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Wasserrohrdampfkessel mit Zwischentrommel Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Wasserrohrdampfkessel, insbesondere Steilrohrkessel oder Feuerraum-Kühlrohrschirme
mit selbsttätigem Wasserumlauf und einer oder mehreren dampfsammelnden Obertrommeln.
Diese Wasserrohrdampfkessel arbeiten in der Regel in der Weise, daß der in den Steigrohren
durch die Beheizung entwickelte Auftrieb das Kesselwasser aus den Steigrohren in
die Obertrommel wirft und durch mehr oder weniger starkes Verspritzen des Wassers
in der Obertrommel seine Energie verliert. Das mitgerissene Wasser baut sich zwar
auf dem in der Obertrommel vorhandenen Wasser auf und nimmt dadurch am Umlauf wieder
teil. Allein ein großer Teil der Auftriebsenergie verpufft nutzlos und v eranlaßt
durch die in die Obertrommel hochgetriebenen Wassermassen sowie das Herumspritzen
des Wassers in der Obertrommel, daß der Kessel nassen Dampf liefert, was bekanntlich
in vieler Hinsicht unerwünscht ist.
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Durch Anordnung einer sog. Zwischentrommel im Zug der Steigrohre zwischen
den unteren Sammlern des Wasserrohrdampfkessels und der dampfsammelnden Obertrommel
bzw. dem sog. Dampfsammler und Anordnung sog. Kurzschlußrücklaufrohre zwischen der
Zwischentrommel und den unteren Sammlern wird zwar eine Verminderung der durch die
dampfsammelnde Obertrommel umlaufenden Wassermassen erreicht. In vielen Fällen,
insbesondere in Fällen verlangter Leistungssteigerung bestehender Kessel, können
diese bekannten Maßnahmen jedoch allein nicht geügen.
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Es ist- auch schon vorgeschlagen worden, zwecks Zurückhaltung des
in Feuerraumkühlschirmen umlaufenden Wassers, in die Abströmleitung zwischen der
Zwischentrommel und der Obertrommel des Kessels einen Wasserabscheider einzuschalten,
welcher mit der Zwischentrommel mittels einer Reihe unterschiedlich tief in die
Zwischentrommel hineinragender Rohre verbunden war. Hierbei blieb jedoch der Querschnitt
in der Abströmleitung in allen Belastungsfällen konstant, so daß die gestellte Aufgabe
nur teilweise, insbesondere nur bei einem bestimmten Belastungsfall, in hinreichender
Weise gelöst werden konnte. Schließlich sind zur Lieferung trockenen Dampfes auch
Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen die beheizten Steigrohre mit Verschlüssen
versehen wurden, welche sich je nach dem Druck in den Steigrohren mehr oder weniger
öffneten. Jene Drosselvorrichtungen verhinderten zwar den Eintritt von Wasser aus
den Steigrohren in die Obertrommel. Sie verhinderten aber gleichzeitig den Wasserumlauf
in den Steigrohren, so daß bei gänzlicher Verhinderung des Wassereintritts in die
Obertrommel das Wasser in den beheizten Steigrohren selbst zum Stillstand kam.
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Zur möglichst restlosen Ausnutzung des in den Steigrohren entwickelten
Auftriebes zum Umpumpen des Kesselwassers und gleichzeitig zur Lieferung möglichst
trockenen
Dampfes bereits aus der Zwischentrommel bzw. zur Zurückhaltung
des Kesselwassers in der Zwischentrommel sind nach der Erfindung Abströmrohre innerhalb
der Z"7"j;-: schentrornmel mit Schwimmverschlüssen versehen, welche mit absinkendem
Wasserspiegel:' in der Zwischentrommel den Dampf in die Abströmrohre eintreten lassen.
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Sch-#N-irnmverschlüsse in der Ableitung des Dampfes sind schon bei
Rauchröhrenkesseln angewendet worden, und zwar im Zusammenhang mit sog. Dampfhauben
zur Vergrößerung der Verdampfungsoberfläche. Bei Umlaufkesseln der hier in Betracht
kommenden Art haben die Schwimnrvcrschlüsse eine wesentlich andere Bedeutung und
Wirkung. Denn durch die vorgeschlagenen Maßnahmen setzen die Dampfabströmrohe dem
im Kühlschirm aufsteigenden Wasser einen Widerstand entgegen, der den Dampf am Scheitel
der Zwischentrommel zunächst ansammeln läßt und den Dampf zwingt, das Wasser in
die Kurzschlußrohre zurückzudrücken. Hierdurch sinkt der Wasserstand in der Zwischentrommel,
und zwar bis 'die Schwimmverschlüsse genügend Querschnitte in den Abströmrohren
für den Abfluß des Dampfes freigeben.
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Die durch die Erfindung gegebenen Vorteile liegen neben der erhöhten
Ausnutzung des Auftriebes zum Umlauf des Kesselwassers und in der Lieferung trockenen
Dampfes bereits aus der Zwischentrommel darin, daß die Bemessung der Abströmrohre
wesentlich einfacher wird, und daß ohne weiteres bei jeder Belastung im wesentlichen
nur Dampf durch die Abströmrohre zur Obertromrnel geht. Gleichzeitig läßt sich durch
die Erfindung eine Einsparung an Abströmrohren zwischen der Zwischentrommel und
der dampfsammelnden Obertrommel sowie an Fallrohren zwischen der dampfsammelnden
Obertromnrel und der Untertrommel erzielen. Wegen der geringen Anzahl von Rohren
und damit geringer Anzahl von Anschlußstellen kann auch die dampfsammelnde Obertrommel
im Durchmesser. sehr klein und dadurch in der Wandstärke verhältnismäßig dünn gehalten
werden, so daß sich die Erfindung besonders gut für Höchstdruckkessel eignet. Insbesondere
eignet sich der neue Vorschlag zur Anwendung bei bereits vorhandenen Kesseln, welche
bisher nassen Dampf lieferten. Hier genügt es nach der Erfindung, ein oder mehrere
Abströmrohre mit Schwimmverschlüssen zu versehen, während die restlichen früher
benutzten Abströmrohre mit unveränderlichen Drosselöffnungen versehen werden.
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In den mit Schwimmverschluß versehenen Rohren findet naturgemäß, solange
sie nicht an der Dampfableitung teilnehmen, keine Strömung statt. Bei Beheizung
dieser Abströmrohrewürde es daher zu einer Zerstörung der Rohre kommen. Ohne weiteres
eigsich die Rohre mit Schwimmv erschluP ':;fier nur, wenn die Abströmrohre unbeheizt
.3°crlaufen. Sie können jedoch auch bei Beheizung der Abströrnröhre benutzt werden,
wenn sie nach der Erfindung dicht unter dem Scheitel der Zwischentrommel eine kleine
Bohrung für den Dampfdurchtritt erhalten. Hierdurch kann bei kleinsten Belastungen
zur Kühlung der Abströrnrohre genügend Wasser eintreten, wobei in Anbetracht der
geringen Wasser mengen nicht zu befürchten ist, daß hierdurch der Kesseldampf an
Feuchtigkeit zunimmt. Bei höherer, etwa normaler Last werden die Abströmrohre durch
den in ihnen strömenden Dampf gekühlt. Bei Beheizung der Abströmrohre wären ebenso
wie die mit Schwimmverschluß ausgerüsteten Abströmrohre auch die etwaigen abgepfropften
Abströmrohre mit kleinen Öffnungen für den Durchgang von Wasser bzw. Dampf zu versehen.
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Sind bei Kesseln, welche die neue Einrichtung erhalten sollen, wiederholt
starke Lastschwankungen zu erwarten, so empfiehlt es sich, die mit Schwimmverschlüssen
versehenen Abströmrohre mit fortlaufend zunehmender Tiefe in die Zwischentrommel
hineinragen zu lassen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt: Abb. i zeigt schematisch eine Kühlschleieranordnung; Abb. 2 und 3 zeigen
verschiedene Anschlüsse der Dampfabströmrohre an die Zwischentrommel, Abb. d. einen
geschlossenen Schwimmverschluß, Abb. 5 einen geöffneten Schwimmv erschluß. Der Wasserrohrdampfkessel
nach Abb. i besteht aus einem im Feuerraum i liegenden Schirm aus Kühlrohren 2.
Diese entspringen in der Untertrommel 3 und münden in die Zwischentrommel 4.. Die
Zwischentrommel ist einerseits durch Abströmrohre 5 mit der dampfsammelnden Obertrommel
6 und andererseits mit der Untertrommel 3 durch Kurzschlußrohre 7 verbunden.-Die
dampfsammelnde Obertrommel dient zur Aufnahme des durch die Leitung 8 eingespeisten
Wassers, welches sie durch die Rohre 9 zur Untertrommel 3 leitet. Bei diesem System
versucht einerseits die Druckhöhe H, ferner der nicht durch Leitungsverluste aufgezehrte
Anteil des durch den Unterschied der spezifischen Gewichte der Wassersäulen in den
Rohren 7 und 2 einerseits und in den Rohren 9 und 2 hervorgerufenen
Auftriebes
Dampf und Wasser aus dein Kühlschleier durch die Abströmrohre 5 in die Obertrommel
6 zurückzupressen, Diesem Druck ist durch sehr kleine Abströmquerschnitte bzw. V
erschluß der Abströmrohre ein Widerstand entgegengesetzt. Die nach oben gerichtete
Strömung des Kühlschleierinhaltes wird dadurch abgestoppt, und der Dampf sammelt
sich unter dem Scheitel der Zwischentrommel. Andererseits drückt der Druckunterschied
in den Kühlrohren 2 und den Fallrohren 7 das aufgetriebene `Nasser durch die Rückfallrohre
7 in die Untertrommel zurück. Bei der Zwischentrommel q. nach Abb. 2 und 3 sind
die Abströmrohre i i mit Stopfen 12 versehen, welche nur eine kleine Abströmöffnung
13 frei lassen, Zur unteren Begrenzung des Wasserstandes sind die Abströmrohre 14.
mit Schwimmv erschlußeinrichtungen 15 versehen, welche in Abb. 5 und 6 im einzelnen
dargestellt sind. Der Verschluß besteht aus einer Scheibe 16, welche mittels der
auf die Abströmrohre 14 aufgeschraubten Muffe 17 vor die Mündung des Rohres gelegt
ist. Innerhalb der Muffe befindet sich ein Schwimmkörper 18 beliebiger Art, welcher
sich, den Durchfluß sperrend, vor die Öffnung i9 in der Scheibe 16 legen kann. Die
Muffe ist mit Öffnungen 2o und 21 versehen, so daß der Schwinnnkörper von dem Wasser
getragen wird. Abb.4 zeigt den geschlossenen Verschluß, Abb. 5 den geöffneten. Aus
den Abbildungen ist ersichtlich, daß mit absinkendem Wasserstand mehr Abströmquerschnitt
zwischen dem Schwimmkörper 18 und der Scheibe 16 freigelegt wird, so daß die Einrichtung
durch fortlaufend größere Freigabe des Ouerschnittes einerseits und fortlaufend
größer werdendem Druck durch Absinken. des Wasserstandes eine ruhige Regelung ermöglicht.
Andererseits zeigen die Abbildungen, daß der Durchgang nicht geöffnet wird, wenn
der Wasserstand eine gewisse Strecke unter der Öffnung ig steht. so daß lediglich
Dampf abfließen kann.
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Zwecks Ausnutzung der Abströmrohre zur Dampfüberhitzung und Vermeidung
von Kondensationen empfiehlt es sich, die Abströmrohre zu beheizen. Für diesen Fall
erhalten die mit der Schwimmereinrichtung versehenen Rohre dicht unter dem Scheitel
der @Zwischentromrnel die Bohrungen 22, so daß dauernd für die Kühlung genügender
Dampf durch die Rohre fließt.
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Nach Abb.3 reichen die Abströmrohre fortlaufend tiefer in die Zwischentrommel
herein, um ein gleichmäßig fortlaufendes Absinken des Wasserstandes zu erzielen
und um mit einer verhältnismäßig kleinen Wasserstandsänderung in der Zwischentrommel
auskommen zu können.