DE614529C - Wasserrohrdampfkessel mit mittlerem Feuerraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrdampfkessel mit mittlerem Feuerraum, der von einer Schicht oder von mehreren Schichten Kesselrohren und von einem Oder mehreren Rauchgaskanälen umgeben und von einem äußeren Kesselmantel umschlossen ist, wobei zweckmäßig sowohl die Rauchgase als auch das die Wärme aufnehmende Mittel während der Wärmeübertragung mindestens zweimal durch den Kessel in dessen Längsrichtung in verschiedenem Abstand von der Kesselachse hindurchströmen. Das^: Wesen der Erfindung besteht nun darin, daß die Kesselrohre einer oder mehrerer Schichten an einem oder an beiden Enden in an sich bekannter Weise in ihren Sammelkasten gleitbar sind und diese Kästen auf einem äußeren, auf Zug beanspruchten Anker, vorzugsweise dem Kesselmantel, eine derartige Auflagerung haben, daß Dampfspannungen der gleitbaren Kesselröhren in der Achsrichtung des Kessels auf den auf Zug beanspruchten Anker, wie z. B. den Mantel, als Zugspannung übertragen werden.

as Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Zugspannungen durch einen solchen Anker aufgenommen werden, welcher auch geeignet ist, solche Spannungen aufzunehmen, und das gilt insbesondere für den äußeren Kesselmantel, der einerseits einen großen Querschnitt hat und anderseits auch immer ziemlich kalt bleibt.

Um aber einen solch verhältnismäßig kalten Zustand des Kesselmantels aufrechtzuerhalten, werden weiter verschiedene Einrichtungen getroffen.

Unter Anwendung der bekannten Einrichtung einer den Feuerraum umgebenden Strahlungswand, welche die Wärme an die umgebende Kesselrohrschicht abgibt, ist diese innen liegende undurchbrochene bzw. ununterbrochen durchlaufende Strahlungswand von mindestens zwei Schichten Kesselrohnen und Rauchgaskanälen umgeben und gibt ihre Strahlungswärme unmittelbar an die nächste Kesselrohrschicht ab, und nur an diese, so daß die äußere Kesselrohrschicht verhältnismäßig kalt und ohne Strahlungswärme bleibt und damit auch der äußere Kesselmantel vor- starken Wärmebeeinflussungen bewahrt ist.

Weiter wird der Raum zwischen den zwei äußeren Kesselrohrschichten mit Wärmeschutzmasse ausgefüllt.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die ringförmigen Verteilungs- und Sammelkästen, von welchen jede Kesselrohrschicht ausgeht und in diese einmündet, derart in zwei oder mehrere Kreisausschnitte geteilt

sind, daß sie sich dicht berühren, einander gegenseitig stützen und eine innere Auflagerung auf den Kesselmantel haben.

In Verbindung hiermit wird der Kesselmantel der Länge nach geteilt und im Innern mit Auflagerungsstücken versehen, welche die in Achsrichtung wirkenden Zugkräfte von den Sammel- und Verteilungskästen mittelbar oder unmittelbar aufnehmen, so daß die inneren Teile des Kessels einander gegenseitig abstützen und einander in dem das Ganze umschließenden und zusammenbindenden Kesselmantel in ihrer Lage sichern.

Auf diese Weise kann man die Verteilungs- oder Sammelkästen bzw. deren Tragteile in Achsrichtung aufeinander von jedem Kesselende her nach innen gegen die Längsmitte auf die Anlagstücke stapeln, und zwar in der Reihenfolge vom innersten Kasten her bis zum äußersten Kasten.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι einen Längsschnitt durch einen Wasserrohrdampfkessel, «

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 in größerem Maßstab einen Längsschnitt des Kessels an den untersten Sammel- und Verteilungskästen in etwas abgeänderter Form,

Fig. 4 einen Längsschnitt an den oberen Kastenteilen als Fortsetzung von Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt durch mehrere Kesselröhren und

Fig. 6 Einzelteile im Längsschnitt. In Fig. ι und 2 bezeichnet 1 den Eintritt für Luft, 2 den Feuerraum, 3 den irrneren Rauchgaszug, 4 den in Form von Rauchgasröhren innerhalb des Kesselmantels liegenden geteilten äußeren Rauchgaszug, 5 den Austritt der Abgase, 6 die Wasserzufuhr zum Wasservorwärmer, 7 die Leitung zur Pumpe 50 nach der Vorwärmung, 8 die Leitung von der Pumpe zu den Verdampferfläche^, 9 den Dampfaustritt (s. auch Fig. 4), 10 die Brennstoffzuführung, 11 den Einlauf zum Zwischenüberhitzer, 12 den Ablauf aus demselben. 13 ist die Wand um den Feuerraum 2, welche die darüber befindlichen Gewölbe 14 abstützt, 15 der Verteilungskasten, 16 die Rohre und 17 der Sammelkasten für den Wasservorwärmer, 18 der Verteilungskasten, 19 die Rohre und 20 der Sammelkasten für den Verdampfer und den Überhitzer. 21 ist die Wärmeschutzschicht außerhalb und 22 die Wärmeschutzschicht innerhalb des Wasservorwärmers. 23 ist der Kesselmantel, der einerseits auf den Fuß 24 abgestützt ist und andererseits den zum Kamin führenden Abschlußkegel 25 fest verankert, welche beide -Auflager der Sammelkasten bilden, die Druckbeanspruchungen in der Längsrichtung des Kessels aufnehmen und auf den Kesselmantel übertragen. 26 ist der Verteilungskasten, 27° bedeutet die äußeren, 27* die inneren Rohre und 28 den Sammelkasten für den Zwischenüberhitzer.

Wie in Fig. 1 angedeutet, werden als Eintritt 6 für Speisewasser ein oder mehrere Rohre 16 ohne ein inneres Rohr 4 benutzt. In diese Rohre wird das kalte Speisewasser eingepumpt. Es strömt aufwärts in den Verteilungskasten 15 und von hier aus in Parallelstrom abwärts durch die übrigen Rohre 16 mit inneren Rauchgasrohren 4 zu dem unteren Wassersammeikasten 17, dann durch einen Seitenkanal 7 in eine äußere Leitung 51 mit einer Druckpumpe 50 hinaus, welche jetzt das gut vorerwärmte Speisewasser durch einen Seiteneinlauf 8 in den Verteilungskasten 18 preßt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die unteren Sammel- und Verteilungskasten auf den Rippen 29 des als ein geschlossener Ring angeordneten Zwischenüberhitzerkastens 26 aufgelagert, der den Druck des Arbeitsmittels auf den Mantel überträgt, indem der Kasten 26 auf der Stütze 30 ruht, die am Mantel fest verankert ist. Fig. 3 zeigt auch, wie man den Einlauf zum Kasten 26 und den Auslauf, 12 aus dem Kasten 28 anordnen kann. Der Ring 31, in zwei Teile zerlegt, ist eine lose Fortsetzung des Sammelkastens 17 und dient eigentlich nur dazu, eine leichtere Herstellung und Verarbeitung des abgerundeten und allmählichen Überganges des aufgeteilten Rauchgaskanals in die Rauchgasrohre 4 zu ermöglichen. 32 ist ein Ring mit Füßen 33, mit welchen die den Feuerraum bildenden Wände usw. auf dem Kasten 26 und dadurch auf dem Kesselmantel 23 ruhen. 24 ist der Sockel, auf dem der Kessel ruht. 34 und 49 (Fig. 4) sind einige am Kesselmantel befestigte Böcke, welche die Kästen 18, 17 sowie 15, 20 in ihrer Lage sichern, wenn der Kessel außer Betrieb gesetzt wird. 35 (Fig. 3) ist eine Schirmwand, welche die Rauchgase verhindern soll, die Wand 13 und die verhältnismäßig heißen Rohre 27* zu berühren. 41 sind Weichpackungen, z. B. Asbestschnüre, gegen die unter Überdruck stehenden Rauchgase. 42 ist ein verstemmter Dichtungsring aus Kupfer o. dgl., 43 ein Schutzring und 44 ein diesen in seiner Lage sichernder Federring. 45 ist eine dünne Metallhülse, die dem Rohrende aufgesetzt oder aus ihm durch Bearbeitung gebildet werden kann und gegen das Gleitlager anliegt. Diese Hülse, die auch am Gleitlager selbst mit Anlage gegen die Rohrwand befestigt sein kann, bildet eine sehr wirksame Dichtung gegen Undichtigkeit in

einen Drainierkanal 46 hinaus, von dem aus ein Dräinierrohr 47 zum Sammelkasten 17 oder in die Leitung 7 hineinführt.

Wie Fig. 4 zeigt, stützen sich die oberen Kästen wesentlich durch die Rippen 36 gegen den als geschlossener Ring 37 angeordneten Austrittsstutzen für die Rauchgase. Der Ring 37 nimmt die Druckbeanspruchung des Arbeitsmittels auf und überträgt sie auf den Mantel, da er gegen die Stütze 38 anliegt, welche mit dem Mantel fest verankert ist. Die Stützen 30 und 38 können gegen die Stoßstellen zu derart ausgebildet sein, daß sie die zwei Mantelhälften zwingen, ihre halbrunde Gestalt beizubehalten und als Mittel zu dienen, durch welche die zwei Hälften miteinander verankert werden. Fig. 4 zeigt auch, wie man den Austrittsstutzen 9 für überhitzten Dampf aus dem Sammelkasten 20 anordnen kann.

Da es vorteilhaft ist, daß sowohl die Strahlungswärme wie die Höchsttemperatur der Rauchgase nur an die innerste Kesselrohrschicht 19 abgegeben wird, sollen diese Rohre mit sogenannten Flügeln ausgerüstet weiden, welche mit den Rohren an der auswärts gekehrten Seite fest verschweißt sein können. Die Flügel können eine Dichtung nach außen bilden und leiten die Wärme zur Schweißstelle hin, was eine gute Ausgleichung derjenigen Wärmespannung bewirkt, die sonst wegen der Wärmestrahlung an der entgegengesetzten Seite entsteht.

Es ist zweckdienlich, die verschiedenen Schichten von Eesselroliren 19 und 16 in g&- schlossenen Kreisen, welche die innerhalb liegenden Rohre umschließen, anzuordnen. Ihre Verteilungs- und Sammelkästen 17, 18, 15, 20 werden dann ebenfalls jeder für sich als ein Ring gestaltet, der wegen des Zusammenbaues ebenso wie der Mantel 23 in zwei oder mehrere Kreisauschnitte aufgeteilt sein kann. Ein derartiger ringförmiger Sammelkasten kann, wie gezeigt, in einem außerhalb liegenden aufgelagert sein, und zwar mit einem Zwischenraum zur Anbringung der Asbestschnur 41, welche den Wärmeübergang von einem -innerhalb liegenden heißeren an einen außerhalb liegenden kälteren Sammelkasten verhindert und gleichzeitig eine Dichtung bildet sowie eine Wärmeausdehnung des inneren Teils zuläßt. Die äußersten Sammeloder Verteilungskästen 15,17 liegen im Mantel 23 oder in einem darin befestigten Lager, während der innerste 20 die Gewölbe 14 des Feuerraums 2 tragen kann.

Die mit dem Wärme aufnehmenden Arbeitsmittel gefüllten Kesselrohre 16, 19 sind mit dem einen oder mit beiden Enden in der Rohrlängsrichtung in den Sammel- oder Verteilungskästen 18, 20 gleitbar, so daß jede Wärmespannung zwischen den Rohren wegen verschiedener Wärmeaus dehnung vermieden ist. Dasselbe gilt bezüglich des Verhältnisses zu den Auflagerungsstellen der Sammelkästen. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die Rohre wie bei der in der Zeichnung angestellten Bauart nicht reine Verdampfungsrohre sind, in denen die Temperatur ziemlich diesselbe für alle Rohre sein wird, sondern Wasservorwärmungs- oder Dampfüberhitzerrohre. Die Rohre, die zweckmäßig in dem einen Kasten befestigt und in dem anderen gleitbar sein können, sollen aus ihnen ganz herausziehbar sein.

Die Rohre können mit einer Dichtung versehen sein, z. B. mit einem Ring 42 aus Kupfer o. dgl., und zwar an der Stelle, wo sie aus ihrem Gleitlager im Kasten auslaufen. Durch die Drainierungskanäle 46 wird der Druck auf diese Dichtung verringert. Diese Kanäle 46 liegen zwischen den Gleitlagern der Rohre. Der Drainierungskanal vor der Dichtung kann unter Atmosphärendruck stehen, oder der austretende Dampf kann in das Speisewasser geleitet werden. Die Hülse 45 hat eine ganz dünne Wand, am besten aus Metall, so dünn, daß der innere Überdruck sie in die Wand des Kastens einpreßt, -falls die Hülse am Rohr festsitzt, oder gegen die des Rohres, falls sie am Lager befestigt ist. Man braucht dann in den meisten Fällen nur einen Drainierungskanal, jedenfalls für die Wasservorwärmungsrohre. Für die Verdampfungs- und Überhitzerrohre genügt zunächst ein Kanal, der das Leckwasser zur Pumpe führt, gegebenenfalls über den Sammelkasten für die Wasservorwärmerrohre, und außerdem einen Kanal mit Leitung zum Speisewasser hinaus. Diese gleitbaren Rohre können sielbstverständlich die vom. Arbeitsmittel in der Längsrichtung ausgeübte Druckspannung nicht aufnehmen. Diese Spannung kann indessen durch andere Teile aufgenommen werden, z. B. durch den Kesselmantel 23 selbst, indem die Sammel- und Verteilungskästen je in ihren Böcken oder Auflagerungsringen 31, 37 aufgelagert sein oder sich darauf stützen können, welche in irgendeiner Weise in den Kesselmantel eingreifen oder an demselben verankert sind. Die Rohre müssen natürlich in gewissen Zwischenräumen gegen die auftretende Knickungsbeanspruchung unterstützt werden.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, denkt man sich den Kessel, der geringe Abstrahlung ergibt, für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff verwendbar. Die Wand um den Feuerraum wird hier als mittelbare Heizfläche dienen, indem sie Wärme aus den Gasen entnimmt und sie durch Abstrahlung an die außerhalb angeordneten Kesselrohre weiter- iao gibt.

Bei dem Aufbau beginnt man beispiels-

weise mit der einen Mantelhälfte. Danach legt man in Reihenfolge die eine Hälfte, der verschiedenen Teile hinein, das eine in das andere: Wärmeschutzschicht 21, Wasservorwärmer 15, 16, 17, Wärmeschutzschicht 22, Verdampfer und Überhitzer 18, 19, 20, King 31 sowie Zwischenüberhitzer 26, 27", 27*, 28, und schließlich schiebt man die Wand 13 um den Feuerraum und den Auflagerungsring 32, 33 in diesen Hohlraum hinein. Danach werden Gewölbe und Rauchgasabzug, der geschlossene Ring 37, angebracht, wonach in umgekehrter Reihenfolge die zweite Hälfte der obengenannten Teile usw. folgt.

Durch Verankerung beider Kesselmantelhälften werden nun auch die inneren Teile sicher an ihrer Stelle innerhalb des Kessels festgehalten.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Wasserrohrdampfkessel mit mittlerem Feuerraum, der von einer Schicht oder von mehreren Schichten Kesselrohren oder von einem oder mehreren Rauchgaskanälen umgeben und von einem äußeren Kesselmantel umschlossen ist, wobei sowohl die Rauchgase als auch das die Wärme aufnehmende Mittel während der Wärmeübertragung mindestens zweimal durch den Kessel in dessen Längsrichtung in verschiedenem Abstand von der Kesselachse hindurchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselrohre (19, 4, 16) einer oder mehrerer Schichten an einem oder an beiden Enden in ihren Sammelkästen (18, 17, 15) in ihrer Längsrichtung gleitbar befestigt sind und diese Sammelkasten auf einer äußeren Verankerung, insbesondere dem Kesselmantel (23), derart aufgelagert sind, daß die auf das Abdrucken der Sammelkasten von den gleitbaren Kesselrohren in der Axialrichtung des Kessels wirkenden Kräfte von der auf

   Zug beanspruchten Verankerung aufgenommen werden.
2. 2. Wasserrohrdampfkessel nach Anspruch i, dessen den Feuerraum umgebende ununterbrochen durchlaufende Strahlungswand Strahlungswärme nur an die umgebende Kesselrohrschicht abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungswand (13) von mindestens zwei Schichten im Rauchgasstrom hintereinandergeschalteter Rauchgaskanäle mit Kesselrohren umgeben ist, so daß die äußere Kesselrohrschicht ohne Strahlungswärme bleibt und der äußere Kesselmantel gegen Wärmebeeinflussungen geschützt ist.
3. 3. Wasserrohrdampfkessel nach Anspruch ι und 2, mit je von ringförmigen Verteilungs- und Sammelkasten ausgehenden Kesselrohrschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Verteilungs- und Sammelkasten in zwei oder mehrere Kreisausschnitte derart geteilt sind, daß sie sich dicht berühren und sich aufeinander und auf innen auf dem Kesselmantel angeordneten Stützen (30, 38) abstützen.
4. 4. Wasserrohrdampfkessel nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rauchgaskanal in durch Wasserrohre (16) geführten Rauchrohren (4) besteht und der Raum zwischen der nächst äußeren Kesselrohrschicht und dem Kesselmantel (23) mit Wärmeschutzmasse (21, 22) ausgefüllt ist.
5. 5. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleitlagern der Rohre, in deren Sammel- oder Verteilungskästen ein oder mehrere Abzapfungs- bzw. Drainierungskanäle für Abdampf oder Abwasser angeordnet sind, in welchen ein niedrigerer Druck herrscht als im Innern der Rohre an der betreffenden Stelle.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen