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Verfahren zum Beheizen von Wasserröhren mittels längs der Röhren fließender
Heizgasströme. Es ist bekannt, daß die Wärmeübertragung von dem die Röhren bestreichenden
Heizgasstrom auf die Heizfläche der Röhren nur dann eine gute ist, wenn die Gasteilchen,
welche ihre Wärme abgegeben haben, durch heißere Gasteilchen von der Heizfläche
abgedrängt werden. Um dies bei parallel den Rohrachsen und deren Ebenen fließenden
Heizgasströmen zu erreichen, ist vorgeschlagen worden, die Rohrbündel zu kreuzen,
wobei auch die Gasströme sich durchkreuzen und Wirbelungen auftreten, welche den
gewünschten Austausch abgekühlter Gasteilchen durch heißere Gasteile herbeiführen.
Da aber bei
den bekannten, zu diesem Verfahren in Vorschlag gebrachten
Dampfkesseln nicht die geeignete Anordnung des sich kreuzenden Röhrenbündels gewählt
wurde, so wurde nur eine einmalige kurze Durchkreuzung der Gasströme erreicht, die
unvollkommen ist. Nun sind auch eine ganze Reihe von Kesselbauarten bekannt geworden,
bei denen die Röhrenbündel sich mehrmals durchkreuzen. Bei diesen bekannten Bauarten
strömen aber die Gase nicht parallel zu den gekrümmten Rohrachsen, sondern entweder
senkrecht nach oben durch die zwischen den einzelnen Rohrlagen verbleibenden senkrechten
Durchgänge, also nur parallel den Rohrachsebenen, so daß also kein Durchkreuzen
von Gasströmen stattfindet, oder aber die Gase werden senkrecht zu den Rohrachsebenen
hin und her geführt, also nicht auch parallel zu den Rohrachsen, wodurch die einzelnen
Röhren in ihrer Gesamtlänge ganz ungleich beheizt werden, was für den Wasserumlauf
sehr schädlich ist.
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Das neue Verfahren beseitigt diese Nachteile, indem es die Heizgase
parallel zu den Rohrachsen und deren Ebenen führt, so daß alle Röhren, mögen die
Rohrbündel noch so viele Lagen nebeneinander haben, gleichstark beheizt werden.
Dann zeigt es anstatt der für solche Ausführung bekannt gewordenen einmaligen Durchkreuzung
der Gasströme eine mehrmalige Durchkreuzung der Rohrbündel so, wohl als der in ihnen
fließenden Heizgasströme.
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Diese mehrmalige Durchkreuzung wird erreicht durch Verwendung bogenförmiger
Röhrenbündel für zweimalige Durchkreuzung oder schlangenförmiger Rohrbündel für
zwei- und mehrfache i"'berkreuzung. Die Anwendung dieser Rohrbündelformen ermöglicht
eine Reihe von Ausführungsarten, von denen in der Zeichnung zwei dargestellt sind,
die sich besonders einfach gestalten.
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In der Zeichnung zeigen Abb. i und 2 ein Ausführungsbeispiel mit -zwei
Ober- und zwei Unterkesseln und ineinandergeschobenen Röhrenbündeln, die sich kreuzen.
Abb. i ist ein Querschnitt. Abb. 2 ein Längsschnitt nach A-B.
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Abb. ; und .1 zeigen ein Ausführungsbeispiel im Querschnitt und in
Vorderansicht, bei dem die Röhrenbündel einen Ober- mit einem Unterkessel verbinden
und in jedem Rohrbündel die benachbarten Rohrlagen sich kreu-zen.
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Abb. 5 und 6 -zeigen in Ansicht und Draufsicht schematisch den Weg
der sich kreuzenden Heizgasströme. In Abb.5 und 6 sind a, die Röhren mehrerer, je
in einer Ebene angeordneter Rohrbündel, b diejenigen von dazwischenliegenden, ebenso
angeordneter, aber die ersten Rohrbündel kreuzender Rohrbündel. Die Pfeile zeigen
die Richtung der sich kreuzenden Heizgasströme. Durch das Auftreffen dieser Heizgasströme
auf die ihnen entgegenliegenden Röhren werden sie geteilt, und die Teilströme streichen
in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbei, wodurch, wie deutlich zu ersehen,
Drehmomente entstehen, die eine Drehung der einzelnen Gasströme, ein Wirbeln, bewirken.
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Da die Kreuzungsstellen, wie die Ausführungsbeispiele zeigen, derart
angeordnet sind, daß auf einer beträchtlichen Wegstrecke der Heizgase diese Drehbewegung
erfolgt und gleichzeitig der Weiterbewegung des Gasstromes längs der Röhren ein
geringer 'Widerstand entgegengesetzt wird, da die Kreuzungswinkel verhältnismäßig
klein sind, so setzt sich die Drehbewegung der einzelnen Gasströme um die Röhren
herum infolge des Beharrungsvermögens über die Kreuzungsstellen hinaus fort, die
kalten Gase werden von dem Röhrenum''ang weggeschleudert, und die heißen Gase kommen
an ihn heran.
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In Abb.3 und 4 sind i und 2 Ober-und Unterkessel, -zwischen denen
Rohrbündel 3 und ¢ als Steigrohr- und Fallrohrbündel angeordnet sind. Die Wasserröhren
sind nach Kreisbogen gekrümmt, die sich in den Punkten 5 und 6 bz-, ; und 8 dis
Oberkessels und Oberkesselmantels schneiden, so daß sie durch Löcher an diesen Punkten
aus- und eingebracht und gereinigt werden können. Sämtliche Röhren der Bündel ;
und 4 sind nur nach einer Richtung gekrümmt, so daß das Bündel eine mondsiclielartige
Form erhält und die konvexe Seite der Röhren gegen den Gasstrom gerichtet ist. Außerdem
besitzen sie eine Krümmung in der Rich;ung parallel zur Kesselachse, und zwar abwechselnd
nach der einen und nach der anderen Seite.
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Die unten in das Rohrbündel 3 eintretenden Heizgase werden durch die
Rohrgruppen a und h in einzelne Ströme von verschirdener Strömungsrichtung geteilt,
und diese Ströme kreuzen sich bei ihrem Weg läng der Röhren zweimal in der weiter
oben geschilderten Weise. Dasselbe tritt ein bei dem Rohrbündel 4, das von den Heizgasen
von oben nach unten durchstrichen wird.
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Da die Röhren beider Bündel 3 und .i so gekrümmt sind, daß der umlaufende
Wasserstrom eine einem geschlossenen Kreisring ähnliche Form hat, so ist der Widerstand,
den er in den Röhren findet, sehr gering und auch der Durchgangswiderstand durch
die Ober-und Unterkessel mäßig, weil sämtliche Ein-und Austrittsrichtungen einander
zugeneigt sind. Die Geschwindigkeit des Umlaufstromes wird also eine ganz erhebliche
sein und groß genug, um das Wasser an die konvexe Rolirbogenaußenseite infolge der
Fliehkraft
zu drängen, während in den Steigröhren die Dampfblasen
entlang der konkaven Rohrbogeninnenseite strömen werden.
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Durch die besondere Anordnung der mondsichelförmigen Röhrenbündel
mit ihren Spitzen auf dem Umfang der Ober- und Unterkessel wird der Vorteil erreicht,
daß jeweils eine große Zahl von Röhren durch ein einziges Verschlußloch des Ober-
und Unterkessels zugänglich sind.
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Die Abb. i und 2 zeigen eilte Ausführungsform, bei der die mondsichelartigen
Steigrohrbündel 13 und 15 zweier Kessel mit den Oberkesseln 9 und i i und den Unterkesseln
io und 12 derart ineinandergeschoben sind, daß sich diese Rohrbündel 13 und 15 kreuzen,
und zwar so, daß immer zwischen zwei Rohrlagen des einen Rohrbündels sich eine Rohrlage
des andern einschiebt. Die Rohrlagen jedes Steigrohrbündels können hier in einer
zu der Kesselachse senkrechten Ebene liegen, da die Kreuzung der Gasströme durch
die Kreuzung der ineinandergeschobenen Rohrbündel 13 und 15 erfolgt. Durch die Lenkplatten
17 werden zwei Einzelströme der Heizgase gebildet, die sich in der Rohrkreuzungsstelle
durchkreuzen, wobei die früher geschilderte Wirkung eintritt. Bei den Fallrohrbündeln
1.1 und 16 liegen die Röhren a und b
wie in Abb. q. in sich schneidenden
Ebenen und kreuzen sich demnach wie oben beschrieben. Durch dieses Ineinanderschachteln
zweier Kessel kann für hohe Drücke die Teilung der Rohrlagen weit gehalten werden,
um die Mäntel nicht zu sehr zu verschwächen, und trotzdem erhält man eine langdauernde
innige Berührung der Wasserröhren durch die Heizgase an einer Stelle, wo die Strahlungsbeheizung
nicht mehr vorherrschend wirksam ist.
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Die Rohrbündel i 3 und 15 können auch so geformt sein, daß der obere
Teil -der Rohrbündel 13 bzw. 15 sich an den unteren Teil der Rohrbündel 15 bzw.
13 anschließt, d. h. daß S-fönnige, also schlangen- oder zickzackförmige Rohrbündel
entstehen, welche den Oberkesselg mit Unterkessel 12 und Oberkessel i i mit Unterkessel
io kreuzweise verbinden.