DE668468C - Wasserrohrkessel mit einer Obertrommel und mit einer oder mehreren Untertrommeln - Google Patents

Description

• Wasserrohrkessel mit einer Obertrommel und mit einer oder mehreren Untertrommeln Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserrohrkessel mit einer Obertrommel und einer oder mehreren Untertrommeln, die auf ihrer ganzen Länge durch Steig- und Fallrohre miteinander verbunden sind. Die Rohrbündel schließen in bekannter Weise den Verbrennungsraum ein, so daß die vordersten Rohrreihen unter der unmittelbaren Einwirkung der Flammenstrahlung stehen. Kessel dieser Art sind beispielsweise, für Schiffszwecke gebräuchlich, insbesondere wenn sie mit einer ölfeuerung versehen sind.
• Zweck der Erfindung ist, den Kessel derart auszubilden, daß er Überlastungen, d. h. den Normalbetrieb wesentlich überschreitende Dampferzeugung, vertragen kann, ohne daß eine Beschädigung der am stärksten beheizten vordersten Rohrreihen durch übermäßige Wärmebeanspruchung auftritt. Hierzu ist erforderlich, daß auch bei dermaßen gesteigerter Dampfleistung noch eine genügende Umlaufbewegung in den vordersten Reihen gewahrt ist. Wie festgestellt worden ist, trifft die ziemlich verbreitete Anschauung nicht zu, daß die Umlaufbewegung in einem solchen Rohrkessel von selbst mit steigender Dampfentwicklung zunimmt. Vielmehr ist dies nur bis zu einer gewissen Grenze der Fall, oberhalb welcher der Umlauf mit wachsender Dampferzeugung beständig kleiner wird-Hieraus ergibt sich naturgemäß eine Gefährdung der den Feuerraum unmittelbar einschließenden Rohrreihen, sobald die Kesselleistung zeitweise besonders gesteigert werden muß. Durch eine rechnerische Untersuchung ist gefunden worden, daß der Umlauf bei vereinfachenden Annahmen (Vernachlässigung der Reibungswirkung usw.) außer von gewissen Abmessungswerten, die für alle Zustände gleichbleiben, von zwei veränderlichen Größen abhängig ist: der Dichte des umlaufenden Gemischs in der Obertrommel am Eintritt in die Fallröhre und dem Verhältnis dieser Dichte zur Dichte des aus den Steigrohren in die Obertrommel austretenden Gemischs. Die Massenbewegung ist der ersteren Größe unmittelbar proportional, während sie eine solche Funktion der zweiten. Größe ist, daß sie bei steigender Dampfleistung anfangs mit dieser Größe zu-, dann aber abnimmt. Diese Erscheinung hängt offenbar damit zusammen, daß die wachsende Volumenvergrößerung des Gemischs in den vordersten Rohrreihen für die gleichem Umlauf entsprechende Massenbeschleunigung einen Druckunterschied erfordert, der unter Umständen nicht mehr zur Verfügung steht. Soll das Durchbrennen der vordersten Rohre bei Überlastung mit Sicherheit vermieden werden, so ist also dafür Sorge zu tragen, daß ainerseits auch bei gesteigerter Dampferzeugung die Dichte des in- die Fallrohre eintretenden Stromes. möglichst groß bleibt, andererseits das genannte Verhältnis der beiden Dichten gleichzeitig nicht

  zu sehr über den genannten Grenzwert hin,-;:

  ausgeht, d. h. die Gemischdichte in, d-,

  vordersten Steigrohren nicht zu gering wir«,

  Gemäß der Erfindung wird dies dadurch' erreicht, daß die Ein- und Austrittsöffnungen der in bekannter Weise zu einer besonk deren Gruppe zusammengefaßten, der höchsten Feuertemperatur ausgesetzten vordersten Steigrohrreihen - bei großem. Kesseln sind dies gewöhnlich die ersten vier oder fünf Reihen - sowohl in der Untertrommel als auch in der Obertrommel von den Ein- und Austrittsöffnungen der übrigen Steg- und Fallrohre durch an sich bekannte, sich an die Trommelwand anschließende Scheidewände getrennt sind, wobei die Scheidewände der Untertrommel so weit in das Trommelinnere hineinragen, daß sie die Eintrittsöffnungen der abgetrennten Steigrohrreihen vor dem Zutritt der - vom Fallstrom mitgerissenen Dampfblasen schützen, während die Scheidewände der Obertrommel nur bis dicht an oder über den normalen Spiegel der Wasserfüllung reichen und eine Kammir abgrenzen, die auf das ausströmende Dampf-Wasser-Gemisch eine möglichst geringe Prall- oder DrosselwiTkung ausübt. Die in der Obertrommel arigeordnete° Kammer - begünstigt nicht nur die Umlaufbewegung durch den Umstand, d.aß sie nur mit leichtem Schaum gefüllt ist, sondern gibt vor allen: auch dem ;aus den Steigrohrmündungen austretenden' Schaum hinreichend Zeit und Raum =.-wirksamen Entmischung-von Wasser und Dampf, so daß die über die Kanten der Scheidewände rinhende_ Flüssigkeit nur noch verhältnismäßig wenig Dampfblasen enthält, während andererseits vom abströmenden Dampf keine wesentlichen Flüssigkeitsmengen z. B. in den überhitzex mitgerissen werden.' Infolgedessen bleibt auch bei stark gesteigerter Dampfentwicklung die Dichte des in die Fallrohre eintretenden Stromes verhältnismäßig groß, wie es die. erwähnte Erkenntnis verlangt. Zugleich verhindern die Scheidewände der Untertrommel, daß die unter Umstäridendoch noch vom Fallstrom mitgenommenen oder sich in diesem bildenden Dampfblasen in die zu schützende Steigrohrgruppe gelangen können: Hierdurch wird die Neigung zur Bildung und Aufrechterhaltung von Dampftaschen in diesen Röhren weitgehend vermieden und zugleich erreicht, daß die Dichte des in ihnen fließenden Gemischs genügend groß bleibt, das genannte Dichteverhältnis also keinen zu-hohen Wert annimmt. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen Schätzmitteln ausgerüstete Kessel anstandslos eine höhere überlastung vertragen als die, welche bei gleichartigen Kesseln ohne diese Mittel bereits Rohrb.eschädigungen verursacht.
• ., : Es ist bereits bekannt, die vordersten Steig-

  Qh@reihen innerhalb der Obertrommel bis

  ht über den Wasserspiegel zu verlängern.

  'Mit solchen Rohrverlängerungen kann man

  wohl das den Umlauf behindernde Wasserkissen oberhalb der Steigrohrmündungen beseitigen, jedoch nicht eine so wirksame Entmischung wie mit der offenen Kammer erzielen, da die Entmischung bei letzterer schon am Trommelboden und nicht erst in Höhe des Flüssigkeitsspiegels einsetzt. Für die Erzielung einer hohen Dichte am Fallrohreintritt sind die bekannten Rohrverlängerungen daher ungeeignet, abgesehen davon, daß sie das Gewicht der Obertrommel außerordentlich vergrößern. Bei Großwasserraumkesseln mit darunter ,angeordneten Schrägrohrbündeln ist es ferner schon bekannt, die den aufsteigenden Strom führende Stirnkammer bis etwa zur Höhe des Wasserspiegels im oberen Behälter durchzuführen. Diese Anordnung hat ebenfalls :nur den Zweck und- die Wirkung, den Austritt des Gemischs zu erleichtern; sie ist nicht wie die in Richtung der Steigrohre offene Kammer dazu -vorgesehen und geeignet, eine Pasche, wirksame Entmischung zu ermöglichen, wozu bei den Kesseln der genannten Art auch wegen der großen -Entfernung der beiden Stirnkammern keine Notwendigkeit vorliegt. Auch bei Steilrohrkesseln hat man für die vordersten, der Feuerung unmittelbar ausgesetzten Rohrreihen in der Obertrommel Scheidewände angeordnet, die das ausströmende Dampf-Wasser-Gemisch der Rohre zusammenfassen und zur Abscheidung gegen Prallflä.chen führen. Bei diesen Einrichtungen treten der Strömung jedoch Hindernisse in den Weg, die bei den in Richtung des aufsteigenden Dampfstroms vollkommen offenen Kammern vermieden werden.
• Bei beiden Arten bekannter Kessel fehlt es auch an Mitteln, um das Eintreten von Dampfblasen in die vordersten Steigrohrreihen zu verhüten. An sich sind Scheidewände innerhalb der Untertrommel ebenfalls nicht neu, jedoch-sind die bekannten Scheidewände nicht so angeordnet, daß sie ausschließlich die vordersten. Steigrohrrelhen zum Schutz gegen Dampfeintritt abgrenzen.
• Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar Fig. i eine sinnbildliche Stirnansicht einer Kesselanlage mit einer Obertrommel und zwei Untertrommeln., -Fig. a eine Seitenansicht, Fig,3 einen- Grundriß der Obertrommel und Fig. q. in gleicher Art wie Fig. i einen Kessel mit je einer Ober- und Untertrommel.
• Bei der in den Fig. i, z und 3 dargestellten Ausführungsform ist die Obertrommel i mit einer inneren wasserdichten Kammer 2 versehen, die in beliebiger Weise an der Rohrwand befestigt ist. Das untere Ende der Kammer steht mit den oberen Enden der höher erhitzten Rohrreihen 3 in Verbindung. Es handelt sich hierbei in der Regel um die ersten fünf Rohrreihen, die in unmittelbarer Nähe der Stelle höchster Temperatur der Feuierung liegen. Die Kammer 2 ist an der oberen Seite offen und an. den Enden durch Endplatten 2A abgeschlossen. In anderen Fällen könnten die Enden der Kammer auch an den Stirnwänden des Kessels befestigt werden.
• Die Höhe der Kammer 2 ist so bemessen, daß die offene Oberseite dicht über oder unter dem üblichen. Betriebswasserstand des außerhalb der Kammer 2 befindlichen Wassers liegt.
• Die Kammer 2 kann durch Längs- oder Querwände q. bzw. 5 in eine Anzahl Räume unterteilt sein.
• Die oberen Enden der übrigen Steilrohre 6 stehen. mit dem außerhalb der Kammer 2 befindlichem. Wasserraum 7 in Verbindung; das Speisewasser wird dem Raum 7 durch Rohre 8 zugeführt. In anderen Fällen kann die Zuführung des Speisewassers auch zu den Untertrommeln 9, 9 ,erfolgen.
• In jeder der beiden Untertrommeln ist eine in der Rohrwand befindliche Leitplatte i o vorgesehen, und diese Leitplatten sind so angeordnet, daß sie die unmittelbare Verbindung zwischen den Rohrbündeln 3 und 6 unterbrechen. Durch die Leitplatten wird der durch die Rohre 6 i11 die Untertrommel geführte etwaige Dampf daran gehindert, in die höher erhitzten Rohre 3 überzutreten.
• Bei der in Fig. q. dargestellten Ausführungsform hat die hier mit z' bezeichnete, Kammer eine etwas andere Form erhalten. Da nur eine einzige Untertrommel 9' vorhanden ;,ist, ist zwischen den Rohrbündeln 6',:d 3' zu beiden Seiten je eine Leitplatt6`3ö'@#`vo'rgesehen, die das Mitreißen von aus den Fallrohren kommenden Dampfblasen in die Rohre 3' verhindert.
• Über der offenen. Oberseite der Kammer 2 bzw. 2' kann ein mit strichpunktierten Linien dargestellter Ablenker i i angeordnet sein, durch den der .nach oben gerichtete Dampfstroh mit etwaigen Beimengungen von Wasser nach außen abgelenkt und eine Ablagerung der Wasserteilchen in dem Wasserraum 7 bzw. 7' bewirkt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wasserrohrkessel mit einer Obertrommel und mit einer oder mehreren Untertrommeln, die auf ihrer ganzen Länge durch Steig- und Fallrohre miteinander verbualden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittsöffnungen der zu einer besonderen Gruppe zusammengefaßten, der höchsten Feuertemperatur ausgesetzten vordersten Steigrohrreihen (3) sowohl in der Untertrommel (9) als auch in der Obertrommel (i) von den Ein-und Austrittsöffnungen der übrigen Steig-und Fallrohre: (6) durch an sich bekannte, sich an die Trommelwand anschließende Scheidewände getrennt sind, wobei die Scheidewände (io) der Untertrommel so weit in das Trommelinnere hineinragen, daß sie die Eintrittsöffnungen der abge.-trennten Steigrohrreihen vor dem Zutritt der vom Fallstrom mitgerissenen Dampfblasen schützen, während die Scheidewände der Obertrommel nur bis dicht an oder über den normalen Spiegel der Wasserfüllung reichen und eine Kammer abgrenzen, die auf das ausströmende Dampf-Wasser-Gemisch eine möglichst geringe Prall- oder Drosselwirkung ausübt.