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Dampfkessel mit mittelbarer Beheizung Gegenstand der Erfindung ist
ein.Dampfkessel mit mittelbarer Beheizung durch einen umlaufenden Wärmeträger, insbesondere
für Lokomotiven und ähnliche Dampffahrzeuge, dessen Verdampfüngsheizfläche für den
Wärmeträger aus geneigt angeordneten Rohren zwischen seitlichen Sammelbehältern
gebildet ist. Bei einem bekannten Dampfkessel dieser Art für unmittelbare Beheizung
bestehen die seitlichen Sämmelbehälter aus längsverlaufenden Sammelrohren, die durch
Querrohre miteinander verbunden sind.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß als Sammelbehälter mit
einer Anzahl von übereinanderliegenden, im wesentlichen waagerechten Kanälen versehene
Metallplatten vorgesehen und die Kanäle in den Platten untereinander durch zwei
Gruppen von im wesentlichen senkrechten Kanälen verbunden sind, von - denen die
eine, an der Innenseite der Metallplatten liegende Gruppe vorteilhafterweis(# einen
größeren Querschnitt hat als die andere, an der Außenseite der Metallplatten angeordnete
Gruppe.
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Es sind Dampfkessel mit geneigt angeordneten Rohren bekannt, welche
in seitliche größere Kammern eingeführt sind, die aus je zwei schmiedeeisernen Platten
und dazwischen angeordneten Abstandshaltern zusammengefügt sind. Es fehlt hier jedoch
die Anordnung der besonderen waagerechten und senkrechten Kanäle- und die Ausgestaltung
der Seitenwände aus massiven Metallplatten mit diesen Kanälen. Weiterhin war es
bekannt, zur Bildung von Schnelldampferzeugern Platten aus schmiedbarem Baustoff
zu verwenden, welche mit senkrechten Bohrungen und an diese sich anschließenden
querverlaufenden Kanälen zur Verteilung des Wassers versehen sind. Diese Platten
sind jedoch nicht untereinander durch sich kreuzende Wasserrohre verbunden und auch
nicht mit der besonderen Anordnung von Kanälen versehen.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird gegenüber den erwähnten
bekannten Anordnungen der Vorteil erreicht, daß das Verdampfungssystem eine einfache
Bauart bei großer Festigkeit und Steifigkeit erhält und sich eine große Gleichmäßigkeit
in der Ausdehnung der Teile des Verdampfungssystems ergibt. Andererseits wird ein
besonders-lebhafter Umlauf des Wärmeträgers erzielt, wodurch der Wärmeaustausch
und die Erneuerung des Wärmeträgers in den Verdampfungsteilen begünstigt sowie die
Trennung des Dampfes von dem mitgeführten Wasser im Wärmeträger erleichtert wird,
insbesondere dann, wenn von den beiden Gruppen der senkrechten Kanäle die innere
Gruppe derselben vorteilhafterweise einen
größeren Querschnitt aufweist
als die äußere Gruppe. In diesem Falle kann der in den Rohren und Seitenwänden sich
bildende Dampf durch die größeren Kanäle mit dem geringeren Widerstand ungehindert
nach oben in einen Sammelbehälter aufsteigen.
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Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegengtandes
dar. Fig. i zeigt in einem senkrechten Längsschnitt eine Lokomotive mit einem Dampfkessel
gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11-II der Fig. i.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen in größerem Maßstab einen Teil des Verdampfungssystems
für den Wärmeträger in einem senkrechten und einem waagerechten Schnitt.
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Fig. 5 zeigt in einem waagerechten Längsschnitt eine Lokomotive mit
einem Dampfkessel gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5, und die Fig. 7
zeigt eine Einzelheit der Fig.3 in größerem Maßstabe.
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Das geschlossene System mit dem zu verdampfenden Wasser oder anderen,
z.. B. höher siedenden Flüssigkeiten als Wärmeträger besteht in der üblichen Weise
aus einem Verdampferrohrbündel, in welchem der Wärmeträger durch die Rauchgase beheizt
wird, und ferner aus einem Rohrsystem, in welchem der Wärmeträger abgekühlt wird,
indem er seine Wärme an das zu verdampfende Wasser zur Erzeugung des Betriebsdampfes
abgibt. Diese beiden Rohrsysteme sind durch Steigrohre für den Dampf und Fallrohre
für das Kondensat des Heizdampfes verbunden unter Zwischenschaltung von Behältern,
in welchen sich Wasser und Dampf zwischen den beiden Rohrbündeln voneinander trennen.
Bei der Ausführung dieses Systems gemäß der Erfindung ergibt sich eine sehr große
Anzahl von Abscheideräumen, die sich in den seitlichen Metallplatten befinden, welche
durch die Verdampferrohre verbunden sind. Auf der Zeichnung sind der Einfachheit
halber die Heizkörper in den Behältern mit dem zu verdampfenden Wasser zur Erzeugung
des Betriebsdampfes nicht dargestellt. Der Dampferzeuger nach Fig. i enthält zwei
geschlossene Kreisläufe für je einen Wärmeträger, von denen der eine das Speisewasser
in einer Trommel i vorwärmt, und zwar auf eine Temperatur, die angenähert der Sättigungstemperatur
bei dem Betriebsdruck des Kessels entspricht. Der Wärmeträger in dem zweiten Kreislauf
erzeugt den Betriebsdampf in einer Trommel 2. Die Wand der Feuerbüchse 3, die, zu
diesem Kessel 2 gehört, bildet in diesem Falle einen Teil des Umlaufsystems für
den Wärmeträger zur Beheizung üer Trommel 2. Vor der Feuerbüchse 3 befindet sich
der andere Teil desselben Umlaufsystems, der durch zwei starke Metallplatten 4 und
4.' gebildet wird, die mit waagerechten Kanälen 5 und 5' und an diese sich anschließenden
senkrechten Kanälen 6 und 7 bzw. 6' und 7' versehen sind. Die Kanäle 6 und 6' befinden
sich in der Nähe der`Innenseite und die Kanäle 7 und 7' in der Nähe der Außenseite
- der Wände 4 und 4'. Außerdem weisen die Kanäle 6 und 6' einen größeren Querschnitt
als die Kanäle 7 und 7' und einen kleineren OOuerschnitt als die Kanäle 5 und 5'
auf. Im oberen Teil der Platten 4 und 4' befinden sich ein oder mehrere waagerechte
Kanäle 8 und 8', welche als Dampfsammler dienen und einen größeren Oiierschnitt
haben können als die Kanäle 5 und 5'. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
liegen die verschiedenen Kanäle 5 der einen Kesselseite auf derselben Höhe wie die
Kanäle 5' auf der anderen Seite. Es kann aber auch eine andere Lage der Kanäle zu-.
einander gewählt werden. Von dem unteren Teil der Kanäle 5 gehen in schräger Anordnung
Rohre 9 (vgl. insbesondere Fig. 7) aus, welche in dem oberen Teil eines Kanals 5'
endigen, der auf der anderen Seite der nächsten Reihe angehört oder noch höher liegt.
Dieselbe Anordnung findet sich bei den Rohren, die von den Kanälen 5' auf der anderen
Seite ausgehen. Die von dem unteren Teil dieser Kanäle 5' ausgehenden Rohre sind
mit g' bezeichnet. Die Rohre 9 und g' werden ebenso wie die inneren Wände der Platten
4 und 4' von den aus der Feuerbüchse kommenden heißen Gasen bespült.
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Das aus den Platten und den Rohren ge-' bildete System ist mit Wasser
bis zu einer gewissen Höhe angefüllt. Dieses Wasser wird in den Rohren g und g'
verdampft. Die Dampfblasen und das diesen beigemischte Wasser steigen in den Rohren
9 und g' hoch, bis sie in die Kanäle 5 und 5' gelangen. Dort trennt sich der Dampf
von dem Wasser und wählt den Weg des geringsten Widerstandes. Infolgedessen steigt
er durch die Kanäle 6 und 6' bis zu den Dampfsammlern 8 und 8', 'aus denen er durch
einen oder mehrere Rohrstutzen io und io' in die Steigleitungen gelangt, welche
ihn den in der Trommel 2 angeordneten, aus Rohrschlangen o. dgl. bestehenden Heizkörpern
zuführen. Nachdem der Dampf dort seine Verdampfungswärme abgegeben hat und kondensiert
ist, gelangt das Kondensat durch die Fallrohre und Rohrstutzen i i und i i', die
Sammler 8 und 8' und von hier in das Verdampferrohrbündel.
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Das Wasser- und Dampfgemisch, welches aus den Verdampferrohren 9 und
g' in die Kanäle 5 und 5' gelangt, wird durch seine
lebendige Kraft
gegen die außenliegenden --Wände dieser Kanäle geschleudert, von denen es
in-die Kanäle 7 ünd 7' gelängt, welcT-ie ie= sen äußeren Wänden am nächsten liegen.
Es fließt dann durch die Kanäle 7 und 7' in die tiefer gelegenen waagerechten Kanäle
5 und 5', von wo es wieder in die Verdampferrohre 9 und g' gelangt, um hier von
neuem verdampft zu werden. Es bildet sich auf diese Weise in dem Verdampfungssystem
eine große Anzahl von Teilumläufen, was für den Wärmeaustausch, für eine reichliche
Verdampfung und füt die Betriebssicherheit günstig ist. Jeder Teil des Rohrsystems
wird stets mit Wasser gespeist und auf diese Weise gegen eine übermäßige örtliche
Überhitzung geschützt. Außerdem wird dadurch, daß alle Kanäle5, 6, 7 und 5', 6',
7' im Inneren der durchgehenden Platten angebracht und nicht durch besondere Rohre
gebildet sind, im ganzen System die Möglichkeit einer großen Gleichmäßigkeit der
Ausdehnungen gewährleistet.
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Die. Platten q: und .4' sind in sich außerordentlich widerstandsfähig
und können leicht untereinander und mit anderen Teilen des Kessels starr verbunden
werden, insbesondere z. B. durch Querträger 12 (Fig. 2) aus Flußstahl, die an den
beiden Platten befestigt sind und die obere°Trommel 2 tragen. Außerdem wird durch
die Rohre g und g' eine,wirksame Versteifung zwischen den beiderseitigen Platten-4
und 4' erzielt. Das Verdampferxohr-. system .für die Vorwärmertrommel i der Fig.
i kann in derselben Weise ausgebildet sein wie das eben für die Dampferzeugungstrommel
2 beschriebene Verdampfersy stem. Die seitlichen Metallplatten für den Wärmeträger
des Vorwärmers sind in Fig. i mit 13 bezeichnet.
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In Fig. i bezeichnet- 14 den Dampfkasten des Überhitzers, dessen Elemente
mit 15 bezeichnet sind. Diese Rohrelemente erstrecken sich in die Zwischenräume
zwischen den sich kreuzenden Verdampfungsrohren 9 und g' .(Fig. 2) .
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Der Dampfkessel, Vorwärmer und Überhitzer sind auf dem Lokomotivrahmen
gelagert und mit einem Mantel 16 in der üblichen Weise versehen. In diesem Mantel
befinden sich auch die verschiedenen Verbindungsleitungen und die Hilfsapparate
sowie die Zubehörteile, die teilweise auch zwischen den Querträgern 12 untergebracht
werden können: Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 sind die Kreisläufe für den
Wärmeträger in -derselben Weise gebildet wie in Fig. i bis 4, aber zwischen dem
Dampferzeuger und Vorwärmer ist ein genügend großer Raum gelassen, um dort den Überhitzer
unterzubringen, dessen Elemente mit 17 bezeichnet sind. Diese erstrecken sich in
der Querrichtung der Lokomotive und sind an die seitlich angeordneten Dampfkästen
18 angeschlossen. Der Überhitzer könnte auch anders ausgebildet und angeordnet sein,
z: B. so, daß er von oben oder von unten ein- und ausgebaut werden kann. Statt der
Querträger 12 der Fig. 2 sind hier als Auflager für die Trommele, wie Fig. 6 zeigt,
zwei Konsolen i9 angewendet, die einerseits an den seitlichen Metallplatten 4 und
4' und andererseits an der Obertrommel 2 bzw. i befestigt sind.
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Die Rohre 9 .und g' können in die seitlichen Metallplatten 4 und 4'
durch Löcher eingeführt werden, welche in den Außenwänden der Platten 4 und 4' angebracht
sind und durch die Kanäle 5 und 5' sowie die inneren Wände dieser Platten gehen.
Durch diese Löcher hat man ferner die Möglichkeit, die Befestigungsstellen der Rohre
in den Platten zu besichtigen und gegebenenfalls Ausbesserungen vorzunehmen. Diese
Löcher sind durch geeignete Pfropfen 2o und 2o' verschlossen..