solcher Über- hitzer bei Schiffskesseln hat es sich als außerordentlich schwierig erwiesen, die Überhitzer ständig betriebsfähig zu erhalten. Es war in eier Regel sehr schwer möglich, zu den Rohren, insbesondere zu allen, Rohren, zu gelangen,

so sie gründlich zu reinigen und auch das Entstehen von Luft- und Wassersäcken durchgreifend wirksam zu verhindern.

In all diesen Beziehungen wird nun Abhilfe durch den Erfindungsgegenstand geschaffen, der, wie im Nachfolgenden näher beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht ist, in mehreren Ausführungsformen in die Erscheinung treten kann. Das allgemeine Kennzeichen für alle diese Ausführungsformen liegt

darin, daß die Überhitzerrohre schwach geneigt gegen die Horizontale angeordnet, sind und die Kammern an der vorderen und hinteren Stirnwand versetzt zueinanderliegen, so daß die Neigungsrichtung der Überhitzerrohre dementsprechend wechselt, und der Dampf diese Rohre und Kammern der Reihe nach durchströmt. Der lange Dampfweg·, auf welchem der Dampf in den den Heizgaszug schwach geneigt durchquerenden Rohren hoch überhitzt wird, ist von ebensoviel Stellen her zugänglich, wie Dampfverteil- und Dampfsammeikammern vorhanden sind. Natürlich sind diese Kammern so bemessen, daß sie zweckentsprechend befahren werden können, man also von jeder Kammer aus gut Zugang zu den mit ihr verbundenen Rohren hat. Jedes Rohr ist bei dieser Einrichtung von beiden Enden her zugänglich, so daß es mit Sicherheit in seiner ganzen Länge, gereinigt werden kann, und da alle die hintereinandergeschalteten Rohre geneigt verlaufen, so ist das Entstehen von Luftoder Wassersäcken unmöglich, denn die Luft gelangt auf alle Fälle bis in die erste bzw. oberste Naßdampfverteilkammer, von wo sie abgeleitet wird, und ebenso gelangt das Wasser auf alle Fälle in die letzte oder unterste Heißdampfsammelkammer, von wo es ebenfalls leicht entfernt werden kann.

Wenn sich auf beiden Stirnseiten des Kessels Dampfverteil- und Dampfsammeikammern befinden, so werden diese an der vorderen und hinteren Stirnwand versetzt zueinander angeordnet, so daß die Neigungsrichtung der Überhitzerrohre dementsprechend wechselt.

Statt einzelner Dampfkammern kann aber auch an je einer Stirnseite eine einzige Kammer mit Zwischenböden verwendet werden, wobei dann aber als Besonderheit die dicht

über jedem Zwischenboden des einen Gehäuses beginnenden Rohre zum Teil von der tiefsten Stelle der betreffenden Gehäusekammer ausgehen und die dicht unter jedem Zwischenboden des anderen Gehäuses endenden Rohre zum Teil an der höchsten Stelle der betreffenden Gehäusekammer münden. Bei dieser letzterwähnten Ausführung werden die beiden Gehäuse vorzugsweise verschieden weit von

ίο der Kesselmitte entfernt angeordnet, und die dicht über den Zwischenboden beginnenden oder dicht unter ihnen endenden Rohre sind an den betreffenden Enden gebogen, im übrigen aber gerade, wodurch ebenfalls das Entstehen von Luft-oder Wassersäcken verhindert wird. Außerdem sind auch bei dieser letzten Ausführungsform alle die sonstigen Vorteile vorhanden, die oben in bezug auf die ersterwähnte Ausführungsform bereits angegeben sind.

Im Nachfolgenden sei nun zu all diesen . Ausführungsformen, die in den Fig. 1 bis 7 veranschaulicht sind, folgendes bemerkt:
- Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 (Kessel mit Überhitzer im Querschnitt) und Fig. 2

(Überhitzer in Seitenansicht) besteht der Verdampfer aus drei zylindrischen Unterkesseln ά und einem zylindrischen Oberkessel b, der mit den Unterkesseln durch zu Bündeln geordnete Wasserrohre c verbunden ist. In den Rohrbündeln sind durch Zwischenwände aus eng aneinandergelegten Rohren Heizzüge gebildet, und zwar in dem mittleren Rohrbündel für jede Feuerung ein aufwärtsführender Zug d. Diese Züge d sind jedoch nicht in der übliehen Weise durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, sondern stehen miteinander in freier Verbindung. An die Züge d schließt sich in den seitlichen Rohrbündeln je ein abwärtsgehender Zug e. und ein aufsteigender Zug f an. Die Züge f sind vor der Einmündungsstelle in den gemeinsamen Schornstein g mit Zugregelungsldappen h versehen. Der Zug f des rechten seitlichen Rohrbündels nimmt den Überhitzer auf. Dieser zeigt eine ähnliche Bauart wie der Verdampfer, das heißt, er besteht aus zylindrischen Sammelgefäßen i und diese verbindenden Rohren k. Die Sammler i sind an den Stirnseiten des Kessels angeordnet, und zwar so, daß sich ihre Achsen, die bei dem dargestellten Beispiel gegen die Wagerechte etwas geneigt sind, mit den Achsen der Ober- und Uriterkessel senkrecht kreuzen, und sie sich außerhalb der Stirnwände 1 (Fig. 2) des Heizzuges f, also außerhalb des Heizgasstromes befinden. Die Sammler i an der einen Stirnseite sind ferner gegen diejenigen der anderen Seite in der Höhe um ein geringes Maß versetzt, so daß die Rohre k,. die mit den Gefäßen i derart verbunden sind, daß der Dampf alle Sammler nacheinander durchströmen muß, eine geneigte Lage erhalten. Die Rohre k sind vollkommen gerade und nur an den Einmündungsstellen in die Sammelgefäße mit kurzen Biegungen versehen.

Der nasse Dampf tritt in den oberen Samrriler i durch einen Rohrstutzen m ein und durchfließt den Überhitzer im Gegenstrom zu den Heizgasen. Der überhitzte Dämpf wird dem untersten Sammler i durch ein Rohr η entnommmen. Durch die geneigte Lage der Rohre k und die beschriebene Verbindung derselben mit den Sammlern können Wasser und etwaige Uneinigkeiten in das unterste Gefäß abfließen, wo sie in einer Vorrichtung ausgeschieden werden, während Luft nach oben entweichen kann. Die nicht abfließenden Mengen der beiden Medien können an passenden Stellen der Sammelgefäße abgelassen werden.

Wie aus den Zeichnungen zu ersehen ist, ist die Rostfläche der rechten Kesselhälfte trotz des Einbaues des Überhitzers nicht kleiner als die der linken Kesselhälfte. Die für die Kesselanlage zur Verfügung stehende Grundfläche kann also in ihrer vollen Breite für den Rost ausgenutzt werden.

Bei der gezeichneten Stellung der Klappen h gehen die Heizgase der rechten Feuerung durch den Zug d aufwärts, durchziehen den rechten abwärtsführenden Zug e und treten dann in den den Überhitzer enthaltenden Zug / ein, um diesen in aufsteigendem Strom zu passieren und den Dampf zu überhitzen. Der Grad der Überhitzung läßt sich durch die Klappen h regeln. Ist die Klappe der rechten Kesselseite vollständig geschlossen, so ist der Überhitzer ausgeschaltet, und die Heizgase der rechten Feuerung gehen durch den Zug d nach der linken Kesselseite, um sich mit den Feuergasen dieser Seite zu vereinigen. Wird hingegen die linke Klappe h geschlossen, so gehen die Heizgase der linken Feuerung durch den Zug d nach der rechten Kesselhälfte, um mit den Heizgasen dieser Seite den Überhitzer zu - durchziehen. In diesem Falle erhält man einen - erhöhten Überhitzungsgrad, der z. B. bei kleiner Fahrt erwünscht ist und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besonders wirksam ist, da die Heizgase der linken Feuerung bei geschlossener zugehöriger Klappe h nur den ersten Heizzug d durchziehen, also no verhältnismäßig wenig abgekühlt werden und daher noch eine verhältnismäßig große Wärmemenge für die Überhitzung zur Verfügung haben.

Fig. 3 zeigt einen Kessel für Ölfeuerung, der aus zwei zylindrischen Unterkesseln a, einem zylindrischen Oberkessel b und verbindenden Wasserrohren c besteht. Die Heizgase durchziehen diese Rohre in der Querrichtung und gelangen aus den seitlichen Zügen d in den gemeinsamen Schornstein g. In jedem Zug d ist eine Regelungsklappe h angeordnet, während der rechte Zug d den Über-

hitzer aufnimmt. Dieser ist in der gleichen Weise wie der Überhitzer nach Fig. ι und 2 ausgebildet und in dem Kessel gelagert, nur ' liegen die Sammelgefäße i vollständig wagrecht, anstatt gegen die Wagerechte geneigt zu sein. Auch bei dieser Anordnung erleidet die Rostfläche durch den Einbau des Überhitzers keine Verkleinerung, es ergibt sich also eine günstige Ausnutzung der Kesselgrundfläche.

Natürlich könnten die Dampf sammler bei beiden Ausführungen auch gegen die senkrechte Kesselquerebene leicht geneigt sein. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Sammelgefäße an der einen Kesselstirnseite gegen diejenigen an der anderen Seite etwas zu versetzen, derart, daß die die Stirnflächen der Sammler verbindende Ebene mit der Kessellängsebene einen geringen Winkel bildet, um die gesamte Länge der Gefäße bei Verwendung von möglichst geraden Rohren auszunutzen.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführung des Überhitzers und seine Lagerung hinter einem abwärtsgerichteten Leerzug. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Kessel mit Überhitzer, Fig. 5 den Überhitzer in Seiten-. ansicht, und Fig. 6 in Oberansicht.

Der Verdampfer besteht aus drei zylindrisehen Unterkesseln α und einem zylindrischen Oberkessel &, der mit den Unterkesseln durch Wasserrohre' c verbunden ist. Der linke Kesselteil besitzt einen aufsteigenden Heizzug d, durch den die Feuergase dieser Seite etwa die Hälfte des mittleren Rohrbündels bestreichen und an den sich ein abwärts- und ein aufwärtsführender Heizzug e und f anschließen, die durch eine Rohrwand g voneinander getrennt sind. Die Anordnung der Heizzüge der linken Kesselseite könnte aber auch anders gewählt werden.

Die rechte Kesselseite ist mit zwei von der Feuerung aufsteigenden Parallelzügen h, i versehen, die' einesteils mit dem Zug d in Verbindung stehen, da die sonst übliche senkrechte Trennungswand in dem mittleren Rohrbündel des Verdampfers fortgelassen ist, und andererseits in einen nach abwärts führenden Zug k einmünden. Dieser letztere Heizgaszug nimmt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, abgesehen von den Trennungswänden, keine Wasser führenden Rohre auf, so daß die gesamte Heizfläche dieser Kesselseite vor dem Leerzug k untergebracht ist. . Will man aber den Raum k ausnutzen, so wird man, um dem Erfindungsgedanken gerecht zu werden, höchstens eine ganz geringe Heizfläche hineinlegen, die auf die Verdampfungsverhältnisse oder auf die Abkühlung der Heizgase

und damit auf die Überhitzung keinen nennenswerten Einfluß ausübt. An den Zug k schließt sich dann ein aufsteigender Zug I an, der den Überhitzer aufnimmt und mit dem Zug f der linken Seite in den gemeinsamen Schornstein m sich vereinigt. Ferner ist zwischen dem Überhitzer und dem Verdampferoberkessel ein Gasabzug χ vorgesehen, der eine Regelungs- · klappe y besitzt und einerseits in den Schornstein m mündet, andererseits mit den Heizzügen der Überhitzerseite in Verbindung steht.

Der Überhitzer kann beliebiger Bauart sein. Der Überhitzer des dargestellten Beispiels ist in ähnlicher Weise wie der Verdampfer ausgeführt. Er besteht aus zwei zylindrischen Sammelgefäßen η und diese verbindenden, im wesentlichen geraden Rohren 0., Je ein Sammler η ist an der Stirnseite des Kessels angeordnet, und zwar so, daß sich ihre Achsen, die bei dem dargestellten Beispiel gegen die Senkrechte etwas geneigt sind, mit den Achsen der Ober- und Unterkessel des Verdampfers senkrecht kreuzen, und sie sich außerhalb der Stirnwände p des Heizzuges I, also außerhalb des Heizgasstromes, befinden. ■ Die Sammler sind seitlich und auch in der Höhe um ein geringes Maß gegeneinander versetzt und durch Zwischenwände ν in eine Anzahl Kammern w unterteilt, so daß die Rohre 0, die die Kammern beider Gefäße miteinander verbinden, eine geneigte aber parallele Lage erhalten, und der Dampf alle Kammern nacheinander durchströmt.,. ·

Von besonderer Wichtigkeit ist die Art der Einführung der Rohre in die Sammler. Würde man die gebräuchliche Art wählen, nach weleher die Rohre mit mehr oder weniger starken Krümmungen in die zylindrischen Gefäße eingeführt werden, so würden sich an den tiefsten Einmündungsstellen des einen Sammlers Wassersäcke und an den höchsten Stellen des anderen Sammlers Luftsäcke bilden, wegen der Neigung der Gefäße gegen die Senkrechte. Aus diesem Grunde sind die Rohre 0 an diesen Stellen gerade, d. h. ohne jede Biegung, in die Sammelgefäße eingeführt (Fig. 6). Das Wasser aus den linken Kammern kann also durch die Verbindungsrohre 0 nach den rechtten Kammern ungehindert abfließen- und Luft frei nach oben aufsteigen. Die nicht abfließenden Mengen der beiden Medien können dadurch abgelassen werden, daß man die Zwischenwände υ in den Sammelgefäßen η mit Löchern versieht. Die Sammler erhalten einen solchen Durchmesser, daß sie nach Abnehmen der üblichen Mannlochdeckel und nach Entfernung der leicht herausnehmbar angeordnet ten Zwischenwände ν befahren werden können.

Der nasse Dampf tritt in die obere Kammer w des linken Sammlers η durch einen Rohrstutzen q ein und durchfließt die Kammern auf beiden Seiten abwechselnd nacheinander im Gegenstrom zu den Heizgasen.

Der überhitzte Dampf wird der untersten Kammer w des linken Sammlers η durch ein Rohr r entnommen.

Die Züge f und I sind vor ihrer Einmündung in den gemeinsamen Schornstein mit Klappen s und t versehen, durch die der Zug oder die Überhitzung geregelt werden kann. Schließt man die rechte Klappe t und die Klappe y des Kanals x, so ist der Überhitzer

ίο gänzlich ausgeschaltet und die Heizgase der Überhitzerseite gehen durch die andere Kesselhälfte in den Schornstein. Da die gesamte Heizfläche der Überhitzerseite des Verdampfers vor dem Leerzug k in zwei aufsteigenden Parallelzügen h, i untergebracht ist, und die Heizzüge der beiden Kesselhälften miteinander in freier Verbindung stehen, so müssen bei ausgeschaltetem Überhitzer die Heizgase dieser Kesselseite zunächst annähernd die gesamte zugehörige Heizfläche bestreichen, bevor sie sich mit den Feuergasen der linken Kesselseite vereinigen. . Es wird also keine oder doch nur eine verhältnismäßig geringe Verdampferheizfläche ausgeschaltet, und demgemäß erfährt auch die Verdampfung selbst keine Verringerung. Schließt man dagegen die linke Klappe s, und öffnet die Klappe t, so wird das linke äußere Rohrbündel ausgeschaltet, die Heizgase der linken Feuerung treten in das mitt-.

lere Rohrbündel ein und durchziehen gemeinsam mit den Gasen der rechten Feuerung die rechte Kesselseite und den Überhitzer. In diesem Falle erhält man, was unter gewissen Umständen erwünscht ist, einen erhöhten Überhitzungsgrad, denn die Heizgase der linken Feuerung durchziehen von den Heizzügen dieser Seite nur den ersten Zug d, werden also verhältnismäßig wenig abgekühlt und enthalten daher noch eine große Wärmemenge, die

der Überhitzung zugute kommt.

Schließt man andererseits die Klappe t und öffnet die Klappe y in dem Kanal x, so" ist der Überhitzer ebenfalls gänzlich ausgeschaltet, denn die Heizgase der Überhitzerseite gehen gänzlich oder doch zum großen Teil durch den Kanal λ; unmittelbar in den "Schornstein, nachdem sie die in den beiden Parallelzügen h, i liegende gesamte Verdampferheizfläche der Überhitzerseite bestrichen haben, während der andere Teil sich mit den Heizgasen der linken Kesselseite vereinigt. Die" Klappe y und der Kanal χ sind von Wert beim Anheizen des Kessels; denn bei geöffneter Klappe y ist die gesamte Verdampferheizfläche der Uberhitzerseite dem Strome der Heizgase ausgesetzt und der Überhitzer ausgeschaltet, der außerdem durch die äußere Wasserwand des Leerzuges k gegen die unmittelbare Einwirkung dei Feuergase geschützt ist. Andererseits hat man es in der Hand, mit der Klappe y den Kanal χ mehr oder weniger zu drosseln

und dadurch einer übermäßigen Überhitzung j

vorzubeugen. j

Fig. 7 zeigt einen Verdampfer, der aus zwei j

Unterkesseln α und einem Oberkessel b be- 65 ; steht, welcher mit den Unterkesseln durch i

Wasserrohre c verbunden ist. Die linke Kesselhälfte besitzt einen von der Feuerung aufsteigenden Heizzug d, an den sich ein abwärts- und ein aufwärtsgehender Zug β und f an- 70 j schließt, die durch eine Rohrwand g getrennt ;

sind. Die rechte Kesselseite besitzt zunächst einen von der Feuerung aufsteigenden Heiz- j

zug h, der die gesamte Heizfläche dieser Kesselseite aufnimmt. Der Zug h steht an seinem 75 oberen Ende einesteils mit dem ersten Zug d >.

der reinen Verdampferseite durch Einlaßöff- ^ j nungen i, die auch von unten überdeckt sein j

könnten, in Verbindung und mündet andererseits in einen nach abwärts führenden Heiz- 80 gaszug k, der von Wasser führenden Rohren, abgesehen von den Trennungswänden, voll- !

ständig frei gehalten ist. Hinter dem Leerzug k ist in einem mit dem letzteren in Verbindung stehenden aufsteigenden Heizzug I ein Überhitzer gelagert, der von beliebiger Bau- j

art sein kann, bei dem Zeichnungsbeispiel jedoch die Bauart desjenigen nach Fig. 1 und 2 aufweist, so daß sich eine nähere Erläuterung . i desselben erübrigt. Im übrigen gilt bezüglich 90 j der weiteren Ausgestaltung des Kessels das in ^;

bezug auf die Ausführung nach Fig. 4 Gesagte, nur ist 'zwischen Überhitzer und Verdampferoberkessel kein Gasabzugkanal vorgesehen. Bei vollständig geschlossener Klappe t im Überhitzerheizzug I ist der Überhitzer ausgeschal- '·

tet und die Heizgase gehen von der Feuerung durch die aufsteigenden Züge d und h, um sich durch die Öffnungen * zu vereinigen und dann durch die Züge e und f in den Schornstein m zu treten. Ein Ausschalten der Verdampferheizfläche der Überhitzerseite findet dabei nicht statt, so daß auch keine Verringerung der Dampferzeugung eintritt. Bei \ geschlossener Klappe s hingegen bestreicht ein Teil der Heizgase nur die Rohre im ersten Zug d der reinen Verdampferseite und vereinigt sich durch die Öffnungen i mit dem anderen Teil der Feuergase, der durch den Zug h der Überhitzerseite aufsteigt. Die Heizgase, die im Heizzug d verhältnismäßig wenig abgekühlt wurden, gehen also mit verhältnismäßig hoher Temperatur durch den Überhitzer, so daß man einen erhöhten Grad der Überhitzung erhält. . ■

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche: ■ |

   i. Schiffswasserrohrkessel mit seitlich hinter den Wasserrohren angeordnetem Überhitzer, der aus Dampfverteil- und Dampf- , \ sammelkammern und diese verbindenden !

   geraden Rohren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzerrohre schwach geneigt gegen die Horizontale angeordnet sind und die Kammern an der vorderen und hinteren Stirnwand versetzt zueinander liegen, so daß die Neigungsrichtung der Überhitzerrohre dementsprechend wechselt und der Dampf diese Rohre und Kammern der Reihe nach durchströmt.
2. 2. Schiffswasserrohrkessel mit Überhitzer nach Anspruch i, bei dem statt einzelner Dampfkammern an je einer Stirnseite eine einzige Kammer mit Zwischenböden verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dicht über jedem Zwischenboden des einen Gehäuses beginnenden Rohre zum Teil von der tiefsten Stelle der betreffenden Gehäusekammer ausgehen, und die dicht unter jedem Zwischenboden des anderen Gehäuses endenden Rohre zum Teil an der höchsten Stelle der betreffenden Gehäusekammer münden.
3. 3. Schiffswasserrohrkessel mit Überhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse verschieden weit von der Kesselmitte entfernt, und die dicht unter den Zwischenböden endenden oder dicht über ihnen beginnenden Rohre an den betreffenden Enden gebogen, im übrigen aber gerade sind (Fig. 6).

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.