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Schutzeinrichtung für Dampfkesselüberhitzerrohre. Im Hauptpatent ist
eine Schutzeinrichtung für Dampfkesselüberhitzerrohre gegen Verbrennen während der
Betriebspausen unter Schutz gestellt, bei der in bekannter Weise während der Betriebspausen
Kühldampf durch die Überhitzerrohre geleitet wird, der von einem Raum mit höherer
Dampfspannung im Dampfkessel zu einem Raum mit niedrigerer Spannung strömt, und
bei der nun eine Einrichtung getroffen wird, die verhindert, daß der Dampfdruck
in demjenigen Raum, in dem er niedriger sein soll, eine bestimmte Grenze überschreiten
kann. Eine solche Einrichtung ist z. B. ein Sicherheitsventil.
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Eine derartige Einrichtung wird nach der vorliegenden Zusatzerfindung
derart ausgebildet, daß die Strömungsrichtung des Dampfes im Überhitzer beim Inwirkungtreten
der Schutzeinrichtung dieselbe bleibt wie während des ordnungsmäßigen Betriebes,
während bei der Einrichtung des Hauptpatentes der während der Betriebspausen fließende
Kühldampf die entgegengesetzte Richtung hat als der während des ordnungsmäßigen
Betriebes die Überhitzerrohre durchströmende Dampf.
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Das wird dadurch erreicht, daß der Dampfraum mit niedrigerem Dampfdruck
zwischen dem Heißdampfkopf und dem Absperrventil an die Heißdampfleitung angeschlossen
ist. Bei Absperrung des Dampfventils nimmt dann der Heißdampf selbsttätig den Weg
in den Dampfraum mit niedrigerem Druck, um gegebenenfalls von hier abzublasen, ohne
daß die Strömungsrichtung im überhitzer umgekehrt würde.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert,
und zwar in Anwendung auf Dampfkessel von bekannten Bauarten, wobei aber bemerkt
wird, daß die Erfindung fast ohne Einschränkung auf Dampfkessel ganz beliebiger
Bauart anwendbar ist. Die Abb. i und z stellen in Seiten- und Oberansicht, nach
entsprechender Wegnahme der Ummauerungen, einen Kessel mit drei obenliegenden Dampfsammelrohren
1, 2 und 3 und einem unten liegenden Wasserrohr ;4 dar, letzteres ist mit den drei
Dampfsammelrohren durch Rohrbündel 5, 6 und 7 verbunden, in üblicher Weise ist der
Kessel mit einer Mauerung 8 versehen, in der bei 9 die Feuerung und bei io der Abzug
zum Schornstein vorgesehen sind. Entsprechende Leitflächen führen die Heizgase vom
Rost über die Rohrbündel 5, 6 und 7 hinweg zum Abzug io. Die Überhitzerrohre i i,
von der üblichen U-Form, sind senkrecht hinter der Vorderwand des Kessels angebracht,
über dem Rost 9, an einer Stelle also, an der die Verbrennungsgase sehr stark auf
die Rohre wirken, so daß zwar eine sehr hochgradige Dampfüberhitzung erzielt wird,
bei Unterbrechung des Dampfdurchflusses aber die Elemente der Gefahr der Verbrennung
ausgesetzt wären, auch wenn, wie hier geschehen, die direkte Einwirkung der Wärmestrahlen
durch eine Isolierschicht 12 verhindert ist. Den Überhitzerelementen wird der Dampf,
wie üblich, von der mittleren Dampfsammeltrommel 2 aus zugeführt und durchströmt
sie, um alsdann mit entsprechend erhöhter Temperatur dem Ablaßventil zugeleitet
zu werden.
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Die Sammeltrommeln 2 und 3 des Kessels sind miteinander durch ein
unteres Rohrbündel 13 und ein oberes Rohrbündel 14 verbunden, die Trommeln i und
2 aber nur durch ein unteres Rohrbündel 15, die bei Kesseln dieser Art sonst gebräuchlichen
und auch erforderlichen oberen Verbindungsrohre zwischen i und 2 werden bei Anwendung
der Erfindung weggelassen. Der Wasserstand ist in den drei Sammeltrommeln durch
eine punktierte Linie auf der Zeichnung angedeutet.
Die mittlere
Sammeltrommel 2 ist mit einem Sicherheitsventil 27 versehen, aus dem der
in dieser Trommel sich sammelnde Dampf bei Erreichung eines bestimmten Druckes abblasen
kann.
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Zum Überhitzer gehören außer den schon erwähnten Elementen i i ein
Naßdampfkopf 16 und ein Heißdampfkopf 17 sowie ein zweiter Satz von überhitzerrohren
18. Sämtliche Elemente sind mit der Einströmungsöffnung an den Naßdampfkopf '16,
mit der Ausströmungsöffnung an den Heißdampfkopf 17 angeschlossen. Ein Rohr i9 verbindet
den Dampfraum der Sammeltrommel i mit dem einen Ende des Naßdampfkopfes 16, eine
andere Rohrleitung 2o den Dampfraum der Sammeltrommel 2 mit dem anderen Ende des
Naßdampfkopfes 16. Der Heißdampfkopf 17 ist an beiden Enden geschlossen und durch
einen Rohrstutzen 21 mit dem Dampfrohr 22 verbunden, in das das Ablaßventi123 eingeschaltet
ist. Der Naßdampfkopf 16 ist durch eine Scheidewand 26 in zwei Kammern 24 und 25
geteilt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die Scheidewand erheblich näher
an dem einen Ende als am anderen Ende des Naßdampfkopfes, so daß also mit der Kammer
25 die Einströmungsöffnungen von nur verhältnismäßig wenig Überhitzerelementen verbunden
sind.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Dampfkesseln der beschriebenen
Art erfolgt die Dampfentwicklung zum weitaus größten Teil in dem Rohrbündel s, von
ihm gelangt der Dampf in die Sammeltrommel i. Ein geringerer Teil des Dampfes wird
im Rohrbündel 6 entwickelt und gelangt in den Dampfraum der Sammeltrommel 2. Wie
schon oben bemerkt, sind bei Dampfkesseln dieser Art, bei denen die Erfindung nicht
angewendet ist, die Dampfräume der Tromnieln i und 2 durch Rohrleitungen miteinander
verbunden (während in der Zeichnung nur die Verbindungsrohre für die Wasserräume
der beiden Trommeln miteinander verbunden sind), durch die der gesamte Dampf in
der Trommel i in die Trommel 2 überströmt, um von da aus zum Überhitzer überführt
zu werden. Bei dem in Abb. i und 2 dargestellten Dampfkessel aber wird der in der
Trommel i sich sammelnde Dampf unmittelbar von dem Dampfraum dieser Trommel angenommen
und durch das Rohr i9 in die Kammer 24 des Naßdampfkopfes 16 geführt, von wo er,
wenn das Ablaßventil 23 geöffnet ist, durch die Überhitzerelemente i i strömt und
finit entsprechend erhöhter Temperatur in den Heißdampfkopf 17 gelangt, von wo aus
er in das Dampfrohr und zur Maschine strömt. Der in den Siederöhren 6 entwickelte
Dampf aber gelangt aus dem Dampfraum der Sammeltrommel 2 durch die Rohrleitung 9-o
in die Kammer 25 des Naßdampfkopfes 16, fließt von hier aus durch diejenigen Überhitzerelemente
18 hindurch, die an diese Kammer angeschlossen sind, und gelangt dann in den Heißdampfkopf
17 und in das Dampfrohr.
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Die Scheidewand 26 ist in dem Naßdampfkopf so angeordnet, daß die
in die Kammern 24 und 25 gelangenden Dampfmengen ungefähr in demselben Verhältnis
zueinander stehen wie die Dampfmengen in den Sammeltrommeln i und 2. Um dieses Verhältnis
möglichst genau zu erreichen, kann die Scheidewand verstellbar angeordnet sein,
was aber nicht mit dargestellt ist.
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Dieser Vorgang vollzieht sich während der Dauer des ordnungsmäßigen
Betriebes ebensolange, wie das Dampfventil 23 offen ist. i#7ird dieses geschlossen,
so bleibt das Verhältnis der von den Siederöhren an die Sammeltrommeln i und 2 gelieferten
Dampfmengen das gleiche wie vorher. Demgemäß wird der Dampfdruck in der Trommel
i alsbald höher werden als der in der Trommel 2, was bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
noch dadurch unterstützt wird, daß die Trommel -> etwas höher liegt als diejenige
i und deshalb der über dem Wasserspiegel liegende Dampfraum größer ist als in Trommel
i. Es findet demgemäß ein Dampfumlauf statt von der Trommel z durch das Rohr i9
in die Kammer 24 des Naßdampfkopfes 16, von da durch diejenigen Überhitzerelemente,
die mit dieser Kammer in Verbindung stehen, zum Kopf 17, von da aus durch diejenigen
Überhitzerelemente, die an die Kammer 25 angeschlossen sind, und weiter durch das
Rohr 2o zur Trommel 2. Dieser Dampfstrom ist groß genug, um so viel Wärme abzuleiten,
daß die überhitzerelemente nicht zu heiß werden. Steigt aber der Dampfdruck in 2
so weit, daß der Dampffluß zum Stillstand gelangen würde, so öffnet sich das Dampfventil27.
Die Dampfströmung durch die Überhitzerelemente hindurch wird daher auch bei Unterbrechung
der Dampfentnahme fortwährend aufrechterhalten.
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Den Abb. 3 und 4 ist ein Dampfkessel zugrunde gelegt, bei dem zwei
horizontal liegende Sammelrohre 28 und 29 an ihren beiden Enden mit Köpfen
30 und 31 versehen sind, zwischen denen die Siederohre 32 verlaufen. Der
Kessel ist wieder mit einer Ummauerung 8 versehen, in die ein Rost 9 eingebaut ist.
Entsprechende Leitflächen leiten die Heizgase durch die Siederöhren hindurch zum
Schornstein.
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Die überhitzerelemente liegen hinter der Feuerbrücke 33, wobei aber
bemerkt werden mag, -daß sie auch irgendeine andere Lage
haben können.
Auch hier wieder ist der Überhitzer mit zwei Köpfen 16 und 17 versehen, an die die
Überhitzerelemente angeschlossen sind.
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In einem Kessel von dieser Art sind ohne weiteres nicht zwei Dampfräume
mit verschiedenem Dampfdruck enthalten. Um sie zu schaffen, werden daher in die
Sammeltrommel 28, 29 Scheidewände 34 eingebaut, die von oben her bis unter den Wasserspiegel
35 herabreichen und die Dampfräume daher in zwei Teile zerlegen. Die Scheidewände
liegen sehr viel näher am vorderen Ende der beiden Trommeln, so daß verhältnismäßig
kleine Dampfräume 36 und größere Dampfräume 37 geschaffen werden. Die Räume 36 in
beiden Sammeltrommeln sind durch Rohre 38 und 39 miteinander verbunden, von denen
eine gemeinsame Leitung 4o zum einen Ende des Überhitzerkopfes 16 führt. An das
entgegengesetzt liegende Ende des anderen Kopfes 17 ist ein Rohr 41 angeschlossen,
das den Dampf dem Dampfrohr 42 zuführt, in das wieder ein Dampfventil 43 eingesetzt
ist. Die größeren Räume 37 der beiden Sammeltrommeln sind durch Rohre
44 und 45 miteinander verbunden, von beiden gemeinsam führt ein Rohr 46 zu
einem Verbindungsstück 47, an das einerseits das Rohr 41, andererseits das Dampfrohr
42 angeschlossen sind. Bei 48 und 49 sind wieder an den größeren Dampfsammelräumen
37 Sicherheitsventile angeordnet.
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In einem derartigen Dampfkessel sammelt sich praktisch der gesamte
erzeugte Dampf in den vorderen Kammern 36 der Sammeltrommeln, in die hinteren Kammern
37 gelangt nur wenig Dampf aus den Siederohren.
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Während des normalen Betriebes des Dampfkessels, also wenn das Ablaßventil43
offen ist, strömt der Dampf aus den Kammern 36 durch das Rohr 4o in den Kopf 16
des Überhitzers, fließt von da durch die Überhitzerrohre i i und gelangt mit entsprechend
erhöhter Temperatur durch das Rohr 41 in das Dampfrohr 42 und zur Maschine. Der
Dampf, der in den Räumen 37 der Trommeln entsteht, fließt durch das Rohr 46 zum
Verbindungsstück 47 und vereinigt sich hier mit dem Heißdampf. Diese Dampfmenge
ist indessen, wie gesagt, überaus klein und kann bei der Betrachtung der Wirkungsweise
vernachlässigt werden.
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Soll nun der Betrieb unterbrochen werden und wird deshalb das Ablaßventil
43 geschlossen, so sammelt sich nach wie vor der Dampf in den Räumen 36 der Sammeltrommeln
an. Der hier herrschende Druck steigt also sehr schnell an und überwiegt weit den
in den Räumen 37 herrschenden Druck, so daß ein Dampffluß durch das Rohr 40, die
Überhitzerelemente, das Rohr 41, das Verbindungsstück 47 und das Rohr 46 in die
Räume 37 hinein zustande kommt. Diese Dampfströmung ist genügend, um die Überhitzerelemente
so weit abzukühlen, daß sie nicht verbrennen können. Sollte der Dampfdruck in den
Räumen 37 aber zu hoch ansteigen, so öffnen sich die Sicherheitsventile 48 und 49
und gestatten das Abbläsen des Dampfes. Die schützende Dampfströmung durch die Überhitzerelemente
bleibt also während der ganzen Dauer der Betriebsunterbrechung bestehen.