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Schiffswasserrohrkessel Die Erfindung bezieht sich auf Wassvrrohrkessel
mit natürlichem U.inlauf und Brennerfeuerung, die erst eine weitgehende Ausnutzung
der Strahlungswärme im Sinne größerer spezifischer Dampfleistungen ermöglicht. Ist
dabei der Feuerraum auf allen Seiten von Rohren umgeben, so kann gegebenenfalls
durch Vergrößerung dieses Raumes und'damit auch der Rohrflächen die Strahlungswärme
noch besser ausgenutzt werden. Eine solche Vergrößerung, mit der zugleich der Raumbedarf
des ganzen Kessels wächst, ist bei ortsfesten Kesseln im allgemeinen durchführbar,
wie bekannte Ausführungen mit sehr hohen Strahlungstäumen beweisen.
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Für Schiffskessel müssen dagegen andere Wege zur Erreichung des genannten
Zieles gesucht werden.
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Dazu kommt gerade im Bordbetrieb auch die Forderung einer weitgehenden
'Manövrierfähigkeit, für die ein Kessel mit natürlichem Umlauf insofern an sich
geeignet ist, als bei ihm die Strömungsvorgänge innerhalb des Umlaufsystems sich
der jeweiligen Belastung selbsttätig anpassen. Allerdings müssen die untereinander
parallel geschalteten Rohrstränge zur Vermeidung axialer Ausgleichströmungen in
den Trommeln usw. nicht nur übcr deren ganze Länge gleichmäßig verteilte Anschlüsse
haben, sondern auch bei jeder Belastung möglichst gleichmäßig von den Heizgäsen
beaufschlagt werden. Letzteres läßt sich beim Abschalten einer oder mehrerer Brenner
innerhalb eines für alle gemeinsamtn Feuerraurnes ni(ht mit Sicherheit crrei(hcn,
weil dicser dpnn für d*e vo-.handene Heizgasmenge viel züi groß ist und keine richtige
Führung derselben eimögli(ht.
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Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, unter Beachtung auch der
sonstigen für clen Einbau und Betrieb solcher Kcssel auf Schiffen wichtigen Grundsätze
gegenüber den bisherigen Bauarten eine noch weiter gehende Verbesserung bezüglich
Leistungsfähigkeit und Regelmögli, hkeit
je Kesseleinheit zu erreichen. Diibei
wird unten KessiAeinheit, abgesehen von den im Rauchgaszug angeo:-dneten Nachschaltheizflä-
| chen, ein Umlaufsystem verstanden, das bei |
| Anordnung mehrerer einzeln abschiltNuer |
| Brenner bzw. Brennerpaare von jedem der- |
| selben -wenigstens so weit beeinflußt wird, da f,' i!', |
| ihm eine Strömung aufrechterhalten wird. |
| Bei der Lösung der ges |
| b , stellten Aufgabe |
| auf einzelne an sich bekannteMerkmale zurück- |
| gegriffen. So ist bei einem bekannten oits- |
festen Kessel der Feuerraum quer zur Obertrommel durch Rohrwände unterteilt, die
von zwei Seiten her strahlungsbeheizt sind. Der dadurch erreichte verstärkte Auftrieb
erstreckt sich dabei mir auf diesen Teil des Umlaufsvstenis und bewirkt nicht einmal
insoweit eine äer die ganze Trommellänge gleichmäßig beschleunigte Strömung. Beim
Abschalten eines Feuerrauniteiles würde diese Ungleichmäßigkeit sogar noch auf weitere
Heizflächen oausgedelint werden. Auch ist es --nicht neu, daß in Steigrohren, die
vor einer Außenwand des Kessels verlaufen und deshalb nur von einer Seite her angestrahlt
,verden können, der Auftrieb sich durch Nachschalten eines den Feuerraum nach oben
begrenzenden Schrägrohrbfindels zusätzlich beeinflussen läßt.
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Es gibt allerdings auch schon mehrere in Längsrichtung des Kessels
nebeneinanderliegende Feuerräume. Dabei sind aber wieder die angegebenen besonderen
-Maßnahmen zur zusätzlichen Umlaufbeschleunigung außer acht gelassen worden und
außerdem die Strahlungsheizflächen so angeordnet und angeschlossen, daß mindestens
ein Teil von ihnen beim Ab-
schalten eines Feuerraumes überhaupt keinen Umlauf
mehr hat. Auch sind hier die Nachschaltheizflächen in zwei Rauchgaszügen untergebracht,
die in der gleichen oder doch annähernd gleichen Ebene wie die Feuerrauniv voneinander
getrennt sind. Es handelt sich also nicht um eine Kesseleinheit in dem obenerwähnten
Sinne, insbesondere nicht bei der Ausführung mit vollkommen voneinander getrennten
und sich nur über je eine Hälfte der GesamtanordnungerstreckendenUmlaufsystemen.
Aber auch bei der anderen Ausführung mit einem über beide Feuerräume hinwe- verlaufenden
Schrägrohrbündel fehlt die Möglichkeit zur Bceinflussung der seitlichen Strahlungswande
durch die Heizgase des jeweils anderen Feuerratimes. Dazu würde nämlich erforderlich
sein, daß die Rohrwände mit je einem Schrägrohrbündel hintereinandergeschaltet
sind und diese sich gegenseitig kreuzen, wie es bisher nur bei Kesseln ohne unterteilten
Feuerraumbekannt ist.
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Nach der Erfindung sind nun die vorstehend angeführten '-Merkmale
so vereinigt, daß nicht mir die Leistung ohne zusätzlichen Raumbedarf weiter vergrößert
wird, sondern auch jeder der für Teilbelastung bemessenen Feuerräume das Abschalten
des bzw. der anderen ohne nachteilige Folgen auf den Beti-i#-bsztistand des
Ge-
| samtkes.#els gestattet. Erfindungsgemäß ist |
| 1)ti cintirt Scliiffswasserrolirlzessel mit natür- |
| 11 hem Umlauf und Brennern an einer oder an |
| ju!Ier Stirnseite sowie mit mehreren nebenein- |
| sich über die ganze Bahn des |
| erstreckenden Feuerräumen den seit- |
| Strahlungswiinden jedes Fuuürr-,iiinie.# |
| ein Sclirägrobi-bürl(lel mit größerer Heizflä(lie |
| nach,gesclialtet, das sich mit dem entsprechend |
| -tztei#n anderen Bündel über beide Feuer- |
| räume hinweg, als deren obere Begrenzung |
kreuzt. Beide Schrägrührbündel münden in S2,mniler, die mit der Obertrommel durch
Überstri#Mrohre verbunden sind. Ferner geben die einzige Trennwand zwischen den
Feuern äumen, vorgesehenen, von beiden Seiten strahlungsbeheizten Rohre unten von
einem mittleren Längsverteiler aus und pas,;en sich oben abwechselnd den beiden
Schr-#'igrolirbündelii als unterste Rohrreihe an.
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Zweckmäßige Ausführungsforinen, die den Gegenstand von Unteransprüchen
bilden, er-.gul)en sich aus der Beschreibung.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einer Ausführungsform
in zwei Abbildungen dargestellt, von denen die Abb. i einen Längsschnitt, die Abb.
2 zur Hälfte die Vorderansicht und zur Hälfte einen Querschnitt zeigt.
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Zum Umlaufsystein des Kessels gebüren die Obertrommel i, ärei
untere Verteiler 2, 3 und 4, von denen der letztere etwas höher liegt als
die Verteiler 2 -und 3, und vier Zwischensammler 5 bis 8, die
alle über die ganze Tiefe des Kessels, sowie zwei Verteiler und Sammler c), io,
die quer dazu vor der Rückwand des Kessels verlaufen. Die beiden nebeneinanderliegenden
Fütterräume 11, 12 sind durch eine Rohrwand i_i vonein ' ander getrennt,
die übrigen Strahlungsheizflächen sind die Rohrwände 14, 15 an dvii Seiten und die
Rohrwand 16 an der Rückseite des Kessels. Letztere besteht ans zwei durch Tiennwände
in der Mitte der #-(#rteiler und Sammler 9, io nicht unmittelbar miteinander
verbundenen Teilen.
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Nach imten werden die Feuerräume durch den schräg verlaufenden Teil
der von dein mittleren Verteiler 4 ausgehenden Steigrohre 17, 18 und die unter diesen
liegenden, ebenfalls im Sinne der Strömungsrichtung etwas anstei--enden Zulaufrohre
IC), 20 begrenzt. Die Steigrohre 17, 18 bilden zusammen mit den von den seitlichen
Verteilern 2, 3 aufsteigenden Rohren 21, 22 die äußeren Strahlungswände,
während als obere Begrenzung zwei sich auf ihrer ganzen Lange über beide Feuerräume
binweg, gegenseitig durchkreuzende Schrägrohrbündel 23, 24 sind. In der Nähe
dieser Rohrbündel, die von den die Rohre der seitlicl)cii Strahlungswände aufnehmenden
Zwischensaminlern 5, 6 zu den Zwischensammlern 7, 8
führen,
gabelt sich die #Vand 13, und ihre Rohre schließen sich abwechselnd den beiden
Schrägrohrbündeln in ihrem oberen Teil als unterste Rohrreihe an. Bei gleicher Neigung
der Schrägrohrbündel und der Steigrohre 17, 18 in ihrcm unteren Teil bilden die
beiden Feuerräume zwei spiegelig zueinander liegende Parallelogramme.
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Die am Austritt der Schrägrohrbündel 23, 24 und der rückseitigen
Strahlungswand 16 liegenden Saminler 7, 8, io sind durch je eine Rohrreihe
25, 26, 27 mit der Obertrommel verbunden, von der unbeheizte Fallrohrreih
« en 28, 29, 30
zu den unteren Verteilern 2, 3, 9 zurückführen.
Außerdem sind die Sammler 7, 8 mit den Verteilern 2, _3 auch noch unmittelbar
durch ebenfalls unbeheizte Rücklaufrohre 31, 32 verbunden.
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Über den Schrägrohrbündeln liegt der Über-Ilitzer 3,3, dessen
Rohrschlangen in der Querrichtung des Kessels hin und her verlaufen. Der mit der
Obertrommel durch Dampfrohre 34 verbundene Eintrittsverteiler 35 und der
Austrittssanunler 36 des Überhitzers liegen tiefer als dessen erster bzw.
letzter Windungsstrang. Ouer zum Überhitzer, also über die Tiefe des Kessels, verlaufen
die Windungen des anschließenden Speisewasservorwärmers 37; in diesem Bereich
ist der Rauchgaszug auf der einen Seite so weit eingezogen, daß er ungefähr nur
noch so breit ist wie ein Feuerraum und zusammen mit der in gleicher Höhe liegenden
Obertrommel die gesamte Kesselbreite im Bereich der beiden Feuerräume nicht überschreitet.
Dem Speisewasservorwärmer ist noch ein Luftvorwärmer 38 nachgeschaltet. Die
in Abb. i durch strichpunktierte Kreise 39, 4o angedeuteten Brenner liegen
auf gleicher Höhe und sind in der Kesselstirnwand angeordnet, an der bei dieser
Ausführung keine Strahlungsrohrwand vorgesehen ist, was jedoch keineswegs immer
so zu sein braucht.
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Der beschriebene Kessel trägt in seinem Gesamtaufbau, zunächst verschiedenen
an sich bekannten und auch bei bisherigen Ausführungen bereits verwirklichten Forderungen
Rechnung, so der Sicherung des Undaufes bei allen Belastungen durch Anordnung nicht
beheizter Fallrohre.%jUni, in der Obertrommel einen verhältnismäßig trockenen Dampf
zu erhalten, soll ferner bereits in den Sammlern 7, 8
eine gewisse Trennung
zwischen Dampf und Wasser erfolgen; das ist dadurch möglich, daß nicht das ganze
aus den Schrägrohrbündeln austretende Gemisch zur Obertrommel weiterströmen muß,
sondern das schwerere Wasser durch die Rücklaufrohre unmittelbar wieder zu den unteren
Verteilern 9-, 3 gelangen kann.
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Das Besondere der neuen Anordnung besteht außerdem darin, daß es möglich
ist, einen Teil der vorhandenen Brenner bei kleiner Belastung oder aus anderen Gründen
abzuschalten, ohne daß sich unzulässige Umlaufverhältnisse ergeben, denn die im
Bereich jedes Brenners liegenden Strahlungsrohre sind über die ganze ununterbrochene
Länge der zugehörigen Sammler gleichmäßig verteilt. Die verhältnismäßig &eringe
Höhe der Feuerräume wird durch eine besonders große Wärmeaufnahme der nur bis dicht
unter die Schrägtohrbündel reichenden senkrechten Strahlungswände infolge sehr starken
Auftriebes ausgeglichen, weil die mittlere Strahlungswand 13 bei höheren Belastungen
von zwei Seiten her beheizt wird und die Strömung in den beiden äußeren Strahlungswänden
14, 15 sich der Durchsatzmenge des wesentlich größeren Gesamtquerschnittes der Schrägrohrbündel
anpassen muß.
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Während es beim Überhitzer ebenso wie bei den Schrägrohrbündeln vor
allem darauf ank-ommt, daß die Beheizung über die Tiefe des Kessels gleichmäßig
ist, muß beim Speisewasservorwärmer mit Rücksicht auf den anderen Verlauf seiner
Rohrschlangen eine ungleiche Beheizung in der Querrichtung vermieden werden. Da
nun die Trennwand 13 nur unterhalb der Schrägrohrbündel vorhanden ist, so haben
die Rauchgase auch bei Betrieb nur eines Feuerraumes genügend Zeit, sich bis züm
Speisewasservorwärmer über die ganze hier ohnehin nur wenig größere Breite des Rauchgaszuges
gleichmäßig zu verteilen, insbesondere wenn dann der senkrecht unter diesem liegende
Brennraum in Betrieb ist, Es ist also nicht nur die Ausnutzung des ganzen Regelbereiches
der vorhandenen Brenner, sondern auch noch ihr einzelner Betrieb und damit eine
besonders we * itgehende Regelung der Kesselleistung möglich. Das Querschnittsprofil
des Kessels läßt sich, unabhängig von den erläuterten Merkmalen, dem zur Verfügung
stehenden Raum in einem Schiff anpassen. Durch den nur mäßig großen Querschnitt
der einzelnen Feuerräume in, Form 'eines annähernd gleichseitigen Parallelogrammes
läßt sich die Stiahlungswärine besonders gut und auf allen Feuerraumseiten gleichmäßig
aufnehmen.rGleichzeitig wird damit aber auch eine einfache Herstellung erreicht
und eine trotz über den Feuerräumen angeordneter Nachschaltheizflächen für Bordverhältnisse
zulässige Gesamthöhe des Kessels eingehalten.