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mittelbar beheizter Hochdruckdampferzeuger Die Erfindung betrifft
mittelbar beheizte Hochdruckdampferzeuger, bei denen in der Kesseltrommel liegende
Heizkörper mit dem von außen beheizten Verdampferteil des Heizmittelumlaufsystems
durch die Trommelwand hindurch lösbar verbunden sind. Die Heizkörper bestehen meist
aus Rohrgruppen, die an Sammelrohre oder Sammelkästen angeschlossen sind. In den
einen Sammler wird der Heizdampf eingeleitet, welcher in den außerhalb der liegenden
Verdampferschlangen erzeugt wird, aus dem anderen Sammler wird das Kondensat abgeleitet,
das sich aus dem Heizdampf infolge der Wärmeabgabe an den Wasserinhalt der Kesseltrommel
bildet. Sowohl die Heizdampfzuleitung als die Kondensatableitung müssen durch die
Wandung der Kesseltrommel hindurchgeführt «-erden. Bei der üblichen Ausführung der
Heizkörperanschlüsse erfordert jeder Heizkörper zwei Durchbrechungen der Trommelwand
und zwei Abdichtungen. Da bei den großen Kesseltrommeln eine Mehrzahl Heizkörper
vorhanden ist, so verursachen die Durchbrechungen eine erhebliche Schwächung der
Trommelwand. Damit diese zu keiner Gefährdung im Betrieb führt, muß von vornherein
die Wandstärke entsprechend hoch gewählt werden. Auch die Forderung, daß die Durchführungen
durch die Trommelwand dauernd dichthalten sollen, macht die bauliche Ausbildung
der Durchführungen schwierig. Diese Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung behoben
werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß durch einen durch die Wandung der
Kesseltrommel nach außen ragenden abgesetzten Rohrstutzen eines Sammlers, an den
die das Heizmittel hin und zurück leitenden Heizrohre unter freier Ausdehnungsmöglichkeit
nach dem Umkehrende angeschlossen sind, die vom Verdampferteil kommende Zuleitung
des Heizmittels und die zum Verdampferteil führende Kondensatableitung hindurchgeführt
sind. Es ist auf diese Weise möglich, beide Anschlußleitungen eines Heizkörpers
durch nur eine Durchbruchstelle der Trommelwand hindurchzuführen. Unter sonst gleichen
Bedingungen wird also die Anzahl der erforderlichen Durchbruchstellen der Trommelwand
um die Hälfte vermindert. Der Durchmesser des abgesetzten Stutzens wird so klein
gewählt, als es mit Rücksicht auf die Strömungsverhältnisse in der Heizmittelzuleitung
und Kondensatableitung angängig ist, um die Trommelwand so wenig als möglich zu
schwächen. Der Absatz vorn Sammler zum Rohrstutzen ermöglicht dabei eine bequeme
Befestigung des Sammlers und eine gute Abdichtung gegen die Trommelwand. Ferner
ergibt sich noch der Vorteil, daß sich die Heizkörper frei ausdehnen können, da
sie nur an ihrem einen Ende
mit einem an der Trommel festliegenden
Anschlußstück verbunden sind.
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Es ist bekannt, die Heizdampfzuleitung zu einer Heizschlange und die
Kondensatableitung durch eine gemeinsame Öffnung in dem Boden eines offenen Behälters
bindurchzuführen. Doch handelt es sich hierbei um eine Kochvorrichtung, bei welcher
die in dem offenen Behälter angeordnete Heizschlange gleichzeitig als Rührwerk ausgebildet
ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Bodenöffnung sehr viel größer als der
Durchinesser des im Behälter liegenden Anschlußrohres für die Heizschlangenwindungen.
Es handelt sich also um die Lösung einer ganz anderen Aufgabe wie beim Erfindungsgegenstand,
bei- welcher bezweckt ist, die Anzahl der Durchbruchstellen durch die Wandung der
unter hohem Druck -stehenden Kesseltrommel zu verringern und die Durchbruchstelle
selbst aus Festigkeitsrücksichten so klein wie möglich zu halten.
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Es sind ferner auch aufrecht stehende Verdampfer bekannt, bei denen
die Zuleitung des Heizdampfes und die Ableitung des Kondensats durch den Hohlraum
eines rohrförmigen, im Verdampfer angeordneten Fußes erfolgt. Dieser Fuß erweitert
sich trichterförmig gegen den Boden des Verdampfers und ist an diesem angenietet.
Diese bekannte Anordnung soll vor allen Dingen ein leichtes Zusammensetzen der Vorrichtung
ermöglichen. Der Boden des Verdampfers weist hierbei eine sehr große Öffnung auf,
die nach Einführung des Dampfzuleitungsrohres durch Vermittlung eines besonderen
eingesetzten Ringes teilweise verschlossen wird. Diese Ausführung ergibt also eine
erhebliche Schwächung der Wandung und kommt für Hochdruckkesseltrommeln nicht in
Frage.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Die Abb. i und 2 zeigen im Längs- und Querschnitt eine mit Umlaufsystemen gemäß
der Erfindung ausgerüstete Hochdruckkesseltrommel. In der Abb. 3 ist ein Teil der
Anordnung nach Abb. i im Schnitt und im größeren Maßstabe dargestellt. Die Abb.
3a zeigt eine Einzelheit der Abb. 3 im Querschnitt. Die Abb. .I zeigt eine etwas
abgeänderte Ausbildung des Durchführungsstutzens nach der Abb. 3. Die Abb. 5 und
6 zeigen weitere Ausführungsformen in einer der Abb. 3 entsprechenden Darstellung.
In den Abb. 7 und 8 ist eine andere Anordnung der wärmeabgebenden Teile des Umlaufsystems
in Seitenansicht und Oberansicht dargestellt. Die Abb. 9 und io zeigen im Längsschnitt
und Querschnitt eine Hochdruckkesseltrommel, bei der die im Kesselinnern liegenden
Rohre des Umlaufsystems abweichend von den übrigen Ausführungsbeispielen nicht in
der Längsrichtung der Trommel, sondern quer zu dieser verlaufen.
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In den Abb. i bis 3 bezeichnet i die mit Mannloch 2 versehene Hochdruckkesseltrominel.
Die im Innern der Kesseltrommel liegenden wärmeabgebenden Teile des Umlaufsystems
werden durch Rohrgruppen gebildet, die je aus einer Rohrreihe 3 und mehreren Rohrreihen
4 bestehen. Die Rohre jedes Rohrbündels sind mit ihrem einen Ende an einen Sammelkörper
5 und mit ihrem anderen Ende an einen Sammelkörper 6 angeschlossen. Die Sammelkörper
6 ,werden von Stützen 7 getragen und liegen höher als die Saininelkörper 5, so daß
die Rohre der Rohrbündel eine gewisse -Neigung gegen die Waagerechte erhalten. Die
Sammelkörper 5 sind gleichzeitig als Durchführungsstutzen ausgebildet. Zu dieseln
Zwecke besitzt jeder Sammelkörper 5 einen rohrförmigen Fortsatz 8, der durch die
Durchbruchstelle der Wand des Behälters i nach außen geführt und gegen diese abgedichtet
ist. Im Innern des Kessels stützt sich der Durchführungsstutzen mit einem ringförmigen
Absatz 9 (Abb.3) gegen den Rand der Durchbruchstelle der Kesselwand, und außen trägt
er eine Mutter io, mittels der er festgezogen wird. Ferner ist auf dem äußeren Ende
des Rohrstutzens 8 ein Flansch i i befestigt, der zur Verbindung mit einem Flansch
12 eines Anschlußstutzens 13 dient. Durch die Stutzen 13 und 8 ist gleichachsig
ein Zuleitungsrohr 14 hindurchgeführt, dessen äußerer Durchmesser kleiner ist als
die lichte Weite der Bohrung der beiden Stutzen. Das Zuleitungsrohr 1.4 mündet mit
seinem oberen Ende in den Hohlraum 15 eines den Sammler 5 abschließenden Deckels
16. Der Stutzen 13 ist mit einer seitlichen Abzweigung 17 versehen, in welche ein
Ableitungsrohr 18 eingesetzt ist.
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Der hocherhitzte Wärmeträger, z. B. Wasserdampf, wird durch das Rohr
1.4 den in dem Kesselinnern liegenden Heizelementen zugeführt. Er strömt in die
Verteilungskammer 15 des Sammlerdeckels 16 (Abb. 3) und von dieser Kammer aus durch
die obere Rohrreihe 3 nach dem Sammelkörper 6. Aus dein Sammelkörper 6 tritt der
Dampf in die unteren Rohrreihen 4, wo er kondensiert. Das Kondensat fließt in den
Sammelkörper 5 zurück und durch den Ringraum zwischen der inneren Wandung der Stutzen
8, 13 und dem Zuleitungsrohr 14 in das Ableitungsrohr 18. Die Zuleitung des Heizdampfes
und die Ableitung des Kondensats des Heizmitteluinlaufsystems sind also durch eine
gemeinsame Durchbruchstelle der Kesselwand hindurchgeführt.
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Die Ausführungsform nach Abb. d. unterscheidet sich von der beschriebenen
dadurch,
daß das im Innern des Durchführungsstutzens 8 angeordnete
Rohr i 9 zur Ableitung des Kondensats dient, und daß die Zuführung des hocherhitzten
Heizdampfes durch den Ringraum 2o erfolgt. Im Innern des Sammlers 5 endet das Zuleitungsrohr
ig unterhalb der zweiten Rohrreihe von unten. Es trägt eine Ringscheibe 21, die
mit der Wand des Sammelkörpers 5 verschweißt oder sonst in geeigneter Weise dicht
verbunden ist und eine mit dem Ringraum 2o in Verbindung stehende Verteilungskammer
22 abtrennt. Der durch den Ringraum 20 zugeführte Heizdampf strömt von der Verteilungskammer
2.2 aus durch die untere Rohrreihe 3' zu dem Sammelkörper 6, aus dem er in die oberen
Rohrreihen 4.' eintritt. Das in diesen Rohren sich bildende Kondensat fließt zum
Sammler 5 zurück und wird durch das Rohr ig abgeleitet.
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Die Ausführng nach Abb.5 entspricht hinsichtlich der' gleichachsigen
Anordnung des Dampfzuleitungsrohres 1.4 im Innern des Sammelkörpers 5 und des Durchführungsstutzens
8 und hinsichtlich der Ableitung des Kondensats durch den Ringraum des Stutzens
8 vollständig der Ausführung nach Abb.3. Es ist aber die besondere Verteilungskammer
1 5 der Abb. 3 fortgefallen. Infolgedessen strömt der durch das Rohr 14 zugeleitete
Dampf nicht nur in die Rohrreihe 3, sondern auch in die Rohrreihen 4. ein, und das
Kondensat fließt durch die gleichen Rohrreihen, und zwar im Gegenstrom, zum Dampf
zurück. Infolge des durch die Kondensation des Dampfes in den Rohrreiben entstehenden
Unterdrucks wird auf den Heizdampf eine Saugwirkung ausgeübt, die das Überströmen
des Heizdampfes nach dem Sammelkörper 6 begünstigt. Dagegen wird der Abfluß des
Kondensats durch den gegenströmenden Dampf etwas gehemmt, so daß dafür gesorgt sein
muß, daß die Rohrreihen genügendes Gefälle für den Abfluß des Kondensats aufweisen.
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Bei der Ausführung nach Abb. 6 sind die Dampfzuleitung und die Kondensatableitung
nicht gleichachsig zueinander angeordnet. Die beiden Leitungen 23 und 2.1. liegen
vielmehr innerhalb eines gemeinsamen Rohres nebeneinander und sind durch eine Scheidewand
25 voneinander getrennt, die sich vom Sammelkörper 5 aus durch den Rohrstutzen 8
des Sammelkörpers 5 und den Abzweigstutzen 26 hindurch erstreckt. Im Sammelkörper
5 endet die Scheiderand 25 unterhalb der oberen Rohrreihe 3. An dieser Stelle ist
die Leitung 24 durch einen Deckel 27 nach oben abgeschlossen. Der durch die
Zuleitung 23 einströmende hocherhitzte Dampf gelangt durch die Rohrreihe 3 in den
Sammler 6. Er tritt aus dieseln in die Rohrreihen 4. über und kondensiert in diesen.
Das sich bildende Kondensat fließt durch die Leitung 2:1. ab.
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Bei der Ausführung nach den Abb. 7 und 8 sind die Rohre der Heizelemente
nicht einzeln an die Sammelkörper 5 und 6 angeschlossen, sondern es sind die Rohre
einer Rohrreihe in besondere Vorsammler 28 und 29 eingeführt, die ihrerseits durch
je einen Verbindungsstutzen 3o bzw. 31 an die Hauptsammelkörper 5 bzw. 6 angeschlossen
sind.
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Die in den Abb. 9 und io veranschaulichten Umlaufsysteme mit quer
liegenden Heizelementen 32 haben Sammelkörper 33 und 34.. Die Sammelkörper 33 sind
mit Durchführungsstutzen 35 versehen, «-elche die Heizdampfzuleitung und die Kondensatableitung
aufnehmen. Die Anordnung dieser Zuleitungen innerhalb des Stutzens 35 und des Sammelkörpers
33 kann eine der vorbeschriebenen Ausführungen. aufweisen. Der dem Sammler 33 zugeführte
hocherhitzte Dampf strömt durch eine oder mehrere der Rohrreihen 32 zum Sammler
34, tritt dann auch in die anderen Rohrreihen über, und das Kondensat fließt durch
die Rohrreihen zurück zum Sammler 33 und zu der im Stutzen 35 befindlichen Kondensatableitung.
Die Sammler 34. liegen etwas höher als die Sammler 33, so daß Gefälle, für den Abfluß
des Kondensats vorhanden ist.