DE810506C - Wasserrohrfeuerbuechse mit Naturumlauf fuer Hochdrucklokomotiven - Google Patents

Wasserrohrfeuerbuechse mit Naturumlauf fuer Hochdrucklokomotiven

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DE810506C
DE810506C DEH1477A DEH0001477A DE810506C DE 810506 C DE810506 C DE 810506C DE H1477 A DEH1477 A DE H1477A DE H0001477 A DEH0001477 A DE H0001477A DE 810506 C DE810506 C DE 810506C
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Otto H Dr-Ing E H Hartmann
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B13/00Steam boilers of fire-box type, i.e. the combustion of fuel being performed in a chamber or fire-box with subsequent flue(s) or fire tube(s), both chamber or fire-box and flues or fire tubes being built-in in the boiler body
    • F22B13/06Locomobile, traction-engine, steam-roller, or locomotive boilers
    • F22B13/10Locomobile, traction-engine, steam-roller, or locomotive boilers with auxiliary water tubes inside the fire-box
    • F22B13/12Locomobile, traction-engine, steam-roller, or locomotive boilers with auxiliary water tubes inside the fire-box the auxiliary water tubes lining the fire-box
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B13/00Steam boilers of fire-box type, i.e. the combustion of fuel being performed in a chamber or fire-box with subsequent flue(s) or fire tube(s), both chamber or fire-box and flues or fire tubes being built-in in the boiler body
    • F22B13/06Locomobile, traction-engine, steam-roller, or locomotive boilers
    • F22B13/065Combination of low and high pressure locomotive boilers

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Description

  • Wasserrohrfeuerbüchse mit Naturumlauf für Hochdrucklokomotiven Bei Wasserrohrfeuerbüchsen mit 1NTaturumlauf von Hochdrucklokomotiven ist vorgeschlagen, zum Schutz der F euerbüchsdecke und der darüberliegenden Kesseltrommel vor der hohen Wärmeeinstrahlung des Rostes einen Teil der die Seitenwände bildenden Wasserrohre von der einen unteren Wasserverteilkammer nach dem auf der anderen Seite obenliegenden Behälter wechselweise hinüberzuführen, so daß sich diese Rohrenden an der Feuerbüchsdecke kreuzen. Dieser Schutz ist sehr wirksam, aber damit sind im Betrieb Gefahren verknüpft, die zu Rohrreißern Anlaß geben können.
  • Diese Störungen können sich durch Wasserverlagerung beim Anfahren und Bremsen, auf Steigungs- und Gefällestrecken und beim Durchfahren von Kurven bemerkbar machen; auch die Beheizung kann ungünstige Beeinflussungen hervorrufen. Zu ihrer Beseitigung werden erfindungsgemäß die unteren Wasserverteilungskammern und die oberen Behälter für die Trennung von Wasser und Dampf durch Trennwände derart unterteilt, daß annähernd gleich beheizte und annähernd gleich lange Rohre zu Rohrgruppen zusammengefaßt sind, wobei die Trennwände unten den vollen Querschnitt und oben nahezu den halben Querschnitt bis zum niedrigsten Wasserstand einnehmen.
  • Auf diese Weise stellen sich bei den Wasserverlagerungen in der Längsrichtung in jeder Rohrgruppe unabhängige Wasserstände ein, so daß die -in die oberen Behälter ausmündenden Rohrenden immer unter Wasser stehen und auf gerader Strecke ausreichend gekühlt werden, indem bei gestörtem Wasserumlauf Wasser aus den Behältern in die oberen Rohrteile zurückpendeln kann. Der Dampfraum ist gemeinsam, und dadurch herrscht auch in allen Rohrgruppen gleicher Druck, der Dampf kann an jeder beliebigen Stelle entnommen werden, ohne Wassermitreißen befürchten zu müssen. Damit ist ein Teil der bestehenden Gefahren behoben.
  • Zur Beseitigung der mit dem Befahren von Kurven etwa eintretenden Anstände infolge seitlicher Wasserverlagerung ist noch eine weitere Verbesserung notwendig. Erfindungsgemäß werden hierzu ausreichend große Ausgleichrohre jeweils zwischen den oberen Behältern und. den unteren Wasserverteilkammern angeordnet, die etwa entstandene Differenzen der Wasserspiegel in der Seitenrichtung bei Erreichen des Normalzustandes schnell wieder ausgleichen. Außerdem werden nach einem weiteren neuen Vorschlag Rohrverbindungen zwischen den oberen Behältern und den sich kreuzenden Enden der Deckenrohre hergestellt, die je nach der Lage des Wasserspiegels in dem zugehörigen oberen Behälter entweder Wasser den schärfstbeheizten Stellen, etwa über der Mitte der Feuerbüchse, zuleiten oder etwa stagnierende Dampfblasen ableiten, so daß auf diese Weise die gefährdeten Stellen ausreichend gekühlt werden.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen sind bei allen vorkommenden Betriebsverhältnissen Rohrreißer nicht zu befürchten.
  • Nachfolgend sind einige Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Abb. i zeigt die Wasserrohrfeuerbüchse einer Hochdrucklokomotive mit mittelbarer Beheizung, bei welcher für die Vorwärmung und thermische Aufbereitung des Speisewassers in bekannter Weise ein Niederdruckkessel mit Rauchrohren vorgesehen ist. A ist die mittelbar beheizte Hochdruckkesseltrommel, B das aus Wasserrohren gebildete Heizsystem der Feuerbüchse, das nach außen an der Seite und oben an der Decke durch isolierte Blechwände i, i' abgeschlossen ist. C ist der Niederdruckkessel, aus dem auch noch der Betriebsdampf für die Hilfsmaschinen entnommen wird. Das Hochdruckheizsystem B, in dem ein höherer Druck herrscht als in der Hochdruckkesseltrommel A, ist teils in Ansicht, teils im Längsschnitt dargestellt, wogegen Abb. 2 einen Schnitt a-b durch die Feuerbüchse zeigt. In der Feuerbüchse selbst und in der Verbrennungskammer sind die Seitenwände durch Wasserrohre gebildet, von denen je ein Rohr 5, 5' abwechselnd senkrecht zwischen den unteren Wasserverteilkammern 2, 2' und oberen Behältern 3 und 4 für die Trennung von Wasser und Dampf und Rohre 6, 6' unten, von der einen Seite ausgehend, nach dem oberen Behälter der anderen Seite angeordnet sind, deren obere Enden sich in der Mitte der Feuerbüchse kreuzen. In den unteren Wasserkammern sperren erfindungsgemäß die Trennwände 7 den vollen Querschnitt ab, und in den oberen Behältern 3 und 4 nehmen die Trennwände 8 nur den unteren Querschnitt, etwa bis zum niedrigsten Wasserspiegel ein, so daß die einzelnen Rohrsysteme im Dampfraum untereinander in Verbindung sind. Über diese Trennwände 8 in den oberen Behältern hinweg kann sich der Wasserinhalt der einzelnen Abschnitte bei horizontaler Lage ausgleichen. Die beiden Seiten der einzelnen Abschnitte sind außerdem durch Ausgleichrohre 9 von ausreichendem Querschnitt in den oberen Behältern und durch Rohre g' und den Bohrungen der als Rahmen ausgebildeten Wasserverteilkammern miteinander verbunden, um dadurch einen schnellen Wasserspiegelausgleich auf beiden Seiten der Feuerbüchse zu ermöglichen.
  • Ohne die Trennwände 7, 8 würde sich beim Anfahren und bei Bergfahrt der Wasserspiegel in den oberen Behältern 3 und 4 bei höherem Wasserstand nach der punktierten Linie x-x und beim Bremsen und bei Talfahrt nach Linie y-y einstellen, während sich die Wasserstände in den einzelnen Abschnitten durch den Einbau der Trennwände bei niedrigerem Wasserstand nur nach x'-x' oder y'-y' verlagern können, so daß bei einem Wasseraufstau vorn oder hinten doch alle Rohrausmündungen der Deckenrohre 6, 6' immer noch genügend unter Wasser stehen. Der Wasserumlauf vollzieht sich in der Regel von den oberen Behältern über die unbeheizten Fallrohre io nach den Wassersammelkammern 2, 2' und von dort durch die beheizten Wasserrohre 5, 5' und 6, 6' nach oben.
  • Wie schon bemerkt, kann jedoch bei Kurvenlauf noch eine weitere Störung in der Kühlung der schräg liegenden oberen Enden der Wasserrohre 6, 6' eintreten. Durch die Zentrifugalwirkung, gegebenenfalls auch noch durch einseitige Beheizung der Wasserrohre 5, 6 oder 5', 6' ist eine seitliche Verlagerung der Wassermasse und damit ein Unterschied in den Wasserspiegeln der oberen Behälter 3 und 4 trotz der Unterteilung in Längsabschnitte möglich. Wie in Abb. 3, 4 und 5 dargestellt, verlagert sich in einer Rechtskurve der Wasserinhalt von Behälter 4 nach Behälter 3. Der Wasserspiegel steigt im Behälter 3 von der Normallage v auf v' und fällt im Behälter 4 von v auf v"; außerdem verringert sich auch in den Rohren 6 der Wasserinhalt in ihnen, und das Ende dieser sich kreuzenden Rohre wird in einem solchen Fall nicht mehr genügend mit Wasser benetzt und ausreichend gekühlt, und auf diese Weise entsteht die Gefahr eines Rohrreißers.
  • Zur Beseitigung dieser Gefahr dient eine weitere erfindungsgemäße Verbesserung. Zu diesem Zweck werden von den oberen Behältern 3 und 4 Rohre 12 von kleinerem Durchmesser zu den sich kreuzenden Rohrenden 6, 6' (Abb. 2) geführt. Ein solches vom Behälter 3 ausgehendes Rohr 12 leitet z. B. bei einer Rechtskurve vom Behälter 3 mit dem höheren Wasserstand Wasser nach dem Deckenrohr 6 über, auf diese Weise das Überjlitzen dieses Rohrendes verhindernd. Bei einer Linkskurve stellt sich das umgekehrte Verhalten ein. Eine konstruktive Verbesserung ergibt sich noch, wenn die oberen Ausgleichrohre 9 für diese Verbindung herangezogen werden und jeweils zwei Rohre 12 und 12' zwischen den Rohren 9 und den sich kreuzenden Rohrenden 6, 6' (Abb. 4) eingeschaltet werden. Das Ausgleichrohr muß in diesem Fall über dem normalen Wasserspiegel angeschlossen werden, so daß es im regelmäßigen Betriebszustand mit Dampf gefüllt ist, beispielsweise bei einer Rechtskurve Wasser aus Behälter 3 mit dem höheren Wasserstand über Rohr 12 der gefährdeten Rohrstelle 6 zuleitet, und wenn etwa eine Dampfblase im Rohr 6' stehengeblieben ist, diese durch Rohr 12' nach Behälter 4 mit dem niedrigeren Wasserstand abströmen kann.
  • Abb.5 und 6 zeigen noch eine Anordnung der Rohre 12 zu den Wasserrohren 6, 6' in größerem Maßstab. 1? s ist nicht notwendig, über jedem sich kreuzenden Rohrende ein Ausgleichrohr 9 anzubringen, sondern man kann zwei oder mehr Rohre 6, 6' mit einem Ausgleichrohr 9 verbinden, nur müssen diese von den gleichen Rohrgruppen ausgehen. In dem gezeichneten Beispiel ist das Ausgleichrohr in der Mitte erweitert, und an jedes sind je zwei Rohre 6 und 6' angeschlossen. An jedem Ausgleichrohr befinden sich in dem gezeichneten Beispiel Rohre 12, i2'. Es kann aber auch jede andere Form der Verbindung gewählt «erden, ohne daß der Erfindungsgegenstand dadurch geändert wird. Sollte sich herausstellen, daß nur die sich kreuzenden Enden bestimmter einzelner Rohre 6, 6i', z. B. in der Verbrennungskammer, gefährdet sind, so brauchen auch nur diese mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung versehen zti «erden.
  • Die Abb. i, 2, 1, 5 und 6 beziehen sich, wie schon gesagt, auf eine Wasserrohrfeuerbüchse für eine Lokomotive mit mittelbarer Beheizung und kleinen oberen Sammelbehältern 3 und 4.
  • Die Erfindung lä ßt sich aber auch für Feuerbüchsen mit Naturumlauf von unmittelbar arbeitenden Lokomotivwasserrohrkesseln verwenden. Sind z. B., wie in Abb.3, zwei obere Trommeln vorhanden, unter denen sich die Rohre 6, 6' ebenfalls unter der Feuerbüchsdecke kreuzen, so ist es gleichfalls vorteilhaft, die Trennwände 8 in den oberen Trommeln 3 und 4 ebenso wie die Trennwände in den unteren Behältern i, 2 und Ausgleichrohre 9, 9' im Dampf- und Wasserraum anzuordnen. Auch die Rohre 12, 12' für die Abführung der stagnierenden Dampflbasen bzw. für die Wasserzufuhr zu den Deckenrohren 6, 6' bei Kurvenfahrt werden mit Vorteil angewendet, nur ist es hier zweckmäßig, die Rohre 12, 12' unmittelbar in die Trommeln einzuführen, die Ausmündung aber im Innern der Trommeln 3 und 4 so hoch zu ziehen, bis sie nahezu an den normalen Wasserstand heranreichen.
  • Diese Anordnung gibt auch für unmittelbar arbeitende Lokomotivkessel mit größeren Oberbehältern Sicherheit gegen Rohrreißer.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wasserrohrfeuerbüchse mit Naturumlauf für Hochdrucklokomotiven mit längs liegenden unteren Wasserverteilkammern und oberen Behältern für die Trennung von Wasser und Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behälter (2, 2', 3, 4) durch Trennwände (7, 8) so unterteilt werden, daß annähernd gleich beheizte und annähernd gleich lange Rohre (5, 6) zu Rohrgruppen zusammengefaßt sind, wobei die Trennwände unten den vollen Querschnitt und oben nahezu den halben Querschnitt bis ungefähr zum niedrigsten Wasserstand einnehmen, so daß ein gemeinsamer Dampfraum vorhanden ist.
  2. 2. Wasserrohrfeuerbüchse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgleichrohre (9, 9') zwischen den oberen Behältern (3, 4) und den unteren Wasserverteilkammern (2, 2') jeder Rohrgruppe vorgesehen sind.
  3. 3. Wasserrohrfeuerbüchse mit Naturumlauf und oberen seitlichen Behältern, in welche die sich an der Feuerbüchsdecke kreuzenden Enden der Wasserrohre einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß an den stärkstbeheizten Stellen dieser Rohre (6, 6'), etwa oberhalb des mittleren Teils der Feuerbüchse, Rohre (i2) zwischen diesen und den oberen Dampfwasserbehältern (3, 4) angeschlossen werden, die bei Verlagerung der Wassermasse durch die Zentrifugalwirkung bei Kurvenfahrt entweder Wasser zuführen oder etwa sich bildende, stagnierende Dampfblasen abführen, so daß die gefährdeten Rohrstellen ausreichend gekühlt werden.
  4. 4. Wasserrohrfeuerbüchse nach den Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Unterteilung der Rohrgruppen in der Längsrichtung als auch die Ausgleichrohre (9, 9') zwischen den oberen und unteren Behältern (3, 4, 2, 2') und die Verbindungsrohre (r2) zwischen den oberen Behältern (3, 4) und den sich kreuzenden Rohrenden (6, 6') gleichzeitig vorgesehen sind.
  5. 5. Wasserrohrfeuerbüchse mit Naturumlauf nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleinen oberen Behältern (3, 4) Ausgleichrohre (9) in geringem Abstand über dem normalen Wasserstand angebracht sind, von welchen Rohre (i2) zii den oberen Enden der sich kreuzenden Rohre (6, 6') ausgehen.
  6. 6. Wasserrohrfeuerbüchse für Hochdrucklokomotiven nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Ausgleichrohr (9) zwei oder mehrere Rohre (i2, i2') zu einigen der sich kreuzenden Rohre (6, 6') führen.
  7. 7. Wasserrohrfeuerbüchse mit größeren, dicht nebeneinanderliegenden Obertrommeln, dadurch gekennzeichnet, daß vom Wasserraum der Trommeln (3, 4) Rohre (i2) unmittelbar zu den sich kreuzenden Wasserrohren (6, 6') der Feuerraumdecke führen, die im Innern der Trommeln (3, 4) bis etwas unterhalb des normalen Wasserstandes reichen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE960355C (de) * 1954-07-07 1957-03-21 E H Otto H Hartmann Dr Ing Heizkessel fuer mittelbare Dampfbeheizung
DE1064530B (de) * 1956-09-04 1959-09-03 Vorkauf Heinrich Aufhaengung fuer einen senkrecht gewundenen UEberhitzer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE960355C (de) * 1954-07-07 1957-03-21 E H Otto H Hartmann Dr Ing Heizkessel fuer mittelbare Dampfbeheizung
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