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Röhrendampferzeuger Die Erfindung betrifft einen Röhrendampferzeuger
mit Zwangsdurchlauf des Arbeitsmittels und einer senkrechten, von oben beheizten
Brennkammer, die von einem von parallel geschalteten Rohren gebildeten, zu einer
Schraube aufgewickelten Rohrband ausgekleidet ist.
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Es gibt bei diesen bekannten Dampferzeugern zwei Möglichkeiten, das
Arbeitsmittel durch die Rohre hindurchzule:iten, und zwar kann' man das Arbeitsmittel
entweder in die Rohre unten ein- und oben austreten lassen oder umgekehrt. In dem
ersten Falle hätte man einen Gegenstrom, im zweiten Falle einen Gleichstrom in bezug
auf die Bewegung der Heizgase vor sich. Sowohl dem Gegenstrom wie dem Gleichstrom
haften Mängel an. Beim Gegenstrom treffen am unteren Ende der Brennkammer kältester
Arbeitsmittelstrom -und kältester Rauchgasstrom, am oberen Ende der Brennkammer
heißester Arbeitsmittelstrom und heißeste Brenngase zusammen. Insbesondere das Zusammentreffen
der heißesten Brenngase mit dem heißesten Arbeitsmittelstrom bedeutet eine Gefahrenquelle
für den Kessel, da die Rohre an dieser Stelle sehr großen Wärmespannungen ausgesetzt
werden. Diese Gefahr besteht beim Gleichstrom nicht. Dort stehen am oberen Brennkammerende
das kälteste Arbeitsmittel den heißesten Brenngasen, am unteren Ende der Kammer
dem heißesten Arbeitsmittel die kältesten Brenngase gegenüber. Der Gleichstrom hat
aber gegenüber dem Gegenstrom einen anderen sehr schwerwiegenden Nachteil, nämlich
den, daß die Dampf- und Gasblasen, die ständig das Bestreben haben, nach oben aufzusteigen,
durch die Zwangsströmung nach unten gedrängt werden müssen. Dadurch können, zumal
die Strömung in den Rohren nicht direkt senkrecht nach- unten führt, sondern das
Arbeitsmittel in den verhältnismäßig schwach geneigten, schraubenförmig angeordneten
Rohren nur eine geringe abwärts gerichtete Bewegungskomponente aufweist, Dampf-
oder Gaspolster entstehen, die den Wärmedurchgang durch die Rohrwandungen so verschlechtern
können, daß Rohrverbrennungen die Folge sind.
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Die Erfindung hält dennoch an dem Gleichstromprinzip im wesentlichen
fest. Sie macht es sich aber zur Aufgabe, einen Weg anzugeben, der gestattet, die
Gefahr einer Verbrennung der Rohrheizfläche durch in dem Arbeitsmittelstrom enthaltene
Gasblasen einfach und sicher zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird das dadurch
erreicht, daß der stetige Verlauf der Rohrbandschraube wenigstens einmalig unterbrochen
wird, die Rohre der dadurch entstandenen. Abschnitte jeweils einerseits an Sammel-
anderseits an
Verteilerflaschen angeschlossen sind und diese Flaschen
durch entsprechende Leitungen derart miteinander verbunden sind, daß das Arbeitsmittel
die Abschnitte in der Bewegungsrichtung des Brenngasstromes aufeinanderfolgend,
jeden einzelnen Abschnitt aber entgegen dieser Bewegungsrichtung durchfließt. Fast
man also die aus den einzelnen hintereinandergeschalteten Abschnitten bestehenden
Heizflächen als Ganzes ins Auge, so erkennt man, daß das Gleichstromprinzip beibehalten
ist. Betrachtet man dagegen die Strömung in den einzelnen Abschnitten für sich,
so findet man einen Gegenstrom vor: Diese Schaltung vereinigt auf sich unter Vermeidung
der Nachteile gleichzeitig die Vorteile des Gleich- und Gegenstromprinzips. Die
Entlüftung der Rohre ist bei der neuen Schaltung jetzt an besonders ausgezeichneten
Stellen, nämlich an den Sammelflaschen, zuverlässig durchführbar. Es sei an dieser
Stelle darauf hingewiesen, daß bei einer reinen Gleichstromschaltung die Entlüftung
noch nicht dadurch zuverlässig durchführbar werden würde, daß man etwa den stetigen
Verlauf der Rohrbandschraube durch Einfügen von Sammel- oder Mischflaschen unterbricht,
zu dem Zwecke, in diesen Flaschen die vom Arbeitsmittel mitgeführte Luft zu sammeln.
Eine Entlüftung würde auf diese Weise deshalb nicht oder höchstens sehr unsicher
und unvollkommen erreicht werden, weil diese Sammler in eine abwärts gerichtete
Strömung eingeschaltet wären und die Luftblasen, -wenn eine Sammlung in den Flaschen
stattfinden soll, eine Bewegung entgegen dieser Strömung nehmen -müßten. Grundsätzlich
anders liegt es bei der neuen Anordnung gemäß der Erfindung, bei der die Sammelflaschen
an einer Stelle eingeschaltet sind, der vorher eine aufwärts gerichtete Strömungsbewegung
in dem betreffenden Abschnitt vorangegangen ist. Für den Fall einer ausreichenden
Entlüftung auf dem Wege über die Sammelflaschen braucht man bei günstigen Betriebsverhältnissen
die Sammelflaschen sowie ihre Verbindungsrohre nicht unbedingt gegen die Einwirkung
der heißen Gase abzuschirmen. Gemäß der Erfindung wird jedoch zur -weiteren Erhöhung
der Betriebssicherheit des Kessels vorgeschlagen, die Sammel- und Verteilerflaschen
sowie ihre Verbindungsrohre auf irgendeine Weise vor der unmittelbaren Einwirkung
der heißen Gase zu schützen.
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Die Fig. i bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, während
die Fig. 5 bis 7 erkennen lassen, -wie man die Flaschen und ihre Verbindungsrohre
beispielsweise gegen die Brennkammerseste hin abschirmen kann. Fig. i zeigt die
neue Heizflächenanordnung innerhalb des Kessels. Die Darstellung ist durch Fortnehmen
der vorderen Kesselwand enstanden zu denken. Die in der Brennkammer liegenden Rohre
sind in perspektivischer Ansicht nochmals in Fig.2 dargestellt. Die Fig. 3 und 4
zeigen, ebenfalls in perspektivischer Ansicht, zwei weitere Rohranordnungen, denen
der gleiche Erfindungsgedanke zugrunde liegt. In den Fig. i bis 4 ist von dem von
parallelgeschalteten Rohren gebildeten, zu einer Schraube entwickelten Rohrband
.der Deutlichkeit halber jeweils nur das oberste und unterste Rohr des Bandes dargestellt.
Zwischen diesen Rohren liegt also in Wirklichkeit eine mehr oder minder große Anzahl
von .Rohren. In Fig. z ist das durch abgebrochen dargestellte Rohrenden an den Flaschen
angedeutet. Die Fig. 5, 6 und 7 lassen im Grundriß erkennen, wie man vorteilhaft
die Flaschen auf dem Kesselgerüst anordnen kann, um die angestrebte Abschirmung
gegen das Innere der Brennkammer hin zu erreichen. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung
entspricht der, die bei der Darstellung in Fig. i gewählt wurde.
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Aus Fig. i ist zu ersehen, wie die gemäß der Erfindung angeordneten
Rohre beispielsweise in einem Kessel untergebracht sein können. Um zu erkennen,
welchen Weg das Arbeitsmittel nimmt, hat man nur nötig, den in der Zeichnung eingetragenen
Bezugszeichen von i bis 35 zu folgen. Man erkennt, daß das Arbeitsmittel, nachdem
es zunächst den Vorwärmer d durchströmt hat, durch das Rohr 4 mit der Flasche 5
beginnend in die Brennkammer b eintritt. Von dort nimmt es zunächst aufsteigend
seinen Weg bis zur Sammelflasche 19 und -wird durch das Rohr 2o in die untere Verteilerflasche
21 eingeführt. Von hier aus steigt es in dem unteren Teil der Brennkammer auf und
wird schließlich in der Sammelflasche 31 gesammelt, von der aus es über das Rohr
32 dem Überhitzer c zugeführt -wird. Aus der Leitung 35 kann der Arbeitsdampf entnommen
werden.
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Während Fig. z die in Fig. i in der Brennkammer b angeordneten Rohre
lediglich nochmals in perspektivischer Ansicht zeigt, lassen die Fig. 3 und 4 in
ebenfalls perspektivischer Ansicht beispielsweise zwei weitere Schaltungsmöglichkeiten
erkennen. Auch in diesen Figuren hat man nur nötig, die aufeinanderfolgenden Bezugsziffern
zu verfolgen, um zu erkennen, welchen Weg das Arbeitsmittel jeweils nimmt.
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Wie aus Fig.3 zu erkennen, tritt das Arbeitsmittel durch das Rohr
So ein und gelangt im höchsten Punkt in die Sammelflasche 57. Von dort aus wird
es nacheinander den Verteilerflaschen 59, 63, 67, 71 und
75 zugeführt.
Die Umführungsleitungen 62, 66, 70 und 74 dienen dazu, das aus der Sammelflasche
eines Rohrpaketes austretende Arbeitsmittel jeweils dem nächst tiefer liegenden
Rohrpaket zuzuleiten. Mit der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird erreicht, daß
in der Nähe des heißesten Teiles der Flamme das kälteste Arbeitsmittel eintritt
(Rohrpaket 52), und daß an der Stelle der niedrigsten Brennraumtemperatur das Arbeitsmittel
seine höchste Temperatur angenommen hat (Rohrpaket 76).
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Schließlich ist in Fig. 4 beispielsweise noch eine dritte Ausführungsmöglichkeit
dargestellt. Wie bei allen anderen Figuren ergibt sich auch hier der Weg, den das
Arbeitsmittel durch die Rohre hindurch ,nimmt, wenn man, mit der Bezugsziffer ioo
beginnend, den aufeinanderfolgenden Bezugszeichen nachgeht. Wie zu erkennen ist,
nimmt das Arbeitsmittel, mit dem Rohrpaket ioi beginnend, zunächst seinen Weg bis
zu der Sammelflasche i i i und tritt dann über die Umführungsleitung i 12 und die
Sammelflasche 113 in das Rohrpaket 114 und anschließend in das Rohrpaket 118 ein.
Nachdem es diese beiden mittleren Pakete durchströmt hat, wird es schließlich durch
die Umführungsleitung 1.21 in das unterste Paket 122 der Brennkammer eingeleitet
und entweicht schließlich aus dem Rohr-128 als Gebrauchsdampf.
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Fig. 5 zeigt im Grundriß in vergrößertem Maßstabe .die Anordnung der
Sammel- und Verteilerflaschen, die in Fig. i im Aufriß zur Darstellung gebracht
würde. Man erkennt, daß die Verbindungsrohre zwischen einer Sammel- und einer Verteilerflasche
denkbar kurz ausfallen. Es ist zweckmäßig, zum Schutze der Flasche eine Schutzplatte
15o anzuordnen, die beispielsweise an den Rohren befestigt- sein kann. .
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Man kann auch, wie Fig. 6 zeigt, die Verteilerflaschen längs einer
der Br.ennkammerwandungen anordnen.
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Fig. 7 zeigt schließlich eine Anordnung der Flaschen, die insofern
besonders vorteilhaft ist, als die Flaschen durch die- dampferzeugenden Rohre selbst
geschützt sind. Fig. 7 läßt weiterhin erkennen, daß die Verbindungsleitung 151 zu
dem im zweiten Zuge liegenden Vorwärmer bzw. Überhitzer vorteilhaft kurz ausfällt.