DE3532261C2

DE3532261C2 -

Info

Publication number: DE3532261C2
Application number: DE19853532261
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl.-Ing. 5455 Hardert De Riba
Original assignee: Guenther Dipl.-Ing. 5455 Hardert De Riba
Current assignee: RIBA, GEB. HILDEBRAND, JUTTA ANNI, 5400 KOBLENZ, D
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1985-09-10
Publication date: 1988-07-14
Also published as: DE3532261A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten Dampferzeugern ist die Heizeinrich tung innerhalb des Kessels angeordnet. Dies erfordert für eine vorgegebene Heizleistung ein relativ großes Flüssig keitsvolumen im Kessel, so daß auch das Kesselvolumen ent sprechend groß gewählt werden muß. Mit zunehmendem Kesselvo lumen steigen jedoch die an die Herstellung und Prüfung der Kessel zu stellenden Anforderungen erheblich an. Beispiels weise erfordert nach der Vorschrift TRD 801 ein Dampfkessel mit einem maximalen Flüssigkeitsinhalt von 10 l, die Zu- und Ableitungen nicht gerechnet, nur einen kleinen Aufwand hin sichtlich der Werkstoffe. Diese Kessel unterliegen nur der Sorgfaltspflicht des Herstellers und können nach Herstellung durch einen geprüften Schweißer ohne jede Meldepflicht bei jedem Endverbraucher aufgestellt werden. Nach der Vorschrift TRD 802 müssen dagegen größere Kessel mit einem Flüssigkeits inhalt von mehr als 10 l entweder bauartgeprüft werden, so daß sie dann nur noch der Meldepflicht beim Endabnehmer be dürfen, oder beim jeweiligen Endabnehmer vom Gewerbeauf sichtsamt abgenommen werden. Aufgrund des maximalen Flüssig keitsvolumens von 10 l bei Kesseln nach der TRD 801 ist es praktisch allerdings kaum möglich, eine größere Heizleistung als etwa 30 kW unterzubringen. Damit ist die verfügbare Heiz leistung bei kleineren Kesseln, beispielsweise Kesseln nach der TRD 801, stark begrenzt.

Zur Lösung dieses Problems ist ein Dampferzeuger der eingangs beschriebenen Art aus der US-PS 10 40 994 bekannt, bei dem die zwei Kesselteile und die Rohr heizelemente jedoch fest miteinander verbunden sind, so daß eine Trennung und Wiederzusammensetzung dieser Elemente nicht möglich ist.

Aus der US-PS 30 70 077 ist ein Dampferzeuger für einen Schiffs kessel bekannt, bei dem die Heizeinrichtung als Rohrheizelement ausgebildet ist, das außerhalb des Kessels angeordnet ist. Dieser Kessel kann jedoch nicht in seine Einzelteile zerlegt und wieder zusammengesetzt werden.

Aus dem DE-GM 19 47 587 ist ein elektrisch beheizter Dampfkessel bekannt, bei dem die Heizeinrichtung ebenfalls außerhalb des Kessels als Rohrheizelemente angeordnet ist, und der eine wenig Einbauraum in Anspruch nehmende Bauweise aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dampferzeuger der eingangs beschriebenen Art mit kleinem Kessel- bzw. Flüssigkeitsvolu men von großer Heizleistung vorzusehen, der leicht herstellbar, zusammensetzbar und wieder auseinandernehmbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Dampferzeuger der eingangs beschrie benen Art erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Dampferzeugers anhand der Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kessels in schematischer Dar stellung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1 entlang der Linie VI-VI in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Kessels und

Fig. 4 eine Teilansicht nach Fig. 3 in vergrößerter Darstel lung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines Dampferzeugers gezeigt. Bei dieser Ausführungs form ist ein Kessel 2 in ein oberes erstes Kesselteil 2 a und ein unteres zweites Kesselteil 2 b unterteilt. Beide Kesselteile 2 a, 2 b bestehen aus einem Rechteckrohr mit übereinstimmender Breite und Länge, jedoch ist vorzugsweise die Höhe des zweiten Kesselteils 2 b geringer gewählt als die des ersten Kesselteils 2 a. Ein Zu fluß (16-20) für zu verdampfendes Fluid ist an das untere zweite Kesselteil 2 b angeschlossen, während das obere Kessel teil 2 a einen Sicherheitsüberlauf 12, ein Manometer 13, ein Auslaßrohr 15 und einen Füllstandregler 21 mit Meßrohr 22 an seiner Oberseite 11 aufweist.

Das Material und die Wandstärke für die Rechteckrohre 2 a und 2 b wird entsprechend den geltenden Vorschriften jeweils nach dem im Betrieb zu erreichenden Innendruck gewählt. Bei spielsweise wird als Material Stahl RST 37-2 nach DIN 59410 gewählt.

Der Querschnitt und die Länge der Rechteckrohre 2 a und 2 b werden so gewählt, daß das Volumen des derart gebildeten Kessels 2 weniger als 40 dm³ beträgt, entsprechend einem Flüssigkeitsinhalt von 8 dm³ zuzüglich dem maximal 4fachen Luftvolumen. Dazu beträgt bei der in Fig. 1 dargestellten gewählten Hochkantlage des Rechteckrohrs 2 a die Länge etwa 30-60 cm, die Breite etwa 20-25 cm und die Höhe etwa 20-50 cm. Vor zugsweise beträgt das Innenvolumen des Kesselteiles 2 a etwa 15 dm³, wozu die Länge, d. h. also der Abstand zwischen den beiden Deckplatten 6, 7 etwa 40 cm, die Breite etwa 15 cm und die Höhe etwa 25 cm gewählt wird, wobei diese Maße jeweils die Innenmaße des Kesselteils 2 a bedeuten. Vorzugsweise beträgt die Außenlänge des Kesselteils 2 a etwa 48 cm und die Wandstärke ca. 12,5 mm.

In die Bodenfläche 10 des Kesselteils 2 b mündet ein Flüssigkeitseinlaßrohr 16, das über ein Magnet ventil 17 und ein Rückschlagventil 18 mit dem Ausgang einer Pumpe 19 verbunden ist, die eingangsseitig an ein Ansaugrohr 20 für anzusaugende Flüssigkeit angeschlossen ist. Die Pumpe 19 ist an einem Steuereingang mit dem Ausgang des Füll standsreglers 21 verbunden (nicht abgebildet), der in üblicher Weise zwei in einem Meßrohr 22 angeordnete Meßsonden 23, 24 zum Erfassen einer maximalen bzw. einer minimalen Füllstandshöhe auf weist. Die Meßsonden 23, 24 sind so angeordnet, daß das ent sprechende Flüssigkeitsvolumen im Kessel 2 maximal 10 dm³ und vorzugsweise 8 dm³ ± ¹/₂ dm³ beträgt.

Eine Heizeinrichtung zur Wärmezufuhr wird durch 6 Rohrheiz elemente 28 a-28 f gebildet.

Jedes Rohrheizelement weist jeweils eine Wärmequelle, beispielsweise in Form von elektrischen Heizelementen auf. Vorzugsweise wird die Leistung jeder Wärmequelle zwischen etwa 5 und 15 kW und nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform etwa 9 kW gewählt. Auf der Außen seite ist jedes Rohrheizelement 28 a . . . f zusätzlich gegen Wärmeverlust durch eine Isolierung geschützt.

Das erste Kesselteil 2 a und das zweite Kesselteil 2 b sind mit zueinander paralleler Längsachse übereinanderliegend derart angeordnet, daß eine Unterseite 35 des ersten Kesselteils 2 a in einem vorbestimmten Abstand gegenüber einer Oberseite 36 des zweiten Kesselteils 2 b liegt. Der Abstand ist so gewählt, daß zwischen der Unterseite 35 und der Oberseite 36 eine Mehr zahl von Rohrheizkörpern 28 a . . . f in zueinander paralleler Lage Platz finden. Die Anordnung der Rohrheizkörper in einer zweireihigen, versetzten Weise ist insbesondere aus Fig. 2 er sichtlich. Die Rohrheizkörper 28 a . . . f erstrecken sich je weils zwischen entsprechenden Bohrungen in der Unterseite 35 und der Oberseite 36, so daß durch die Rohrheizkörper 28 a . . . f eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kesselteil 2 b und dem ersten Kesselteil 2 a geschaffen ist.

Zwischen den gegenüberliegenden Seiten 35, 36 des ersten Kesselteils 2 a und des zweiten Kesselteils 2 b sind zusätzlich zu den Rohrheizkörpern 28 a . . . f zwei Verbindungs rohre 37, 38 angeordnet, die nicht beheizt sind. Dadurch kann beim Erhitzungsvorgang noch nicht verdampftes Fluid aus dem ersten Kesselteil 2 a in den zweiten Kesselteil 2 b zurückströmen, um von dort wiederum durch die Rohrheizelemen te 28 a . . . f unter weiterer Erhitzung bzw. Verdampfung in den ersten Kesselteil 2 a transportiert zu werden. Die Verbin dungsrohre 37, 38 ermöglichen also eine geführte Zirkulation des Fluids im Kessel. Die Rohrheizelemente 28 können nach dem Stand der Technik mit dem ersten Kesselteil 2 a und dem zweiten Kesselteil 2 b ver schweißt sein. Erfindungsgemäß wird jedoch eine andere Befestigung gewählt, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Diese weist eine Spannvorrichtung 39 auf, die aus vier Teleskop spindeln 40 a . . . d besteht, von denen jeweils zwei an einer Seite des ersten und zweiten Kesselteils 2 a, 2 b befestigt sind.

Der Aufbau der Teleskopspindeln ist insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich. Jede Teleskopspindel weist ein am ersten Kes selteil 2 a befestigtes erstes Rohrteil 41 und ein am zweiten Kesselteil 2 b befestigtes zweites Rohrteil 42 auf. Das er ste Rohrteil 41 und das zweite Rohrteil 42 sind mittels eines eingeschobenen Führungsrohres 43 koaxial zueinander geführt verschiebbar und können mittels eines Schraubbolzens 44 gegeneinander gezogen werden.

Die Rohrheizelemente, von denen in Fig. 4 nur eines (28 a) gezeigt ist, sind zwischen die Unterseite 35 des ersten Kes selteils 2 a und die Oberseite 36 des zweiten Kesselteils 2 b eingesetzt und besitzen jeweils an ihrem oberen und unteren Ende einen radial abstehenden Flansch 45, 46. Zwischen die Flansche 45, 46 und die Unterseite 35 bzw. Oberseite 36 ist jeweils eine Dichtung 47, 48 eingesetzt. Vorzugsweise weist jedes Rohrheizelement 28 a . . . f ferner an jedem Ende einen zylindrischen Ansatz auf, der über die Ebene der Flansche 45, 46 so weit hervorsteht, daß er in der in Fig. 4 gezeigten Lage der Rohrheizelemente in jeweils eine Bohrung in der Unterseite 35 bzw. Oberseite 36 hineinragt und das Rohrheiz element in diesen Bohrungen zentriert und fixiert. Dadurch können die in der Unterseite 35 bzw. Oberseite 36 für den Zufluß bzw. Abfluß von und zum Rohrheizelement sowieso er forderlichen Bohrungen gleichzeitig zum Fixieren und Zentrie ren der Rohrheizelemente verwendet werden.

Bei der Montage werden die Rohrheizelemente 28 a in der in Fig. 4 gezeigten Weise zwischen das untere Kesselteil 2 b und das obere Kesselteil 2 a unter Zwischenlegung der Dichtungen 47, 48 eingesetzt. Daraufhin wird die Spannvorrichtung 39 durch Anziehen der Schraubbolzen 44 derart betätigt, daß dadurch das obere Kesselteil 2 a und das untere Kesselteil 2 b gegeneinander gezogen und das Rohrheizelement 28 a dazwi schen eingespannt wird. Dadurch wird gleichzeitig eine Ab dichtung und eine zentrierte Befestigung der Rohrheizele mente sowie der Kesselteile 2 a, 2 b zueinander erreicht, wo bei die Herstellung sehr einfach ist. Insbesondere müssen an den Kesselteilen 2 a, 2 b nur die für den Zufluß und Ab fluß zu den Rohrheizelementen 28 a sowieso erforderlichen Bohrungen vorgesehen werden. Diese können als einfache Boh rungen ausgeführt werden. Die Dichtung 47, 48 erfolgt vor zugsweise durch eine Silikondichtung.

In Betrieb wird zunächst Fluid, beispielsweise Wasser, über das Ansaugrohr 20 so lange zugeführt, bis das zweite Kesselteil 2 b und die Rohr heizkörper 28 a . . . f vollständig und der erste Kesselteil 2 a in der in Fig. 1 gezeigten Weise bis zum vorbestimmten Füllstand teilweise gefüllt sind. Zum Erzeugen von Dampf werden nun die Rohrheizkörper 28 a . . . f eingeschaltet und dadurch das darin befindliche Fluid erhitzt bzw. verdampft. Durch die daraus resultierende Dichteverringerung steigt das erhitzte bzw. verdampfte Fluid aus den Rohrheizkörpern 28 a . . . f in den ersten Kesselteil 2 a, aus dem Dampf über das Aus laßrohr 15 entweichen kann, und unverdampftes Fluid kann aus dem zweiten Kesselteil 2 b bzw. dem Zulauf 20 in die Rohr heizkörper zur weiteren Verdampfung einströmen.

Der erfindungsgemäße Dampferzeuger ermöglicht damit ein klei nes Volumen des Kesselteils 2 a, der aus einem normmäßigen, auf dem Markt erhältlichen Rohr, beispielsweise einem Rechteck rohr oder einem anderen geeigneten Rohr, gebildet sein kann, bei gleichzeitig hoher Heizleistung, wobei entsprechend der geforderten Dampfleistung eine beliebige Zahl von Rohrheiz elementen 28 a . . . f angeordnet werden kann. Zur Regelung der Heizleistung kann ein Druckregler vorgesehen sein, der den Druck im Inneren des Kessels 2 erfaßt und bei Absinken dieses Druckes unter einen vorgegebenen Nennbetriebsdruck die Rohrheizelemente 28 a . . . f einschaltet bzw. diese bei Erreichen des Nennbetriebsdruckes bzw. eines vorgegebenen Druckes wieder abschaltet.

Eine weitere Sicherheit gegen Überhitzung kann dadurch vor gesehen sein, daß an jedem Rohrheizelement 28 a . . . f ein (nicht gezeigter) Kapillarrohrtemperaturfühler angebracht ist, der die Temperatur der Rohrheizelemente abtastet und die Leistungszufuhr so regelt, daß eine vorgegebene Tempera tur nicht überschritten werden kann. Das heißt, daß ein sonst erforderlicher Trockengehschutz für den Kessel überflüssig ist. Es entfällt auch der bei sonstigen Kleindampferzeugern auftretende Nachteil, daß die Heizung bei längerem Absinken des Wasserstandes unter eine Minimalgrenze aufgrund des Trockengehschutzes abgeschaltet werden muß. Dieses Unter schreiten tritt hauptsächlich dann auf, wenn sehr viel Dampf entnommen wird und die Pumpe 19 laufend kaltes Wasser zu führt. Wird in diesem Moment die Heizung abgeschaltet, so hat das zur Folge, daß der Dampfdruck vollständig zusammen brechen kann und die Heizung erst nach Abschalten der Pumpe wieder zugeschaltet wird.

Bei unterschiedlichen geforderten Dampfleistungen ist es fer ner auch möglich, die Heizleistung der Wärmequellen einzeln zu regeln bzw. einzelne Rohrheizelemente 28 a . . . f abzuschalten.

Die Rohrheizelemente 28 a . . . f sind derart ausgebildet, daß sie nur ein geringes Flüssigkeitsvolumen enthalten. Vorzugswei se beträgt dieses Flüssigkeitsvolumen nur etwa 0,5 dm³ pro Rohrheizelement. Werden in der angegebenen Weise 10 derartige Rohrheizelemente verwendet, so beträgt also das außerhalb des Kessels 2 befindliche Flüssigkeitsvolumen etwa 5 dm³. Sollte auch dieses Flüssigkeitsvolumen in den maximalen Flüssigkeitsinhalt von 10 l nach der Vorschrift TRD 801 ein bezogen werden, so kann das im Kessel 2 befindliche Flüssig keitsvolumen auf maximal 5 dm³, beispielsweise 4 dm³, redu ziert werden.

Claims

1. Dampferzeuger mit einem Kessel (2) für zu verdampfende Flüssigkeit, mit einem ersten Kesselteil (2 a) und einem zweiten Kesselteil (2 b) und einem Rohrheizelement (28 a . . . f) zur Wärmezu fuhr, das außerhalb des Kessels (2) angeordnet ist und an seinem einen Ende mit dem ersten Kesselteil (2 a) und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kesselteil (2 b) verbunden ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rohrheizelement (28 a . . . f) mittels einer am ersten Kesselteil (2 a) und am zweiten Kesselteil (2 b) angrei fenden und die beiden Kesselteile (2 a, 2 b) zueinander ziehenden Spannvorrichtung (39) zwischen das erste Kesselteil (2 a) und das zweite Kesselteil (2 b) eingspannt ist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kesselteil (2 b) unterhalb des ersten Kesselteiles (2 a) angeordnet ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Kesselteil (2 a) und dem zweiten Kessel teil (2 b) mindestens ein unbeheiztes Verbindungsrohr (37, 38) vorgesehen ist.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rohrheizelement (28 a . . . f) an seinen Enden jeweils einen zylindrischen Ansatz aufweist, der in eine entspre chende Bohrung im ersten Kesselteil (2 a) bzw. im zweiten Kessel teil (2 b) zur zentrischen Fixierung des Rohrheizelementes (28 a . . . f) hineinragt.

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Rohrheizelementen (28 a . . . f) vor gesehen sind.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (2) aus zwei an den Stirnflächen verschlossenen Rohren besteht und die Rohrheizelemente (28 a . . . f) in Längsrich tung der Rohre hintereinander angeordnet sind.

7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre als Rechteckrohre ausgebildet sind.

8. Dampferzeuger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rohrheizelemente (28 a . . . f) in zwei jeweils an einer Seite einer Längsschnittebene der Rohre angeordneten Reihen vorgesehen sind.

9. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß insgesamt 10 Rohrheizelemente (28 a . . . f) mit einer Leistung von jeweils etwa 5 bis 15 kW vorgesehen sind.

10. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Volumen des Kessels (2 a, 2 b) höchstens 40 l beträgt.

11. Dampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Kessels (2 a, 2 b) etwa 15 l beträgt.

12. Dampferzeuger nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß ein Füllstandsregler (21) vorgesehen ist, der das Flüssigkeitsvolumen im Kessel (2 a, 2 b) auf einen Wert von maximal 10 l regelt.

13. Dampferzeuger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsvolumen im Kessel (2 a, 2 b) auf einen Wert von etwa 8 l ± 0,5 l geregelt ist.