DE53988C - Benutzung von überhitztem Dampf zur Verdampfung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein Aufrifsund Fig. 2 eine Vorderansicht eines gewöhnlichen Cornwall-Kessels mit den daran angebrachten Neuerungen; Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt nach -x-x,- Fig. 1 und 2, und Fig. 4 ein Querschnitt nach y -y_i Fig. 1 und 3; Fig. 5 ist ein senkrechter Längsschnitt in vergröfsertem Mafsstabe und veranschaulicht Abänderungen des in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Apparates. Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt, Fig. 7 ein waagrechter Schnitt nach \-%, Fig. 6, und Fig. 8 ein waagrechter Schnitt nach ^¹-^¹ derselben Figur eines mit den Neuerungen versehenen stehenden Kessels. ': A ist der Kessel, B das Flammrohr desselben, C die Feuerung, D die Feuerbrücke, E je eine der Feuerthüren, F das Speisewasserrohr, G das Ableitungsrohr für den im Kessel erzeugten Dampf und H das Abblaserohr.

α ist ein das Feuerrohr B derart umgebender Mantel, dafs ein ringförmiger Raum oder eine Kammer α¹ gebildet wird, die sich bei dem in Fig. 1 bis 4 gezeigten Kessel durch die ganze Länge des Feuerrohres hinzieht. b ist ein in dem gewöhnlichen Dampfraum des Kessels angeordnetes Rohr, welches mit länglichen Schlitzen b¹ oder Oefmungen zum Einlassen von Dampf aus dem Dampfraum versehen ist. Dieses Rohr b ist mittelst eines Zweigrohres b² mit dem oberen .Theil der ringförmigen Kammer α¹ an deren hinterstem Ende verbunden, c c¹ sind Kammern, welche sich beinahe, aber nicht ganz um den Mantel a in geeigneter Entfernung von demselben herum erstrecken und auf Winkeleisen, die auf dem Boden des Kessels oder anders angeordnet sind, ruhen. Die Kammer c steht durch das Rohr d in freier Verbindung mit der Kammer a¹, während die Kammer c¹ mit dem Dampfrohr G verbunden ist. Die Kammer a^l und das Dampfrohr G stehen mit den Kammern c c¹ am besten an den gegenüberliegenden Enden derselben in Verbindung, d. h. das Ende der Kammer c auf der einen Seite des Kessels ist mit dem Rohr d und das Ende der Kammer c¹ auf der - anderen Seite mit dem Dampfrohr G verbunden. Diese Kammern c c¹ haben aufserdem Verbindung mit einander durch die Röhren e aus Stahl oder anderem geeigneten Material, welche theilweise in dem Wasserraum und theilweise im Dampfraum des Kessels liegen, f ist eine gelochte Ringplatte, welche die Röhren & in ihrer Mitte unterstützt. Die Feuerung C ist mit einer Wölbung g aus Chamottesteinen oder anderem feuerbeständigen Material versehen, die etwas über .die Feuerbrücke D hinausreicht und so construirt ist, dafs sie einen schmalen Zwischenraum zwischen ihrer oberen Fläche und der inneren Fläche des Feuerrohres B freiläfst. Um Luft von der Aufsenseite des Kessels ''her in diesen Raum eintreten zu lassen, sind die ' Oeffnungen g¹ vorgesehen. Die durch diesen Raum zwischen der Wölbung und der Innenfläche des Feuerrohres B streichende Luft wird zu-

erst erwärmt und dann an, das Feuerrohr hinter dem Feuer abgegeben. In manchen Fällen kommt auch die Feuerbrücke D hinter dem Feuer in Fortfall und dafür eine Plattform oder Platte D¹ zur Anwendung, die in einer Linie mit dem Feuer liegt und sich ungefähr ι m weit unter die Wölbung erstreckt, wie dies punktirt in. Fig. .3 und 5 angedeutet ist. Diese Plattform kann aus Chamotte, Gufseisen oder geeignetem anderen Material hergestellt sein und dient dazu, die Hitze während der Reinigung der Feuerung aufzuspeichern und einen Theil des Feuers während dieser Reinigung aufzunehmen. Durch Anordnung der Wölbung wird ferner der Gefahr einer Ueberhitzung des Feuerrohres in der Verbrennungskammer vorgebeugt. Zur Regelung des Lufteintrittes durch die Oeffnungen ^¹ dient die verstellbare Platte oder das Gitter h, durch welches diese Oeffnungen nach Bedarf metir oder weniger geöffnet oder geschlossen werden können.

i i sind Sicherheitsventile, die mittelst der Rohre i¹ mit der ringförmigen Kammer a¹ verbunden sind. Mit der Kammer C¹ISt durch das Dampfrohr G das Sicherheitsventil z'² verbunden, j ist ein Mannloch, mit Deckel j¹ versehen. Ueberdies sind Wasserstandsgläser, Manometer u. s. w. vorgesehen.

Beim Betriebe ihres neuen Dampferzeugers wenden die Erfinder vorzugsweise Pyrometer an, um den von dem Dampf in der Kammer a¹ erlangten Hitzegrad und die Temperatur, in der Verbrennungskammer C zu ermitteln. Diese Pyrometer werden in der Kammer a^l oder in der Verbrennungskammer C oder in beiden Kammern so angeordnet, däfs ihre anzeigenden Theile leicht beobachtet werden können. .

Die Wirkungsweise des Dampferzeugers ist folgende: Nachdem derselbe in der üblichen Weise bis zu dem erforderlichen Wasserstand mit Wasser gefüllt worden ist, wird das Feuer in der Verbrennungskammer C angezündet und zunächst nur schwach entwickelt.. Dies ist besonders dann nothwendig, wenn das Speisewasser bei niedriger Temperatur eingeführt wird; hat aber das Speisewasser eine hohe Temperatur erlangt und giebt dasselbe Dampf ab, so kann das^: Feuer angefacht und gröfsere Hitze auf der Feuerung entwickelt werden. Wenn die Kammer a^l beim Beginn der Operation ganz oder theilweise mit Wasser gefüllt ist, oder wenn man einen kleinen Wasserstrahl oben auf das Feuerrohr in der Kammer a¹ fallen läfst, während die Platten des Feuerrohres rriäfsig angewärmt sind, so wird dieses Wasser in Dampf verwandelt und trägt zur rapiden Temperaturerhöhung im ganzen Kessel bei. Sobald Dämpf in letzterem entwickelt ist, tritt dieser Dampf durch die Oeffnungen b¹ in das Rohr b und durch das Verbindungsrohr f* in die Kammer α¹, wo er stark überhitzt wird. Dieser überhitzte Dampf gelangt dann durch das Rohr d in die ringförmige Kammer c und aus dieser durch die Röhren e in die Kammer c¹, von wo er durch, das Dampfrohr G nach der Dampfmaschine oder anderen Verwendungsstelle abgeführt wird. Der stark überhitzte Dampf giebt, während er sich in der Kammer α¹, den Kammern cc¹ und den Röhren e befindet, einen Theil seiner Hitze durch Ausstrahlung an das Wasser im Kessel ab und befördert so die Umwandlung des Wassers in Dampf, indem er ferner den in dem gewöhnlichen Dampfraum des Kessels enthaltenen Dampf ein wenig überhitzt oder trocknet. Das Speisewasser wird am besten in den Kessel bei hoher Temperatur eingeführt.

Sollte der von dem Dampf, in der Kammer a^[ oder in der Verbrennungskammer C erlangte Hitzegrad zu hoch werden, so kann der Heizer dies an den Pyrometern erkennen und. die Temperatur durch Verminderung des Luftzutrittes zur Verbrennungskammer und Abschwächung des Feuers verringern.

Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Abänderung der vorliegenden Erfindung ist der Mantel α von dem die Verbrennungskammer oder Feuerung umgebenden Theil des Feuerrohres fortgelassen, so dafs also das Wasser diesen Theil des letzteren stets umgiebt. Diese Anordnung ist mit Vortheil anwendbar bei Kesseln, welche die gewöhnliche Anordnung von Verbrennungskammer oder Feuerung auf-r weisen.

Fig. 6,7 und 8 veranschaulichen die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung bei einem stehenden Kessel. Bei diesem Kessel kehren die Verbrennungsproducte, nachdem sie durch das Hauptfeuerrohr B in die Höhe gegangen sind, durch ein zweites Feuerrohr B^ zurück und werden dann durch einen ringförmigen Raum zwischen der Kesselwandung A und einem diese umgebenden Gehäuse k nach dem Abzugsrohr Ar¹, welches von diesem Gehäuse getragen wird, wieder nach oben geführt; es kann auch noch ein zweites inneres Feuerrohr als Abzugsrohr nach dem Schornstein vorgesehen werden. Die Feuerung C ist mit einem inneren Rohr C¹ versehen, welches als Schutz für die Platten des Feuerrohres B gegen die Einwirkung der Hitze dient und mit Chamottesteinen ausgefüttert sein kann.

Ein Mantel α und eine ringförmige Kammer a^l umgeben das Feuerungsrohr; , die genannte Kammer steht an ihrem oberen Ende mit dem gewöhnlichen Dampfraum des Kessels und an ihrem unteren Ende mit der Kammer c in Verbindung, a² ist ein das Feuerrohr Β^λ umgebender und mit den Kammern c c¹ com-

municirender ringförmiger Raum; ferner sind Röhren e vorgesehen, welche die Kammern c und c¹ verbinden, während der für den Verbrauch bestimmte Dampf dem Kessel durch ein Dampfrohr entnommen wird, welches an einer passenden Stelle an die obere Kammer c¹ anschliefst, und mit dem ein Sicherheitsventil verbunden ist. I ist ein im Mantel k vorgesehenes Mannloch, welches Zutritt zu dem Mannloch j des Kessels gewährt. Der obere Theil des Gehäuses k und des Kesselmantels A ist am besten so construirt, dafs er leicht abgenommen werden kann; es können diese oberen Theile auch mit geeigneten Mannlöchern versehen sein, um die Reinigung oder Ausbesserung des Kessels zu erleichtern.

In manchen Fällen wird der Mantel α von dem das Feuer umgebenden Theil der Verbrennungskammer weggelassen und der Dampf nach der Kammer c niedergeführt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.

Der vorbeschriebene Dampferzeuger soll billig beim Betriebe. sein, da ein verhältnifsmäfsig schwaches Feuer in der Verbrennungskammer genügt, den durch die Kammer um das Feuerrohr circulirenden Dampf stark zu überhitzen und denselben auf eine hohe Temperatur zu bringen, wonach der Dampf dann durch die oben erwähnten Röhren und Kammern strömt und seine überschüssige Hitze an' das Wasser abgiebt, wobei eine sehr grofse Heizfläche vorhanden ist. Ferner kann der Grad, bis auf welchen der Dampf beim Verlassen des Erzeugers überhitzt wird, nach Wunsch regulirt werden, während durch die Einschaltung des Mantels um das Feuerrohr die einem niedrigen Wasserstand zuzuschreibenden Explosionen verhindert wer'den sollen.

In manchen Fällen werden in der ringförmigen Kammer um das Feuerrohr schraubenförmige Windungen aus Winkeleisen, T-Eisen oder im Querschnitt entsprechend anders geformten Metalistangen angebracht und diese an dem Mantel, aber nicht an dem Feuerrohr festgenietet, so dafs sie also, der Ausdehnung oder Zusammenziehung des letzteren keinen Eintrag thun, während sie -andererseits den Dampf zwingen, die ringförmige Kammer in Windungen um das Feuerrohr zu durchströmen. .

In manchen Fällen wird um den äufseren Kesselmantel oder einen Theil desselben noch ein Mantel gelegt, in welchen der überhitzte Dampf aus der das Feuerrohr umgebenden ringförmigen Kammer geleitet werden kann, ehe derselbe durch das Dampfrohr aus dem Kessel austritt.

In manchen Fällen erscheint es vortheilhaft, die ringförmige Kammer in zwei Theile zu zerlegen und den einen Theil derselben zum Ueberhitzen des für Verdampfungszwecke bestimmten Dampfes, den anderen Theil dagegen zum Wiederüberhitzen dieses Dampfes nach seiner erstmaligen Ausnutzung zu verwenden, ehe derselbe für weitere Zwecke in der jeweilig, gewünschten Weise wieder nutzbar gemacht wird. . ■ .

In einigen Fällen gelangen Batteriekessel zur Verwendung, deren Wasser- und Dampfräume' in geeigneter Weise verbunden sind. Nur der eine dieser Kessel ist mit einer Feuerung oder Verbrennungskammer (die aber. auch unabhängig von sämmtlichen Kesseln angeordnet sein kann) versehen; das Feuerrohr dieses Kessels zieht sich durch die übrigen Kessel hindurch, so dafs die abziehenden Verbrennungsproducte vollständig ausgenutzt werden. Der überhitzte Dampf aus der um diese Feuerung angeordneten Kammer wird durch die Wasserräume oder zum Theil durch die letzteren und zum Theil durch die Dampfräume dieser Kessel in Rohren, Rohrschlangen Mänteln u. s. w. für den vprbeschriebenen Zweck geleitet. Der zum Verdampfen von Flüssigkeit in einem Kessel behufs Erzeugung von Dampf unter Druck in demselben benutzte Dampf kann, wenn gewünscht, in einem von diesem Kessel abgesonderten Feuerraum oder Feuerrohr überhitzt werden.

Es ist augenscheinlich, dafs die vorliegenden Neuerungen auch bei Lancashire-Kesseln (mit zwei Feuerrohren), bei Röhrenkesseln oder liegenden und stehenden Kesseln anderer Art anwendbar sind. Es ist weiter ersichtlich, dafs die Ausführung des Apparates ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken noch einige Aenderungen zuläfst; so kann beispielsweise der Mantel, anstatt sich über die ganze Länge des Feuerrohres hinzuziehen oder nur an dem die Verbrennungskammer bildenden Theil des letzteren fortgelassen zu sein, auch an irgend einem anderen Theil desselben weggelassen werden; auch kann man die Feuerung unter den Kessel legen und die Verbrennungsgase durch die ummantelten Feuerrohre und die seitlichen und oberen Feuerrohre strömen lassen.

Statt der geraden Röhren e soll zuweilen eine Rohrschlange angewendet werden, deren eines Ende mit _der ringförmigen Kammer um das Hauptfeuerrohr oder mit der damit verbundenen Kammer c in Verbindung steht, und deren Windungen dieses Feuerrohr in zweckmäfsiger Entfernung von demselben umgeben und in dem Wasserraum oder theils im Wasserraum und theils im Dampfraum des Kessels liegen. Das andere Ende dieser Rohrschlange tritt durch den Kesselmantel am hinteren Ende desselben hindurch und ist mit dem den Dampf abführenden Rohr verbunden. Das Rohr kann auch am Dampfraum des

Kessels entlang zurückgeführt werden und durch einen anderen passenden Theil des Mantels des letzteren hindurchtreten; oder es kann durch das Feuerrohr oder einen Theil des letzteren geführt werden, um den Dampf bis zu einem . gewünschten Grade wieder zu trocknen oder zu überhitzen. Wenn sich der Mantel nicht über die ganze Länge des Feuerrohres erstreckt, so wird der von ihm nicht eingeschlossene Theil des letzteren am besten mit Galloway- oder anderen Querröhren versehen.

Die vorliegende Einrichtung kann, wenn gewünscht, auch zum Verdampfen von Flüssigkeiten benutzt werden, wenn der Zweck der Verdampfung auch nicht die Erzeugung von Dampf ist.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Das Verfahren der Nutzbarmachung von überhitztem Dampf in einem Kessel zum Uebertragen der Hitze auf das in letzterem enthaltene. Wasser, darin bestehend, dafs man den erzeugten Dampf in einer zwischen dem Feuerrohr und dem Wasserraum angeordneten ringförmigen Kammer entlang leitet und ihn durch im Wasserraum liegende Rohre wieder zurückführt.

2. Zur Ausübung des unter i. gekennzeichneten Verfahrens ein Dampfkessel, in welchem die folgenden charakteristischen Einrichtungen enthalten sind:

a) ein das Feuerrohr B umgebender und sich über das letztere ganz oder auch . nur zum Theil hinweg erstreckender . Mantel a, zu dem Zwecke, den Dampf zu überhitzen;

b) Kammern cc¹, welche mit einander durch Röhren e und mit dem Dampfmantel α durch ein Rohr d, sowie mit einem Rohr G zum Auslafs des Dampfes Verbindung haben;

c) ein gelochtes oder geschlitztes Rohr b, welches im Dampfraum des Kessels angeordnet und durch ein Rohr b² mit dem Dampfmantel α verbunden ist;

d) Rohre i¹, welche mit dem Dampfmantel α und Sicherheitsventilen i in Verbindung stehen;

e) eine Wölbung g aus feuerfestem Material, welche über dem Rost so angeordnet ist, dafs ein Luftraum zwischen der Wölbung und dem Feuerrohr B gebildet wird', sowie eine Platte mit Oeffnungen g^l, welche behufs Einlassens von Luft in genannten Raum durch einen einstellbaren Gitterschieber h beherrscht werden;

f) eine Platte D¹, welche sich vom hinteren Ende des Rostes genügend weit in da's Feuerrohr hinein erstreckt, zu dem Zwecke, ein Zurückschieben des Feuers während der Reinigung der

' Feuerung zu ermöglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.