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Quecksilberdampfkessel Die Erfindung bezieht sich auf Quecksilberdampfkessel
mit Zwangsumlauf des Quecksilbers durch Heizelemente, die den Brennraum zylindrisch
umgeben. Das Neue bei einem solchen Dampferzeuger ist erstens, daß die ringförmigen
Heizelemente Gruppen von parallel gestaltetenKanälen besitzen, und zweitens, daß
diese Heizelemente unter sich hinter- oder nebeneinandergeschaltet in Verbindung
stehen. Die Herstellung dieser Heizelemente und ihr Zusammenbau ist leicht zu bewerkstelligen,
wodurch"ein Quecksilberdampferzeuger bei guter Verdampfleistung und mit einem Umlauf
von geringen Quecksilbermengen geschaffen ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel und Einzelheiten
eines erfindungsgemäßen Quecksilberdampfkessels.
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Abb. i zeigt im Schnitt und teilweise in Ansicht den Gesamtaufbau
eines Quecksilberdampferzeugers; Abb. 2 bis 5 zeigen Einzelheiten; Abb. 6 und 7
zeigen schematisch die Reihenfolge und Verbindung verschiedener Kesselteile. Erfindungsgemäß
besteht der Kessel .aus Heizröhren, die den Brennraum bilden und der Strahlungswärme
ausgesetzt sind, und aus anderen Heizröhren, die im Zusammenhang mit der Kesselwand
und anderen Wärmeübertragungsflächen die Führungs- oder Gasräume bilden, die mit
dem Brennraum in Verbindung stehen. Der Brennstoff verbrennt im Brennraum, während
die Brenngase durch die eben erwähnten Verbindungs- oder Gasräume geleitet werden.
Die Heizröhren bilden eine Mehrzahl von Heizelementen, die vorzugsweise übereinanderliegen
und hintereinander oder parallel geschaltet sind, wobei sie Kanäle enthalten, die
sich im wesentlichen in waagerechten Flächen erstrecken und das zu erhitzende und
verdampfende Quecksilber enthalten. Der Aufbau des Kessels hat vorzugsweise eine
zylindrische Gestalt, wobei der Querschnitt des Zylinders kreisförmig, elliptisch
oder anders sein kann.
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In Abb. i ist ein zylindrischer Dampfkessel veranschaulicht, der aus
dem Boden io und den Heizröhren ii besteht. Die Feuerung hat eine Steinwand z2 und
eine Decke 13, die gleichzeitig zum Tragen der Heizröhren ii dient, welche an der
Decke hängen. Die Heizröhren bestehen aus einer Mehrzahl. von Heizelementen, die
parallel und hintereinander geschaltet sind. Abb. 2 zeigt ein. solches Heizelement,
während Abb.6 das Schaltungsschema der Elemente zeigt. Jedes Heizelement (Abb.3)
hat eine Außenwand 1q. und eine Innenwand 15 aus wellenförmigem Metallblech. Die
beiden Bleche sind so zusammengefügt, daß die Hohlräume die Kanäle bilden, während
die Berührungsstellen 16 durch Löten oder Schweißen verbunden sind. Die Enden i7
des zylinderförmigen Körpers
sind beispielsweise durch Schweißen
verbunden. Die Kanäle 18 werden durch die Schweißnähte abgeschlossen und sind in
clen Kammern i9 und 2o des Elementes verbünden. Bei i9 ist beispielsweise der Einlaß
2,1 und bei 2o der Auslaß 22 vorgesehen. Ein solches Heizelement besteht somit aus
einer Mehrzahl von parallelen Kanälen 18 für das flüssige Quecksilber mit einem
gemeinsamen Einlaß 21 und einem gemeinsamen Auslaß 22. Mehrere solcher Elemente
liegen erfindungsgemäß übereinander, während ihre Ränder durch Schweißnähte 23 (Abb.
i) verbunden sind.
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Nach dem Schaltschema gin Abb. 6 ist der innere zylindrische Rohrkörper
ii in folgender Weise aufgebaut: Ein an höchster Stelle angeordnetes Heizelement
24 ist durch eine Leitung 26 mit dem darunterliegenden Heizelement 25 'verbunden.
Unter diesem liegen zwei Heizelemente 27 und 28, die durch die Leitungen 29 und
3o an den Ausgang 31 des Elements 25 angeschlossen, sind. Die Ausgangleitungen 34
und 32 der Elemente 27 und 28 führen zu den weiter darunter liegenden Elementen
33 und 35. Die Ausgangleitungen dieser beiden Elemente münden in ein Verbindungsrohr
39, welches mit drei weiteren Elementen 36, 37 und 38 verbunden ist, deren gemeinsame
Ausgangleitung4o zu einem anderen Rohrkörper führt, was später beschrieben wird.
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Es sind somit die Elemente 24 und 25 hintereinandergeschaltet,
die Elemente 28 und 33 sowie 27 und 35 hintereinander und außerdem beide Gruppen
parallel geschaltet. Hintereinander zu diesen Gruppen liegen die unter sich parallel
geschalteten Elemente 36, 37 und 38.
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Das in das Heizelement 24 eintretende flüssige Quecksilber durchfließt
parallel und hintereinander sämtliche Elemente dieser Gruppe, wobei das Erhitzen
und teilweise Verdampfen erfolgt. Die Anzahl der parallelen Kanäle ver-. größert
sich mit der Entfernung von dem ersten Element 2q:: Das bedeutet aber, daß der gesamte
Querschnitt des Kanals vom Einlaß nach dem Auslaß dieses Heizelementes wächst.
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Um diesen inneren Rohrkörper herum sind zwei weitere Rohrkörper angeordnet,
deren jedes eine Mehrzahl von ähnlichen Elementen besitzt, jedoch mit @ einem größeren
Durchmesser. Ein Teil dieser Elemente dient zum Erhitzen und in gewissen Fällen
auch zum Überhitzen des Quecksilbers oder Quecksilberdampfes, welcher in dem inneren
Rohrkörper erzeugt wurde, während der Rest der Elemente zum Vorwärmen des noch flüssigen
Quecksilbers dient.
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Nach Abb. 7 sind die beiden unteren Heizelemente 4= und 42 des Rohrkörpers
43 (Abb. i) und die beiden unteren Elemente 44 und 45 des äußeren Rohrkörpers 46'
(Abb. i) parallel geschaltet, indem die Einlässe der vier Elemente zu einer gemeinsamen
Leitung 48 und die Auslässe zu einer gemeinsamen Leitung 49 verbunden sind. Diese
Elementengruppe erhält das Quecksilber von der letzten Elementengruppe 36, 37, 38
des inneren Rohrkörpers. Zu diesem Zweck sind die Leitungen 40 und 48 verbunden,
d. h. die Leitung 48 bildet eine Fortsetzung der Leitung 4o. Die Auslaßleitung 49
ist an einem Behälter oder eine .Trommel angeschlossen, die außerhalb der Feuerung
liegt. Je nach den Temperaturen und dem Umlauf der Flüssigkeit kann die Gruppe,
dieser vier parallel geschalteten Elemente als Überhitzer für das von dem inneren
Rohrkörper zuströmende Quecksilber dienen. Diese Gruppe aus vier parallel geschalteten
Elementen könnte daher als Überhitzer bezeichnet werden, nur muß dieser Ausdruck
weiter gefaßt sein, da dieser Überhitzer nicht unbedingt das Quecksilber überhitzen
soll, sondern lediglich seine Temperatur steigert.
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Die höher angeordneten Heizelemente 51, 52 und 53 der Zwischengruppe
sind durch die Leitungen 54 und 55 hintereinander verbunden. Die drei oberen Heizelemente
56, 57 und 58 des äußeren Rohrkörpers sind in ähnlicher Weise durch die Leitungen
59 und 6o hintereinandergeschaltet. Diese Elemente bilden zwei Gruppen, die durch
die Leitungen 61 und 62 (Abb. z und 7) parallel geschaltet sind. Die Gruppe der
drei oberen Elemente des Zwischenkörpers und der äußere Rohrkörper dienen als Vorwärmer
für das zu verdampfende Quecksilber. Dieses gelangt in den Vorwärmer durch die Leitung
6z und verläßt ihn durch die Leitung 62.
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Die Kesselanlage besteht somit aus einem eigentlichen Kessel, einem
Überhitzer und einem Vorwärmer. Der eigentliche Kessel wird durch den inneren- Rohrkörper,
der Überhitzer durch die zwei untern Heizelemente des Zwischenrohrkörpers und des
äußeren Rohrkörpers, der Vorwärmer durch die drei oberen . Elemente des Zwischenrohrkörpers
und des äußeren 'Rohrkörpers gebildet.
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Eine weitere Ausbildungsmöglichkeit eines Heizelementes stellt ein
Scheibenelement 63 dar, das am Boden der Feuerung vorgesehen ist (Abb. i bis 4).
Dieses Element besteht aus zwei rund geschnittenen, gewellten Blechen 64 und 65,
deren Rillen 66 zueinander parallel verlaufen, während eine weitere, im Kreise verlaufende
Rille 67 vorgesehen ist. Die beiden gewellten Scheiben sind am Rande und an den
Zwischenräumen zwischen den Rillen zusammengeschweißt. Die parallel verlaufenden
Rillen bilden eine Mehrzahl von parallelen Kanälen, deren Enden durch- den kreisförmigen
Kanal 67 verbunden sind. Dieser Kanal besitzt einen Einlaß 68 und gegenüberliegend
einen Auslaß 69. Die eingetragenen Pfeile (Abb. 5) zeigen die Strömungsrichtung.
An den Einlaß 68 ist die Zufuhrleitung
72 angeschlossen, von welcher
auch die Leitung 7o abgezweigt ist, die das Quecksilber dem oberen Heizelement 24
zuführt.
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Die verschiedenen Heizelemente oder Heizkörper sind innerhalb der
Wände 12 und der Decke 13 der Feuerung angeordnet. Der innere Zylinder der Elemente
wird von der Decke 13, der Zwischenzylinder und der äußere Zylinder von Konsolen
95 getragen, die an der Feuerungswand befestigt sind. Das Scheibenelement
63 wird ebenfalls von Konsolen 96 getragen. Der Brenner 97 führt den
flüssigen oder pulverförmigen Brennstoff zu. Er ragt durch die Decke in die Feuerung
hinein und wird von dem Deckel 98 des Außenmantels 9g getragen. Der innere
Rohrkörper ii und das Scheibenelement 63 sind der Strahlungswärme ausgesetzt. Die
Brenngase entweichen durch die Zwischenräume zwischen den drei Zylindern. Die eingetragenen
Pfeile deuten dies an. Die Brennluft wird von einem Lüfter ioo zugeführt, der von
einem Motor ioi angetrieben wird, welcher vom Deckel 98 getragen wird. Das
Rohr io3 führt die Luft zu den Kanälen 104, die sich zwischen der Feuerungswand
i2 und dem Außenmantel 9g befinden. Dieser Raum wird durch Trennwände
105 unterteilt. Die Brenngase entweichen durch Öffnungen io6 im oberen Teil
der Feuerungswand und gelangen in den Zwischenraum zwischen der Feuerungswand 12
und dem Außenmantel 9g, wo die Wärme von den Gasen auf die durch Rohre 104 strömende
Luft übertragen wird. Diese Luft strömt aus den Rohren 104 durch die Leitungen 107
in den Brennraum. Die Brenngase verlassen die Feuerung durch den Rauchfang.
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Abb. q. zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit der Heizelemente.
Hiernach besteht das Element aus einem spiralartig gewundenen Rohr io8. Die benachbarten
Rohrwindungen sind durch eine Schweißnaht iog verbunden. Mehrere solcher Elemente
können im Sinne der Abb. 6 und 7 angeordnet sein.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine verhältnismäßig geringe Menge
Quecksilber erforderlich ist. Das ist besonders wichtig, weil die Kosten des Quecksilbers
einen wesentlichen Teil der Gesamtkosten der Anlage ausmachen. Fast die gesamte
Quecksilbermenge befindet sich dauernd im Umlauf und nur ein geringer Teil außerhalb
des Kessels.
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Die verhältnismäßig großen Heizflächen und der Zwangumlauf der Flüssigkeit
durch die Heizelemente hat ein schnelles Erhitzen zur Folge, wobei für die Flächeneinheit
der Heizfläche eine recht beträchtliche Wärmeübertragung stattfindet.