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Dampfkessel Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel von geringem
Raumbedarf und schwacher Wärmeträgheit für einen hohen Druck von der Größenordnung
von 6o k5 und überhitzten Dampf von beispielsweise 475 ° C, der zweckmäßig mit selbsttätiger
Regelung ausgestattet und insbesondere zum Antrieb von Dampfkraftfahrzeugen geeignet
ist.
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Die einzelnen Bestandteile des Dampfkessels, wie Vorwärmer, Abklärv
orrichtung, Verdampfer, sind im allgemeinen derart ausgebildet, daß beispielsweise
beim Halten des Fahrzeuges -die Dampfabgabe aufhört, wobei gleichzeitig die Speisepumpe
abgestellt wird. Um den Kessel, der weiterhin der Einwirkung der Feuerung ausgesetzt
ist, vor Be:-schädigungen zu schützen, wird ein Schutz- oder Abklärbehälter mit
Wasser vorgesehen, das in .die Verdampfer durch das aus dem Vorwärmer austretende
Mittel eingespritzt wird, ,selbst wenn dieser Vorwärmer Dampferzeugt. Andererseits
ist ein zum Kreislauf der Heizschlangen im \Tebenschl.uß liegender, den Vorwärmer
schützender Behälter angeordnet. Verdampfer, Vorwärmer und Absetzbehälter sind .durch
eine ein Rückschlag- oder einseitiges Ventil aufweisende Leitung verbunden. Hierdurch
ist ein Umlauf von verhältnismäßig kaltem Wasser in den Heizischlangen möglich und
Sicherheit gegen jegliche Zerstörung oder B-esehädiigun g derselben durch die Einwirkung
der Feuerung gewährleistet.
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Zweck -der Erfindung ist es., diesen Kreislauf selbsttätig durch thermisiche
Wirkung aufrechtzuerhalten, wenn die Speisepumpe stillgesetzt wird,
indem
der zuletzt genannte Behälter als Wärmedruckkessel wirkt. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Verbin!dfungs:leitung am Boden des Absetzbehälters einmüedfet.
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Um den Schutz bei senkrecht angeordneten Verdampfern `virksamer zu
erreichen, erfolgt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Einspritzung des
in tangentialer Richtung den Verdampfern zugeführtenUmlaufwa!ssers am Boden der
Verdampfer gegebenenfalls. in verschiedenen Höhen in aufsteigender Richtung, so
daß durch die entstehende Wirbelbewegung eine intensive Bespülung der Innenflächen
erfolgt, wodurch sich ein besserer Wärmeübertragungskoeffizi@ent und eine in dem
Maße sfeiner Entstehung eintretende Abklärung des Dampfesr-ergibt. Auf diese Weise
wird auch jegliche örtliche Überhitzung vermieden. Ferner ist eine Emulsionsbildung
des Dampfes unmöglich, und das Mitreißen von Wassertropfen. ist herabgesetzt oder
ganz ausgeschlossen. Die Dampfblasen treten durch eine geringe Wasserschicht an
die Oberfläche, und der erzeugte Dampf wird in der Mitte des, Rohres konzentriert.
Im Abklärbehälter wird auf diese Weise ein wirksameres Abklären des aus den Verdampfern
austretenden Mittels erzielt.
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Druck und Temperatur des vöiri Drampfkesfsel erzeugten Dampfes erfahren
zweckmäßig eine selbsttätige Regelung durch einen Wärmefühler und einen Druckfühler,
die am Austritt des überhitzten Dampfes bzw. im Abklärb-ehälter angeordnet sind
und, eineroeits auf die in. den Dampfkessel hineinfördernde Wasserpumpe, andererseits.
auf den Fenerungsherd des Dampfkessels durch Regelung der dem Feuerungsherd zugeführten
Frischluft- oder Brennstoffmengen oder beider zugleich einwirken.
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Ein Ausffihrungbei@spiel der Erfindung ist in' der Zeichnung dargestellt.
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Abb. z ist eine schematische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Dampfkessels
im senkrechten Schnitt; .
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Ab!b. 2 und 3 sind, Einzelheiten im Schnitt entsprechend den Linien
2-2 bzw. 3-3 der Abb. r. Beim erfindungsgemäßen Dampfkessel, :der auf oder bei einer
Feuerung a von jeglicher geeigneter Bauart angeordnet ist, verläuft der Weg der
Rauch-. gaase von unten nach oben in einem ersten zylindrischen Mantel b, alsdann
von oben. nach unten in einem zweiten Außenmantel c, um schließlich durch den. Auslaß.
d zu entweichen.
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Von der Pumpe e unter geeignetem Druck von beispielsweise 6o leg gefördertes
Wasser, das gegebenenfallsi warm ist, wenn es von einem Kondensator kommt, wird
in eine von den: Gasen umspülte Heizschlange f gedrückt, aus der es in eine zweite
im absteigenden Weg leer Gase liegende Heizschlange g übertritt. Alsdann wird es
vom Rohr h in: den Abklärbehälter i geleitet. Das vorgewärmte und, bzw. oder teilweise
verdampfte Wasser wird erfindungsgemäß bei: k am Boden dieses Behälters i eingespritzt,
um das in diesem Behälter vorhandene Wasiser in die Verdampfer 1 mitzureißen. Diese
in der Mitte des zylindrischen Mantels b von den Rauchgasen umspülten Verdampfer
bestehen aus einer Art Metallflasche, die außen mit Heizrippen versehene sein können.
Diese Heizrippen sind in diesem Falle entsprechend den Mantellinien des zylindrischen
Mantels b angeordnet, um die Wärmeau@stauschfläche zu vergrößern und eine bessere
Verteilung der heißen Gase um die Flasche herum zu gewährleisten.
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Die Wiedermitnahme von Abklärwa:sserdurch das bei k eingespritzte
vorgewärmteWasser gewährleistet die Wasserzufuhr zu den Verdampfern oder Vaporisatoren
Z, selbst wenn das in den Heizschlangen f und g vorgewärmte Wasser gänzlich verdampft
,ist, z. B. bei abgestelltem Dampfkessel. Auf dieseWeise sind die Verdampfer L vor
jeglicher Beschädigung durch die weiterhin umlaufenden Gase d er Feuerung gese fhützt.
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Das; Einspritzen von Wasser und gegebenenfalls von Dampf in die Verdampfer
l von, der Einspritzdüse k aufs erfolgt über Rohrstücke q, die, wieAbb.2 veranschaulicht,
in den unteren; Teil der Verdampfer 1, jedoch tangential zur Innenwand dieser Verdampfer
einmünden und außerdem von unten nach oben zum gegenüberliegenden Auslaß des Verdampfers
hin verlaufen. Auf diese Weise spült der Wasserstrom entsprechend einer aufsteigenden
Schraubenlinie die ganze Innenfläche des Verdampfers, ab und gewährleistet ihre
Kühlung bei gleichzeitiger Verhinderung eines stellenweisen Überhetzens der Verdampfer.
Die Einmündung der Rohrstücke q ist sogar in verschiedenen Höhenstufen über die
ganze Höhe der Verdampfer vorgesehen, um auf diese Weise ,die vorgesehene Kühlwirkung
gleichförmig zu gestalten und die Verdampfung zu verbessern.
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Der Dampf oder gegebenenfalls das Gemisch Wasser-Wasserdampf, das
aus den Verdampfern 1 austritt, strömt durch das. Rohr m in- den Abklärbehälter
i, wo das Wasser in den unteren Teil des Behälters i zurückfällt, während. der Dampf
im oberen Teil durch das Rohrstück n aufgenommen und in den Überhetzer o geleitet
wird. Dieser Überhetzer besteht aus einem auf dem Wege -der Gase um die Verdampfer
1 herumführenden Schlangenrohr. Der auf etwa 475 ° C überhitzte Dampf tritt zum
Rohrstutzen p aus.
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Es ist zu bemerken, @daß sich die Anordnung der Rohrstücke
q in den Verdampfern 1 bei der Einführung des Rohres nz in den Absetzbehälter
i
wiederholt, d. h. daß das Rohr m tangential (Abb. 3) zur Innenfläche desBehälters,
i einmündet und ferner zum gegenüberliegenden Auslaß, d. h. nach unten zu verläuft.
Unter der Wirkung der Fliehkraft setzt sich das Wasser leichter ab und sammelt sich
im unteren Teil des: Behälters. an.
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Speist der Dampfkessel beispielsweise die Maschine eines Dampfkraftfahrzeuges
und wird dieses Fahrzeug vorübergehend zum Halten gebracht, so wird, die Dampfabgabe
unterbrochen, und um dies zu erreichen, wird die Förderung der Pumpe e unterbrochen.
Die Feuerung bleibt aber weiter in Tätigkeit und könnte die Beschädigung der Heizschlangen
zur Folge haben. Es ist deshalb ein Schutzwasserbehälter r vorgesehen, der einerseits
über
das Rohrstück s mit dem Schlangenrohr f und andererseits über das- Rohr
t mit dem Rohr 1a in Verbindung steht. Am Rohrstück s ist ein Ventil ic vorgesehen,
das den Wasserumlauf nur in der Richtung des Pfeiles A zuläßt. Wird somit die Förderung
der Pumpe unterbrochen, so beginnt das Wasser aus dem Behälter r in den Schlangenrohren
f und g in der Richtung der Pfeile .g durch diie Wärmedruckwirkung umzulaufen und
gewährleistet die Kühlung dieser Schlangenrohre. Der Behälter r kann mit Kühlrippen
oder jeder anderen Vorrichtung ausgerüstet sein, um die Kühlung des bei abgestelltem
Dampfkessel im geschlossenen Kreislauf umlaufenden Wassers zu gewährleisten. Das
grundsätzlich nur in einer einzigen Richtung durchlässige Ventil is kann derart
ausgebildet sein, daß es bei normalem Betrseb einen Teil des von .der Pumpe e geförderten
Wassers durchläßt, damit der Behälter r stets mit Wasser angefüllt bleibt. Ein am
Auslaß (der Pumpe e vorgesehenes Ventil v verhindert den Rückfluß des Wassers aus
dem Behälter r zur Pumpe, wenn bei abgestelltem Dampfkessel der Wärmedruck in Tätigkeit
tritt.
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Die Regelung des Dampfkessels erfolgt selbsttätig a) einerseits durch
einen Wärmefühler w, der beim Austritt des überhitzten Dampfes angeordnet ist und
je nach ider Temperatur dieses. Dampfes, die Förderleistung der Pumpe e mittels
eines schematisch dargestellten elektrischen Stromkreises üblicher Art einstellt;
b) andererseits durch einen Druckfühler y, der am Absetzbehälter
i angeordnet ist ünd je nach dem in diesem Behälter herrschenden Dampfdruck
den Betrieb der Feuerung a regelt, und zwar entweder durch Beeinflussung der Brenn,
stoffzufuhr, wenn es sich um eine Schwerölfeuerung (Mazout) handelt, oder durch
Beeinflussung der Brennluftzufuhr, d. h. der in die Feuerung eingeblasenen Luft,
wenn es sich um festen Brennstoff handelt, oder noch durch Beeinflussung sowohl
der Brennstoff- als auch der Luftzufuhr. Auch hierbei wirkt der Druckfühler y über
einen schematisch dargestellten elektrischen Stromkreis üblicher Art. Da dieser
Druckfühler in dem gesättigten Dampf angeordnet ist, kann er auch durch einen Wärmefühler
ersetzt «-erden.
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Der Dampfkessel kann, wie beschrieben, auf der Feuerung a aufgebaut
sein es ist aber auch möglich, ihn derart aufzustellen, daß er der Wärmestrahlung
der Feuerung entzogen bleibt und die heißen Gase durch eine geeignete Leitung herangeführt
«-erden. Auf diese Weise wird diie Wärmeträgheit des Dampfkessels herabgesetzt oder
selbst ganz beseitigt, da dieser nur so lange in Betrieb bleibt, als ihn die heißen
Gase durchströmen.
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Es ist dagegen zu bemerken, -daß bei auf der Feuerung a aufgebautem
Dampfkessel alles so vor sich geht, wie wenn. sich die Verbrennungskammer bis zum
oberen Teil des: Dampfkessels fortsetzen würde, was gefährliche Temperaturspitzen
im Kessel ausschließt. Ferner verläuft der Weg der kältesten Rauchgase zwischen
den Mänteln a und b
von oben nach unten, wodurch das Entweichen dieser Rauchbase
erleichtert ist. Endlich sind alle Innenteile des Dampfkessels leicht zugänglich
und begünstigen somit die, Reinibungsarbeiten.
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Die Schlangenrohre des Dampfkessels können auch verschiedene Steigungen
und Durchmesser haben, um infolge der Ausdehnungsunterschiede das Aufspringen der
Kesselstein- und Rußablagerungen an der Innen- und Außenwand der Rohre zu begünstigen.
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Selbstverständlich läßt die Erfindung zahlreiche Abänderungen der
Einzelheiten zu. So könnte z. B. der Schutzbehälter r gleichzeitig den Absetzbehälter.i
bilden.