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Durch einen Wärmeträjzer mittelbar beheizter DamDTerzeüszer Die Erfindung
bezieht sich auf einen durch einen Wärmeträger mittelbar beheizten Dampferzeuger
o. dgl. mit einer äußeren Verdampfungstrommel für die zu verdampfende Flüssigkeit
und einer inneren Heiztrommel für den Wärmeträger, die im wesentlichen gleichachsig
zueinander auf gleicher Höhe liegend angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin,
daß das eine Ende der #EIeiztrommel aus derStirnseite derVerdampfungstrommel herausragt,
mit der Verdampfungstrommel fest verbunden ist und die Enden der Zu- und Ableitungsrohre
für den Wärmeträger aufnimmt, während in der inneren Stirnwand am anderen Ende der
Heiztrommel die Ein- und Austrittsenden der in die Heiztrommel hineinragenden, mit
Umkehrstellen versehenen Verdampfungsrohre befestigt sind. Es ist ein mittelbar
beheizter Dampferzeuger bekannt, bei dem die Heiztrommel vollkommen innerhalb der
Verdampfungstrommel liegt. Hierbei müssen die Zu- und Ableitungen für den Wärmeträger
durch die Wand der äußeren Verdampfungstromrriel hindurch nach der Heiztrommel.geführt
werden. Es ist also eine Durchdringung der Trommelwand und eine Abdichtung an den
Durchdringungsstellen notwendig. Durch die Erfindung sollen aber diese Durchdringungen
und Abdichtungen vermieden werden, was dadurch ermöglicht wird, daß die Heiztrommel
mit dem einen Ende aus der Verdampfungstrommel herausragt und an diesem nach außen
vorstehenden und mit der Verdampfungstrommel fest verbundenen Ende die Zu- und Ableitungen
für den Wärmeträger angebracht sind. Diese Anordnung hat den
weiteren
Vorteil, daß die Zu- und Ableitungsrohre für den Wärmeträger mit der Trommelwand
durch Einwalzen, Verschweißen o. dgl. verbunden werden können. Es entfallen dann
auch die sonst notwendigen Verschraubungen u. dgl.
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Es sind zwar auch mittelbar beheizte Dampferzeuger bekannt, bei denen
der Behälter für den Wärmeträger und der Behälter für das zu verdampfende Wasser
gleichachsig angeordnet sind und der eine Behälter aus dem anderen herausragt. Hierbei
ist jedoch die umgekehrte Anordnung wie bei dem Dampferzeuger gemäß der Erfindung
getroffen. Der eingeschobene Behälter stellt bei den bekannten Dampferzeugern die
Verdampfungstrommel dar, während der äußere Behälter den Wärmeträger aufnimmt. Infolgedessen
ist hier nicht die vorstehend angegebene besondere Aufgabe der Erfindung zu lösen.
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Bei dem bekannten, mittelbar beheizten Dampferzeuger, dessen Heiztrommel
vollkommen innerhalb der Verdampfungstrommel liegt, ist die Heiztrommel mit geraden
Verdampfungsrohren versehen, deren Enden in den beiden Stirnwänden der Heiztrommel
befestigt sind. Diese geradlinig verlaufenden Rohre haben den Vorteil, daß eine
Reinigung der Rohre z. B. durch Ausbohren, Ausspritzen o. dgl. und ein Nachwalzen
der Befestigungsstellen an den Stirnwänden der Heiztrommel möglich ist. Solche Heizrohre
könnten jedoch bei der Anordnung gemäß der Erfindung nicht verwendet werden, da
die Heiztrommel aus der Verdampfungstrommel herausragt und infolgedessen ein Verlust
an Heizfläche eintreten würde. Außerdem wäre diese Anordnung auch deshalb nicht
möglich, weil durch die Heizrohre das zu verdampfende Wasser geleitet wird. Nach
der. Erfindung «-erden daher an sich bekannte Haarnadelrohre verwendet, deren Ein-
und Austrittsenden in der inneren Stirnwand der Heiztrommel befestigt sind. Diese
Haarnadelrohre, die mit Umkehrstellen versehen sind, lassen sich fast ebensogut
wie vollkommen gerade durchlaufende Rohre reinigen. Auch ist es zum Reinigen oder
Nachwalzen nicht notwendig, Walzpfropfen zu lösen oder wieder einzusetzen. Die innere
Stirnwand der Heiztrommel mit den Befestigungsstellen der Verdampfungsrohre ist
vielmehr vom Innern der Verdampfungstrommel her zugänglich, nachdem deren Mannlochdeckel
entfernt worden ist.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin,
daß bei niedriger Bauhöhe der ganzen Dampferzeugeranlage auch die Länge der gesamten
Trommel verringert wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Länge der Verdampfungstrommel
selbst zu verringern. Dies ist in gewissen Fällen vorteilhaft oder erwünscht. Man
braucht alsdann nur die Heiztrommel um ein entsprechend größeres Maß aus der Verdampfungstrommel
herausragen zu lassen, wenn man die dadurch bedingte verhältnismäßig geringe Verkleinerung
der Heizfläche in Kauf nehmen will gegenüber der erzielten Ersparnis an Gewicht
und Gestehungskosten der Trommel.
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Die eingeschobene Heiztrommel wirkt mit ihrem Außenmantel auch als
Heizfläche zum Verdampfen derFlüssigkeit, wodurch dieVerdampfungsleistung des Dampferzeugers
gesteigert und das Trocknen des erzeugten Dampfes begünstigt wird. Ein weiteres
Mittel zur Gewinnung möglichst trockenen Dampfes besteht darin, daß gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung .die Rohrstutzen zur Entnahme des Dampfes über der
Heiztrommel angebracht werden. Wird von beiden Seiten der Verdampfungstrommel je
eine Heiztrommel eingeschoben, so ist es vorteilhaft, in der Mitte zwischen den
Stirnwänden der beiden eingeschobenen Heiztrommeln das Mannloch der Verdampfungstrommel
anzubringen.
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Die Entlüftung der Trommeln ist verhältnismäßig einfach, da man durch
ein einziges Entlüftungsventil Luft und Gase aus den Trommeln entfernen kann. Für
die Rückführung des Kondensates des Wärmeträgers kann die Fallhöhe geringer sein,
als wenn die Verdampfungselemente von dem Wärmeträger durchströmt werden, weil bei
der Anordnung gemäß der Erfindung mit vom Wärmeträger umspülten Verdampfungsrohren
der Widerstand der letzteren für den Wärmeträger wegfällt.
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Die Zeichnung stellt einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dar.
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Fig. i zeigt eine Trommelanordnung . in einem senkrechten Längsschnitt.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt dazu.
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Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform in einem senkrechten
Längsschnitt. Fig. ¢ zeigt in einem Längsschnitt eine Verdampfungstrommel mit von
beiden Seiten eingeschobenen Heiztrommeln.
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Dir Fig. 5 zeigt in einem Querschnitt eine weitere Ausführungsform,
und Fig. 6 zeigt die Anwendung der Anordnung gemäß der Erfindung bei der Feuerbüchse
eines Lokomotivkessels im Querschnitt.
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Die Trommel i nimmt das zu verdampfende Wasser auf. z ist die Heiztrommel
mit den Heiz- oder Verdampfungsrohren 3, welche von dem Wärmeträger umspült werden.
Der Wärmeträger wird in einem um den Feuerraum 6 angeordneten Rohrsystem 5 (Fig.
a,
und 6) auf die für die Verdampfung des Betriebskesselwassers
erforderliche Temperatur erwärmt. Der Rücklauf des Wärmeträgers in dem Rohrsystem
5 vollzieht sich von dem Behälter i i durch die äußeren unbeheizten Fallrohre 25
dieses Rohrsystems. Die Rohre 5 und 25 sind in einen unteren Behälter 7 und einen
oberen Behälter i i eingeführt, in welch letzterem eine Abscheidung des Dampfes
aus dem erzeugten Dampfwassergemisch stattfindet. Der ausgeschiedene Dampf wird
durch eine Rohrleitung 12 aus dem Zwischensammler i i dem Dampfraum der Heiztrommel
2 zugeführt. Hier gibt er seine Wärme an das in den Rohren 3 befindliche Kesselwasser
ab, während das Kondensat durch Fallrohre 13 dem Zwischensammler i i oder auch dem
unteren Sammler 7 zufließt.
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Die Verdampfungstrommel i ist an der Stirnseite mit einem Mannloch
8 und die Heiztrommel 2 mit einem Mannloch 9 versehen. Die Verdampfungsrohre 3 ragen
in den Dampfraum der Heiztrommel :2 hinein. Sie sind als Haarnadelrohre, also als
gerade Rohre mit einer Umkehrstelle ausgebildet. Die Ein- und Austrittsenden der
Rohre 3 besitzen einen gewissen Höhenabstand, um eine Neigung der Rohrstränge für
die Erleichterung der Aufwärtsbewegung des erzeugten Dampfwassergemisches zu erzielen.
Im Dampfraum der Trommel i werden vorteilhaft vor den Enden der Rohre 3 Abscheidebleche
15 o. dgl. für das aufsteigende Dampfwassergemisch angebracht.
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Der äußere Mantel derHeiztromme12 wirkt als Heizfläche zur Steigerung
der Verdampfungsleistung und fördert auch die Trocknung des Dampfes. Man bringt
daher den Dampfentnahmestutzen 16 zweckmäßig oberhalb der Heiztrommel 2 an. Die
Entnahme des Dampfes kann natürlich auch an anderer Stelle erfolgen. Die Heiztrommel
:2 ist mit dem Ende, welches das Mannloch 9 enthält, aus der Verda.mpfungstrommel
i nach außen vorgezogen. An dem vorstehenden Mantelteil sind die Zu-und Ableitungsrohre
12 und 13 für den Wärmeträger z. B. durch Einwalzen oder Einschweißen befestigt.
Auf diese Weise wird eine Durchdringung des Mantels der Dampftrommel i vermieden.
An die Befestigungsstellen kommt man auch ohne weiteres von außen heran.
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Wie die Fig. i erkennen läßt, enden die Heizrohre 3 in einem solchen
Abstand von der äußeren Stirnwand der Heiztrommel 2, daß ungefähr das herausragende
Ende der Heiztrommel von Heizfläche frei ist und daher die Möglichkeit besteht,
nach Abnahme des Mannlochdeckels an der Stirnseite der Heiztrommel 2 von innen an
die Verbindungsstellen der Rohre 12 und 13 mit der Wand der Trommel 2 zu gelangen.
Die Verdampfungsrohre 3 können mit verhältnismäßig enger Teilung angeordnet werden,
da der Heizdampf überall durchkommen kann. Die Heiz- und Verdampfungstrommeln sind
gleichachsig zueinander angeordnet. Es könnte jedoch auch eine geringe exzentrische
Lage der beiden Trommeln zueinander vorgesehen werden. Wesentlich ist nur, daß beide
Trommeln in der gleichen Richtung bzw. in der Hauptsache auf gleicher Höhe liegen.
Ist die Heiztrommel exzentrisch zu der Verdampfungstrommel angeordnet, dann ergibt
sich eine Vergrößerung des Dampfraumes, und man kann mit einer kleineren Heiztrommel
auskommen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Anordnung die gleiche
wie in Fig. i, mit der Ausnahme, daß die Verdampfungsrohre 3 mit in den Wasserraum
der Verdampfungstrommel i ragenden Verlängerungen oder Aufsteckrohren io versehen
sind, die nach dem Mannloch 8 hin abgestuft sind. Bei denn Ausführungsbeispiel sind
die das Dampfwassergemisch abführenden Rohrenden mit diesen Aufsteckrohren versehen.
Es soll. dadurch erreicht werden, daß der in den Rohren 3 erzeugte Dampf auf einer
.möglichst großen Wasserfläche austreten kann. Auch wird bei dieser Anordnung eine
Störung der ein- und austretenden Flüssigkeit vermieden, ohne daß man wie bei den
anderen Ausführungsbeispielen Leitbleche o. dgl. zwischen den Eintritts- und Austrittsenden
der Verdampfungsrohre 5 anordnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. q. ist von jeder Stirnseite der
Verdampfungstrommel i je eine Heiztrommel 2 eingeschoben. Die sonstige Anordnung
entspricht derjenigen nach Fig. i und 2. Die beiden Heiztrommeln 2 befinden sich
mit ' ihren Stirnenden in einem bestimmten Abstand, und zwischen den inneren Stirnseiten
ist die Verda.mpfungstrommel i oberhalb des Wasserspiegels mit einem Mannloch 17
versehen. Die Dampfentnahme findet wieder durch Stutzen 16 oberhalb ,der Heiztrommeln
:2 statt. Die Ein- und Austrittsenden von je zwei oder mehr senkrechten Verdampfungsrohrreihen
sind nebeneinander angeordnet (entsprechernd der Darstellung der Fig. 2), und zwischen
den senkrechten Reihen der Ein- und Austrittsenden sind Leitbleche 18 vorgesehen,
um .das Eintreten des zu verdampfenden Wassers aus der Trommel i in die zugehörigen
Enden der Rohre 3 zu erleichtern und eine Störung der ein- und austretenden Flüssigkeit
zu vermeiden.. Die Bleche 18 sind nach oben hin abgedeckt, z. B. entsprechend Fig.
i oder wie in den Fig. 4., 5 und 6.
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Bei der zweiseitigen Anordnung der eingeschobenen Heiztrommel läßt
sich eine
größere Heizfläche in der Verbrauchstrommel unterbringen
und der Wasser- und Dampfraum der Verdampfungstrommel vergrößern.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5 entspricht bezüglich des Rohrsystems
für den Wärmeträger der Ausführung nach Fig. i und 2. Der Zwischen- oder Abscheidebehälter
i i ist aber nicht wie in Fig. i und 2 unterhalb, sondern seitlich neben der Verdampfungstrominel
i angeordnet. In der Heiztrommel 2 stellt sich infolge des Widerstandes der Fallrohre
13 ein etwas höherer Flüssigkeitsstand ein, als in dem Zwischensammler i i. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß bei einem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Wärmeträgerkreislauf
nicht sofort ein Nachspeisen erforderlich ist, da sich in der Trommel 2 ein genügender
Wasservorrat befindet, um das Rohrsystem 5 zu füllen. Ein Nachspeisen wird erst
notwendig, wenn die Befestigungsstellen der Rohre 5 an dem Zwischensammler i i von
Wasser frei werden. Da die Behälter i i und 2 nebeneinanderliegen, so läßt sich
der Wasserstand mit Hilfe der nebeneinander angeordneten Anzeiger leicht und übersichtlich
nachprüfen. ' Die Erfindung ist sowohl bei ortsfesten Dampferzeugern als auch bei
Schiffs- und Lokomotivkesseln mit gleichen Vorteilen ver-,vendbar. Bei den letzteren
läßt sich infolge der niedrigen Bauweise innerhalb des normalen Eisenbahnprofils
eine ausreichende Heizfläche unterbringen.
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Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung, nach welcher eine Lokomotivfeuerbüchse
gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Das Rohrsystem 5 für die Beheizung des Wärmeträgers,
welches von unteren Wasserkammern 7 ausgeht, bildet die Seitenwände der Feuerbüchse
6. Die oberen Enden sind in Zwischensammler oder Wasserabscheider i i eingeführt,
aus welchen der Dampf durch Rohre 12 der Heiztrommel 2 zugeführt wird, während das
Kondensat durch Rohre 13 den unteren Sammlern 7 oder den Wasserabscheidern i i zufließt.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die Rohre 5 abwechselnd in den Sammler i i
auf derselben Seite und in den SaminIer i i auf der gegenüberliegenden Seite eingeführt,
so daß sich die Hälfte der Rohre 5 unterhalb der Verdampfungstrommel i kreuzt und
so einen Wärmeschutz für diese bildet. Die Rohre 5 könnten aber auch unmittelbar
in die Heiztrommel 2 eingeführt werden.
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Die Befestigung der Rohre in den Heiztrommeln kann bei allen Ausführungsbeispielen
durch Einwalzen, Einschweißen o. dgl. erfolgen. Auch könnte man an den "Trommeln
kurze Pfropfen einschrauben, die zudem noch dampfdicht eingeschweißt sind und an
welche dann außen die Rohre 5 des Wärmeträgersystems angeschweißt sind. Jedenfalls
sind keine lösbaren Verbindungen der Zu- und Ableitungsrohre für den Wärmeträger
und der Verdampfungsrohre erforderlich.