DE3102941A1 - Flammrohrkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flammrohrkessel zum Bereiten von Warmwasser oder Dampf, umfassend ein Gehäuse, in dem sich ein von einem Wasservorrat umgebener Feuerkanal befindet, sowie eine Anzahl, mit dem Feuerkanal wärmeaustauschend zusammenarbeitende Wasserrohre, die mit dem Wasservorrat verbunden sind.

Ein solcher Kessel wird z.B. in dem niederländischem Patent 57935 beschrieben. Bei diesem bekannten Kessel besteht der Feuerkanal aus einem einzigen- weiten Rohr, das in Querrichtung durch eine Anzahl Wasserrohre mit verhältnismässig kleinem Durchmesser durchquert wird.

Dies ist ein sog. Einzugkessel., der einen niedrigen Wirkungsgrad hat, d.h. dass die Verbrennungsgase den Kessel mit einer sehr hohen Temperatur verlassen. Weiter ist durch den relativ kleinen Durchmesser der Wasserrohre und durch ihre Anordnung hinten in dem Feuerkanal die Wasserzirkulation nicht optimal, was auch nicht zu einer guten Leistung beiträgt.

Früher wurde zu einer Leistungsverbesserung in der Praxis die Mehrzugflammkessel entwickelt, wobei in dem Gehäuse über -nahezu die ganze Länge der Feuerkanal oder der erste Zug sich in Form eines weiten Rohres erstreckt, von welchem weiten Rohr die Ausgangsseite an einen Flammkasten angeschlossen ist, von dem sich wieder eine Grosse Anzahl Rohre mit kleinerem Druchmesser parallel über nahezu die ganze Länge des Gehäuses erstreckt zum Bilden eines zweiten Zuges. Der zweite Zug kann in einen Abgaskasten münden mit einem Schornsteinanschluss oder in einen Umlenkkasten, an den. wieder ein ähnlicher dritter Zug angeschlossen ist, der in einen Abgaskasten mündet.

Diese Zwei- oder Dreizugflammrohrkessel gaben tatsächlich eine Leistungsverbesserung, aber die Wasserzirkulation war noch nicht ideal, zumal im Falle von Warmwasserkesseln und Nieäerdruckdampfkesseln, so dass sogar unter Anwendung einer gesonderten Zirkulationspumpe Kurzschluss auftreten konnte. Auch ist bei diesen Mehrzugflammrohrkesseln der rauchgasseitige Widerstand verhältnismässig hoch, so dass ein Brennerventilator mit einer hohen Leistung notwendig ist.

Weiter ist die Konstruktion des zweiten und gegebenenfalls oder des dritten Zuges durch die grosse Anzahl dicht nebeneinander liegende parallele Rohre,

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die in entsprechenden Oeff mangen in gemeinsamen Stirnplatten befestigt sind, verhältnismässig kompliziert, was sich insbesondere zei.gt, wenn nach Anwendung während einer Anzahl von Jahren ein oder mehrere Rohre erneuert werden müssen. . '

Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der geschilderten Kachteile. Dazu wird gemäss der Erfindung ein Flammrohrkessel der beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Feuerkanal oder ersten Zug mindestens ein zweiter Zug vorhanden ist, der aus mindestens einem weiten Rohr besteht, durch welches sich quer zu der Längsrichtung des weiten Rohres eine Anzahl sich eines um das andere kreuzender Wasserrohre mit verhältnismässig grossem Durchmesser erstreckt.

Es wird bemerkt, dass mit Wasserrohren, die sich eines um das andere kreuzen auch Konstruktionen gemeint werden, wobei einige, vorzugsweise zwei, aufeinanderfolgende Wasserrohre dieselbe Orientierung haben und nach bzw. vor diesen sich einige, vorzugsweise zwei, Wasserrohre befinden, welche die erstgenannten Wasserrohre kreuzen.

Im Nachstehenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Die Figur zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Flammrohrkessels gemäss der Erfindung. Es wird ein Dreizugkessel wiedergegeben, aber die Erfindung ist auch auf einen Kessel mit einer anderen Anzahl Züge anwendbar, z.B. auf einen Zweizugkessel.

Ein Rahmen 1 trägt ein, durchsichtig gezeichnetes zylindrisches Gehäuse 2, das durch Stirnwände abgeschlossen ist. Durch das Gehäuse erstreckt sich, in der Zeichnung von links nach rechts, ein weites Rohr 3, das den Feuerkanal oder ersten Zug bildet. Dieser erste Zug ist an der einen Seite über eine Oeffnung in der Stirnwand mit einem nicht dargestellten Brennerventilator verbunden, der im Betrieb heisse Gase in den Feuerkanal einblast. Der Brennerventilator befindet sich an dem mit U angegebenen Ende des Feuerkanals.

Das andere Ende des Feuerkanals mündet in einen Umlenkkasten 5, auch wohl Flammkasten oder Feuerkammer genannt, der bzw. die sich an dem von dem Brenner-

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ventilator abgewandten Ende des Gehäuses befindet. Ueber den Flamokasten können die heissen Gase den zweiten Zug 6 erreichen, der sich von dem Flammkasten im wesentlichen parallel zu dem Feuerkanal nach einen, an der Seite des Brennerventilators angeordneten zweiten Umlenkkasten T, auch wohl Rauenkasten oder vorderster Umlenkkasten genannt, erstreckt.

Im Falle eines Zweizugkessels ist der Kasten 7 mit einem Schornstein verbunden. In der dargestellten'Ausführungsform jedoch erstreckt sich von dem Kasten 7 im wesentlichen parallel zu dem zweiten Zug ein dritter Zug 8, der in einen an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Abgaskasten 9 mündet, die mit einem Schornstein 10 verbunden ist.

Das Gehäuse ist um den ersten, zweiten und dritten Zug herum ganz mit dem zu erwärmenden Wasser gefüllt und versehen mit nicht näher angegebenen Zu- und Abfuhrorganen für das abgekühlte bzw. wieder erwärmte Wasser.

Der Feuerkanal oder erste Zug besteht aus einem weiten Rohr.. Der zweite und dritte Zug bestehen jedoch in der wiedergegebenen Ausführungsform aus Rohren mit einem kleineren, jedoch noch immer verhältnismässig grosser. Durchmesser, in denen sich eine Anzahl quer zu der längsrichtung der Hauptrohre angeordnete Querrohre befinden, die sich eines um das andere im wesentlichen senkrecht kreuzen. Die Achsen der Querrohre schliessen in Betriebsstellung mit der Vertikalen vorzugsweise einen Winkel von maximal H 5 ein.

Wie schon eher bemerkt wurde, können die Querrohre auch derart angeordnet sein, dass jeweils einige aufeinanderfolgende Rohre dieselbe Stellung haben und vor bzw. nach diesen sich einige Querrohre befinden, die eine kreuzende Stellung einnehmen.

So verläuft in dem zweiten Zug, von der Seite des Brennerventilators betrachtet, das erste mit 11 angegebene Querrohr von links unten nach rechts oben unter einem Winkel von 1*5 mit der Vertikalen, während das zweite Querrohr 12 von recht unten nach links oben gleichfalls unter einem Winkel von h5 mit der Vertikalen verläuft.

Das dritte Rohr 13 verläuft wieder von links unten nach rechts oben usw.

Die -Querrohre sind in entsprechenden Oeffnungen in den Mänteln der Zugrohre 6 und 8 geschweisst, so dass das Wasser durch die Querrohre zirkulieren kann.

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Infolge der beschriebenen und viedergegebenen Stellung der Querrohre entsteht eine günstig gerichtete natürliche Zirkulation in dem Wasser, wodurch "Kurzschlüsse" (ein Kaltwasserstroffi direkt von Zufuhr zu Abfuhr) vermieden werden und im allgemeinen eine gesonderte Zirkulationspumpe nicht mehr notwendig ist. In bezug auf den Durchmesser der Querrohre wird bemerkt, dass dieser, wie aus Versuchen hervorging, vorzugsweise mindestens 20/5 des Durchmessers des weiten Rohres betragen soll und gemäss einem weiteren Vorzug zwischen 20 und 25$ des Durchmessers des weiten Rohres liegt.

Ferner ist bei der beschriebenen und wiedergegebenen Form der Züge der rauchgasseitige Widerstand verhältnismässig klein, so dass der Energieverbrauch des Brennerventilators bei einem gleichen oder sogar besseren Wirkungsgrad der Wärmeaustauschung in dem Kessel kleiner ist als bei den bestehenden Flammrohrkesseln.

Schliesslich ist der erfindungsgemässe Flammrohrkessel dadurch produktionstechnisch einfacher als ein bestehender Kessel, dass die Züge gemäss der Erfindung eine Ersparung von etwa 50% an Material und Mann-Stunden liefern. Die Züge gemäss der Erfindung können gesondert hergestellt werden und als ein Ganzes in dem Kessel angeordnet werden. Letzteres ist auch von grosser Bedeutung im Falle von Reparaturen, weil dadurch die Stillstandzeit eines zu reparierenden Kessels auf ein Minimum beschränkt wird.

Verschiedene Abwandlungen der beschriebenen. Ausführungsform sind möglich. Es wurde schon bemerkt, dass das erfindungsgemäss Prinzip auch bei Zweizugkesseln angewendet werden kann. Weiter hat es sich aus Versuchen gezeigt, dass, wenn bei einem Dreizugkessel, dessen zweiter und dritter Zug aus Bündeln paralleler Flammrohre besteht, z.B. der zweite Zug durch einen gemäss der Erfindung ausgeführten Zug ersetzt wird, bereits eine erhebliche Verbesserung auftritt.

Die Zugrohre β und 8 brauchen nicht denselben Durchmesser zu haben. In der Zeichnung ist ersichtlich, dass das Rohr 8 des dritten Zuges einen kleineren Durchmesser als das Rohr 6 des zweiten Zuges haben kann. Dies hangt mit der in bezug auf den zweiten Zug in dem dritten Zug gesunkenen Temperatur der Verbrennungsgase ab.

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In gleicher Weise können je Zug die Querrohre von vorn nach hinten betrachtet in der Stronnnungsrichtung der Rauchgase in Durchmesser variieren.

Auch ist es nicht unbedingt notwendig, dass die aufeinanderfolgenden Querrohre eines Zuges sich nahezu senkrecht kreuzen; andere Stellungen sind denkbar und aus ausführbar.

Schliesslich wird bemerkt, dass ein Zug auch aus mehreren parallelen weiten Rohren bestehen kann, die in der obenbeschriebenen Weise mit quer angeordneten Wasserrohren versehen sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Flammrohrkessel zum Bereiten von Warmwasser oder Dampf, umfassend ein
   Gehäuse, in dem sich ein von einem Wasservorrat umgebener Feuerkanal
   befindet, sowie eine Anzahl, mit dem Feuerkanal wärmeaustauschend zusammenarbeitende Wasserrohre, die mit dem Wasservorrat verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Feuerkanal oder ersten Zug mindestens ein zweiter Zug vorhanden ist, der mindestens ein weites Rohr umfasst, durch welches sich quer zur Längsrichtung des Rohres eine Anzahl aufeinanderfolgende Sätze von Wasserrohren mit verhältnismässig grossem Durchmesser erstreckt, wobei jeder Satz von Wasserrohren aus einem oder mehreren
   . aufeinanderfolgenden Wasserrohren mit gleicher Orientierung besteht und kreuzweise in bezug auf den vorangehenden und den folgenden Satz von Wasserrohren angeordnet ist.

   2. Flammrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Wasserrohre sieh eines um das andere kreuzen.

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   3· Flammrohrkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserrohre einen Durchmesser von mindestens 20% des Durchmessers des weiten Rohres haben.

   h. Flammrohrkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Wasserrohre zwischen 20$ und 25% des Durchmessers des weiten Rohres liegt.

   5. Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerkanal sich von dem einen Ende des Gehäuses "bis in einen an dem anderen Ende des Gehäuses angeordneten Flammkasten erstreckt, der mit dem zweiten .Zug verbunden ist, welcher sich nach dem einen Ende des Gehäuses erstreckt und dort in einen Umlenkkasten mündet, der wieder mit einem dritten Zug in Verbindung steht, der sich wieder nach einem an dem'anderen Ende des Gehäuses angeordneten Abgaskasten erstreckt, der mit einem Schornsteinanschluss versehen ist.

   6. Flammrohrkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Zug mindestens ein weites Rohr umfasst, durch welches sich quer zur Längsrichtung des Rohres eine Anzahl aufeinanderfolgende Sätze von Wasserrohren mit verhältnismässig grossem Druchmesser erstreckt, wobei jeder Satz von Wasserrohren aus einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Wasserrohren mit gleicher Orientierung besteht und kreuzweise in bezug auf den

   ■ vorangehenden und den folgenden Satz von Wasserrohren angeordnet ist.

   7. Flammrohrkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Wasserrohre des dritten Zuges sich eines um das andere kreuzen.

   8. Flammrohrkessel nach Anspruch β oder "J, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserrohre des dritten Zuges einen Durchmesser von mindestens 20% des Durchmessers des weiten Rohres haben.

   9· Flammrohrkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Wasserrohre des dritten Zuges zwischen 20$ und 25% des Durchmessers des weiten Rohres liegt.

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   10. Flammrohrkessel nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze von Wasserrohren in jedem mit Wasserrohren versehenen weiten Rohr einander im wesentlichen senkrecht kreuzen und in der Betriebsstellung je einen Winkel von maximal U5 mit der Vertikalen einschliessen.

   11. Flammrohrkessel nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des mindestens einen weiten Rohres des dritten Zuges kleiner als der Durchmesser des mindestens einen weiten Rohres des zweiten Zuges ist.

   12. Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Wasserrohre in dem zweiten und/oder dem dritten Zug, in derStrömungsrichtung der Rauchgase betrachtet, variiert.

   13· Zugrohr für einen Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weites Rohr mit darin angeordneten aufeinanderfolgenden Sätzen von einem oder mehreren aufexnanderfolgenden, an den Enden offenen Querrohren, welche Sätze einer um das andere kreuzend orientiert sind. .

   "\k. Zugrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Querrohre mindestens 20$ des Durchmessers des weiten Rohres beträgt.

   15· Zugrohr nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Querrohre zwischen 20% und 25% des Durchmessers des weiten Rohres liegt.

   16. Zugrohr nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Querrohre die Länge des weiten Rohres .entlang variiert.

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