-
Dampferzeuger mit einer aus spiralförmig um den Feuerraum gewundenen
Hohlkörpern bestehenden Heizfläche Es sind Dampferzeuger bekannt, die aus spiralförmig
um den Feuerraum gewundenen Hohlkörpern bestehen. Die Hohlkörper, die den Wasser-
und Dampfraum einschließen, dienen auch zur spiralförmigen Führung der Heizgase.
Da die Hohlkörper aber aus Blech bestehen, kann mit diesen bekannten Ausführungen
kein beliebig hoher Dampfdruck erreicht werden.
-
Nach derErfindung sollen diese Dampferzeuger dadurch für große Dampfleistung
und hohen Dampfdruck geeignet gemacht werden, daß die Hohlkörper aus gleichen, spiralförmig
gewundenen und in parallelen Ebenen liegenden Rohrelementen bestehen, die dicht
aneinandergereiht an Verteiler und Sammler angeschlossen sind. Die Verwendung von
Rohren gestattet es bekanntlich, beliebig hohen Druck anzuwenden. Dabei ergibt außerdem
die Führung der Heizgase längs der Rohrspiralen, wie bei den bekannten Dampferzeugern,
bei denen die Heizgase an schraubenförmig gewundenen, eng nebeneinander angeordneten
Rohren entlang strömen, einen geringen Strömungswiderstand. Es ist daher möglich,
große Heizgasgeschwindigkeiten anzuwenden, ohne den Strömungswiderstand der Heizgase
unzulässig zu erhöhen. Wird dabei die Verbrennungsluft von einem Gebläse geliefert,
so kann die Gebläseleistung in wirtschaftlich tragbaren Grenzen gehalten werden.
-
Dabei sind ferner alle Rohrelemente wenigstens annähernd gleich ausgebildet
und auch gleich stark beheizt, wodurch ungleiche Wärmespannungen im Rohrsystem vermieden
werden und gleiche Strömungswege des Arbeitsmittels für jedes Element entstehen.
Dadurch soll erreicht werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit
in
allen Spiralelementen und infolge der für alle Elemente etwa gleichen Beheizung
auch die Verdampfung in allen Elementen etwa gleich groß werden.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Dampferzeugers nach
der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Dampferzeuger
im Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie
II-II der Fig. i, Fig. 3 eine abgeänderte Rohrführung, Fig..I eine andere Ausführung
des Dampferzeugers, Fig. 5 eine Einzelheit der Ausführung.
-
In sämtlichen Beispielen liegen die spiralförmigen Rohrelemente i
in großer Zahl nebeneinander und weisen etwa zwei Spiralwindungen auf. Bei der Ausführung
nach Fig. i und 2 sind sie an einen gemeinsamen Verteiler z und den Dampfsammler
3 angeschlossen. Der Verteiler 2 und der Dampfsammler 3 erstrecken sich über die
ganze Länge des Dampferzeugers. Je zwei nebeneinanderliegende Elemente ib, je sind
an ihren im Feuerraum liegenden inneren Enden ia miteinander verbunden. Das eine
dieser Elemente je ist dabei nur mit dem Sammler 3, das andere ib nur mit dem Verteiler
2 verbunden. Je zwei nebeneinanderliegende Elemente bilden daher ein fortlaufend
durchströmtes Rohr, das vom Verteiler -2 aus in einer Spirale il nach innen in den
Feuerraum läuft, dort umkehrt und in einer Spirale je wieder nach außen läuft, um
dort in den Sammler 3 einzumünden. In zwei nebeneinanderliegenden Elementen ib,
je fließt bei dieser Anordnung das Wasser in entgegengesetzter Richtung.
-
Beim Anschluß r der nebeneinanderliegenden Spiralelemente sind die
Rohre i in dem Beispiel nach Fig. i und 2 ein Stück weit auf kleineren Durchmessern
eingezogen. An dieser Stelle bilden daher die Rohre ein Gitter, durch welches die
Heizgase aus dem Feuerraum hindurchtreten und in den spiralförmigen, von den Rohren
i gebildeten Heizgaskanal 5 gelangen können. Ein Teil der Feuergase kann an der
Stelle 511 neben den Rohrbögen ia unmittelbar in den spiralförmigen Zug 5 übertreten.
Verteiler 2 und Sammler 3 sind symmetrisch zur Längsmittelebene des Dampferzeugers
angeordnet. Da die Rohre i in sie abwechselnd einmünden, bilden die nach Fig. 2
in den Verteiler 2 einmündenden Rohre ib oben ein Gitter, durch welches die Rauchgase
in den Abzugskanal 6 entweichen können; im übrigen liegen die Rohre i, ib,
je
dicht aneinander an.
-
Der Rost 7 ist im unteren Teil innerhalb der innersten Windung der
Spirale angeordnet. Die Brennschicht ist bis zu einem gewissen Grade durch Zwischenlagen
8, 811 aus feuerfestem Baustoff von den Wasserrohren i getrennt. Durch den unter
dem Rost befindlichen Kanal 9 wird demselben Luft von einem Gebläse io zugeführt.
Nach Wegnahme der Steine 8, 8a und Öffnen der Klappe 12 kann der Rost als Ganzes
aus dem Dampferzeuger herausgezogen werden.
-
Das Speisewasser wird aus einem nicht gezeigten Wasserbehälter mittels
der Speisepumpe ii in den Vorwärmet befördert, dessen an die Sammler 13 und 1q.
angeschlossene Rohrschleifen 15 in das Austrittsende 16 des spiralförmigen Heizkanals
5 eingeschoben sind. Von dort gelangt das Wasser über Leitung 21 in den Sammler
3. Das Wasser wird durch die Umwälzpumpe 17 (Fig. i) mittels des Rohres 18 aus dem
Sammler 3 abgesaugt und über Leitung i9 in den Verteiler 2 und vom Verteiler 2 durch
die parallel geschalteten Spiralrohre i zurück in den Sammler 3 gedrückt. Selbstverständlich
sind in diesen Leitungen und in dem Verteiler bzw. Sammler 2 und 3 die für den Betrieb
erforderlichen Abschlußhähne, Sicherheits- und Rückschlagventile vorzusehen, die
in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind.
-
Die Leitung 18 kann an jenem Ende des Sammlers 3 angeschlossen sein,
das dem Anschluß von Leitung ig an den Verteiler 2 gegenüberliegt. Der in dem Sammler
3 sich abscheidende Dampf gelangt über das Sammelrohr 22 und die nur teilweise gezeichnete
Verbindungsleitung 23 in den Uberhitzer. Der Uberhitzer besteht aus mehreren Rohrschlangen
25, die in bekannter Weise nach Wegnahme eines Deckels 38 aus dem Dampferzeuger
h erausgezogen werd en können, ohne weitere Teile des Dampferzeugers ausbauen zu
müssen. Der Überhitzet wird von den heißesten Feuergasen bestrichen, die durch das
Gitter der Rohre ia und die Öffnung 5,7 zum Überhitzerrohrbündel gelangen. Er ist
vor Bestrahlung durch das Gitter der Rohre ja teilweise geschützt. Der Sammler 3
weist Putzöffnungen 2.4 auf, die den Einmündungsstellen der Spiralelemente gegenüberliegen
und mit geeigneten Verschlüssen versehen sind. Die Putzöffnungen dienen sowohl zum
Einwalzen der Rohrelemente i, als auch zum Reinigen der Rohrspiralen. Der Verteiler
2 kann aus einem Stück bestehen oder in bekannter Weise aus einzelnen Rohrstücken
zu-' sammengesetzt sein, in deren jedes, wie Fig. 3 zeigt, ein einziges oder mehrere
Spiralrohre einmünden. Zwischen den Rohrstücken sind Dichtungen vorgesehen, die
z. B. durch eine über die ganze Länge des Verteilers durchgehende Schraube 2a zusammengezogen
sind. Die Spital- j elemente können durch Walzen, Schweißen, usw. mit dem Verteiler
verbunden sein. Bei dieser Bauart des Verteilers 2 können die Spiral-4lemente verhältnismäßig
einfach einzeln in seitlicher Richtung ausgebaut werden, vor allem Sann, wenn der
Sammler 3 in gleicher Weise aus 3inzelnen Ringen zusammengesetzt ist. Ist letzteres
nicht
der Fall, so müssen die Rohre bei der Einmündung in den Sammler 3 durchschnitten
werden.
-
Die Spiralrohrelemente i und der Verteiler bzw. Sammler 2 und 3 sind
auf der Außenseite mit einem Wärmeschutz 26 umgeben. Zur Schonung der ebenfalls
als Wärmeschutz dienenden Querwände 27 und 28, in deren einer (28) eine Beschickungsöffnung
29 vorgesehen ist, sind auf der Feuerseite dieser Wände noch von Wasser durchströmte
Rohre 3o eingebaut, die ebenfalls einerseits vom Verteiler 2 aus gespeist werdenundanderseits
finden Sammler3 münden.
-
Zur Entlastung der empfindlichen Einwalzstellen der Spiralrohrelemente
am Verteiler bzw. Sammler2, 3 und zum Zwecke allseitig guter Ausdehnungsmöglichkeit,
wird ein Teil des Rohrbündelgewichtes von federnden Tragbändern 31 auf das Gerüst
32 übertragen. Diese Tragbänder greifen an einem über die ganze Länge der Heizfläche
reichenden Blech 39 an, welches die Verkleidung 26 ungefähr im unteren Viertel des
Umfanges der Spiralen umfaßt und so eine gleichmäßige Abstützung der einzelnen Spiralrohrelemente
gewährleistet. Für die Längsdehnung zwischen der beweglichen Wand 28 und der Verschalung
33 ist im kalten Zustande ein gewisses Spiel s vorgesehen. Bei 34 ist die Hinterwand
27 fest mit dem Gerüst 32 verbunden, während bei 35 der Rahmen der Vorderwand 28
auf dem Gerüst 32 in der Längsrichtung des Dampferzeugers gleiten kann.
-
Während nach Fig. i die Heizgase durch ein von dünneren Rohren Ja
gebildetes Gitter in den spiralförmigen Heizgaskanal 5 eintreten, geschieht dies
bei der abgeänderten Rohrführung nach der Fig. 3 dadurch, daß von den im Feuerraum
liegenden Enden je zweier nebeneinanderliegender Spiralrohrelemente i°, 1b eine
weite Schleife gebildet wird. Hierdurch entsteht ein Gitter, dessen Öffnungen gleich
dem Rohrdurchmesser sind. Wie leicht ersichtlich ist, kann auch bei dieser Ausbildung
der Spiralen der Vorwärmer 15 und der Überhitzer 25 in gleicher Weise wie bei der
Ausbildung nach Fig. 2 eingebaut werden.
-
Der Abschluß der Rohrelemente nach außen durch wärmeschützende Wände
erfolgt bei der Ausführung nach Fig. 3 in ähnlicher Weise wie nach Fig. 2, was nicht
näher dargestellt ist.
-
Eine Abänderung des Aufbaues des Dampferzeugers zeigt die Fig. q.,
bei der im wesentlichen die gleiche Rohrführung wie gemäß Fig. 3 verwendet ist.
Die rechteckige Führung der Spiralrohre dieser Ausführung gestattet eine bessere
Raumausnutzung und größere Freiheit in der Gestaltung des Feuerraumes. Der Vorwärmer
15 ist hier nicht in den Rauchgaskanalaustritt eingeschoben, wie gemäß Fig. 2, sondern
über den Spiralrohren angeordnet. Das Wasser tritt aus dem Verteiler 2 ähnlich wie
gemäß Fig. i in die Spiralen 1b über und gelangt aus den Spiralen Je in den Sammler
36, der unmittelbar mit der Trommel 37 verbunden ist. Aus dieser Trommel wird das
Wasser durch die Umwälzpumpe 17 abgesaugt und in den Verteiler 2 gedrückt. Die den
Behälter 37 speisende Pumpe ist nicht näher dargestellt. Die Rauchgase umströmen
nach Verlassen des Vorwärmers 15 die Trommel 37, wodurch eine Wärmeschutzschicht
um diese Trommel eingespart werden kann. -Der Dampferzeuger nach der Erfindung kann
sowohl mit einer Feuerung für festen Brennstoff als auch für eine solche mit flüssigem
oder gasförmigem Brennstoff versehen werden.
-
Die Trommeln 3, 37 können kleiner gehalten werden als in der Zeichnung
gezeigt ist, und es kann dafür außerhalb des Dampferzeugers ein größerer Behälter
angeordnet werden, der mit diesen Trommeln verbunden ist.
-
Die Wände 27 und 28 können auch als wassergefüllte Plattenkörper ausgeführt
sein, wie sie die Feuerbüchsen der Lokomotiven zeigen. Der Wasserraum dieser Körper
müßte mit den Sammlern in Verbindung stehen. Es könnten aber auch diese wassergefüllten
Wände selbst als Sammler ausgebildet sein.
-
Zwischen die aneinanderstoßenden Spiralelemente i können nach Fig.
5 (Schnitt V-V der Fig. 2) Bleche 40 eingeschoben werden, welche von den Heizgasen
erhitzt werden und ihre Wärme durch Berührung an die Spiralelemente abgeben können.
Diese Bleche müssen natürlich Öffnungen für den Überhitzer, den Feuerraum, den Rost
und den Luftzuführungsraum unter dem Rost aufweisen.