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Stehender Feuerbuchsdampfkess-el Die Erfindung betrifft einen stehenden
Dampfkessel mit Feuerbuchse, der sich gegenüber den bekannten Ausführungsformen
dieser Art durch besonders wirtschaftliche Ausnutzung der Brennstoffe, durch verminderte
Gefährdung der kritischen Schweißstellen, durch vereinfachte Reparaturmöglichkeit
und infolgedessen durch erhöhte Lebensdauer auszeichnet. Sein wesentliches Merkmal
besteht darin, daß die Innenwandung der Feuerbuchse in ihrem oberhalb des Feuerrostes
liegenden Teil mit einer oder mehreren ringförmigen Stufen in den Feuerraum vorspringt
und daß zwischen der obersten Stufe und dem Ausdampfwasserraum und/oder zwischen
den einzelnen Stufen Wasserrohre angeordnet sind. Läßt man hierbei die Stufen nur
so weit nach innen vorspringen, daß der Durchmesser des axial frei bleibenden Raumes
im Innern dieser Ringe genügend groß ist, so ist ein Beschlupfen des Feuerraumes
möglich. Andererseits können trotzdem bei den in Frage kommenden Kesseldurchmessern
die Stufen so weit nach innen vorspringen, daß sie bei ausreichender Bemessung ihrer
Höhe auch von außen beschlupfbar sind.
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Man kann die Innenwandung der Feuerbuchse außerdem auch anderen unterstem
Ende in an sich bekannter Weise ringförmig nach innen vorspringen lassen. Vorteilhaft
ist es hierbei, den Feuerungsrost etwas oberhalb dieser Bodenstufe, d. h. in der
untersten kammerartigen Erweiterung der Feuerbuchse, anzuordnen. Wird nämlich diese
Bodenstufe mit der darüberliegenden Zwischenstufe ebenfalls durch Wasserrohre verbunden,
so ergibt sich bei einer solchen Anordnung des Rostes, daß die unteren Schweißstellen
dieser Wasserrohre der unmittelbaren Einwirkung der Feuerung entzogen sind.
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Werden weiterhin die ringförmigen, in den Feuerraum vorspringenden
Zwischenstufen von Feuerrohren durchzogen, so erhält man einen
Kessel,
der eine Kombination eines Großwasserraumkessels mit einem Siederohrkessel und einem
Feüerrohrkessel darstellt. Er vereinigt dann die Vorzüge dieser drei Dampfkesseltypen,
nämlich einerseits eine kurze Anfahrzeit, wie insbesondere bei Siederohrkesseln,
und andererseits eine große Wärmespeicherfähigkeit, d. h. Betriebselastizität, wie
bei Großwasserraumkesseln, miteinander.
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Wohl hat man Großwasserraumkessel schon mit Siederohren oder mit Feuerrohren
ausgestattet. Es sind auch schon Vorschläge zur Vereinigung aller drei Dampfkesseltypen
gemacht worden, jedoch haben sich solche Kessel bisher noch nicht durchsetzen können.
Der Grund dafür liegt offensichtlich darin, daß die vorgeschlagenen Ausführungsformen
zu kompliziert und störanfällig sind. Es stellt zweifellos auch eine schwierige
konstruktive Aufgabe dar, alle diese verschiedenen Elemente so anzuordnen, daß die
besonders störanfälligen Schweißstellen leicht zugänglich sind und infolgedessen
bei auftretenden Störungen ohne komplizierte Ausbauarbeiten wieder instand .gesetzt
werden können. Dieses gilt beispielsweise auch für einen vor langer Zeit vorgeschlagenen
stehenden Feuerbuchskessel, bei dem innerhalb des Feuerraumes ein wassergefüllter
Zwischenboden angeordnet ist, wobei dieser mit Hilfe von Wasserrohren nach unten
an eine nach innen vorspringende Bodenstufe und nach oben an den Abdampfraum angeschlossen
ist, so daß eine Wasserbewegung durch die unteren Wasserrohre, durch den Zwischenboden
und die oberen Wasserrohre zum Abdampfraum entsteht. Da dieser Zwischenboden frei
innerhalb des Feuerraumes angeordnet ist, damit die heißen Rauchgase außen an ihm
vorbeistreichen können, wird er durch die Wasserrohre getragen. Es ergibt -sich
somit eine wenig stabile Anordnung, die zu Störungen neigen muß. Es wäre auch kaum
möglich, zwei solcher Kessel über-
einander anzuordnen, weil dadurch die Festigkeit
des inneren Einbaus noch weiter herabgesetzt und die Störanfälligkeit gesteigert
werden würden.
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Diese Nachteile sind bei dem Dampfkessel gemäß der Erfindung nicht
vorhanden, denn die aus der Innenwand der Feuerbuchse vorspringenden Zwischenstufen
sind äußerst stabil und können daher in beliebig großer Zahl übereinander vorgesehen
werden. Trotzdem ist die erforderliche Elastizität gegeben. Dieses ist wichtig,
denn bei größeren Kesseln spielt die Ausdehnung der Feuerbuchse eine Rolle, der
man Rechnung tragen muß. Vor allem aber sind die Schweißstellen der Wasserrohre
und gegebenenfalls der Feuerrohre leicht zugänglich. Es können sogar Erneuerungen
der Wasser- und Feuerrohre ohne Demontage des Kessels vorgenommen werden. Ebenso
bereiten die mechanische Reinigung sowie die Entfernung von Flugasche und Ruß keinerlei
Schwierigkeiten.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar ein Kessel, der außer der an sich
bekannten Bodenstufe zwei Zwischenstufen der genannten Art besitzt. Der Haupbwasserraum
wird durch den zylindrischen Außenmantel i, der außen in der üblichen Weise mit
einem Isoliermantel versehen werden kann, und das Flammrohr 2 begrenzt, das oben
durch den Feuerbuchsboden 3 abgeschlossen ist. In den Feuerraum q. springen bei
dem dargestellten Kessel zwei ringförmige Stufen 5 und 6 vor, die gewissermaßen
die Form flacher Ringe besitzen. Diese vorspringenden Stufen des Wasserraumes sind
nicht mit den Wellen der bekannten gewellten Flammrohre zu verwechseln, denn diese
Stufen sind in ihren Abmessungen sehr viel größer. Wesentlich ist hierbei, daß sie
genügend groß bemessen sein müssen, um entsprechend dem Erfindungsgedanken die Anbringung
von Wasserrohren zu gestatten. So ist zunächst die oberste Stufe 5 mit dem Ausdampfwasserraum
7 durch eine Kolonne von Wasserrohren & verbunden. Da der dargestellte Kessel
nicht nur mit einer einzigen Stufe, was an sich auch in Frage kommen kann, sondern
mit zwei Hauptstufen 5 und 6 ausgestattet ist, ist hier die Anbringung einer zweiten
Kolonne von Wasserrohren g möglich. Ebenso ist auch zu der Bodenstufe io eine Kolonne
von Wasserrohren 1i herabgeführt. _ Vorzugsweise wird innerhalb jeder Rauchkammer
jeweils nur ein einziger ringförmig angeordneter Kranz von Wasserrohren vorgesehen,
damfit die dahinterliegenden Stellen von innen aus für Reparaturen leicht zugänglich
sind. Denkbar sind natürlich aber auch mehrere konzentrische Kränze solcher Wasserrohre.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, werden durch die vorspringenden Stufen
innerhalb des Feuerraumes drei kammerartige Erweiterungen abgeteilt. Der Feuerungsrost
12 ist innerhalb der untersten Kammer angeordnet.
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Ihm steht also erheblich mehr Raum zur Verfügung als bei den meisten
bekannten Kesseltypen, weil der Durchmesser der Feuerbuchse hier bedeutend größer
sein kann als bei den bekannten stehenden Kesseln. Eine solche größere Rostfläche
läßt dann aber weiterhin auch eine größere Rostbelastung zu. Dieses ist äußerst
wichtig, da bekanntlich die Leistung eines jeden Kessels entscheidend durch diese
Rostbelastung mitbestimmt ist.
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Um zu verhindern, daß die heißen Feuerungsgase durch den zentralen
Raum der Feuerbuchse glatt nach oben strömen, ohne die Innenwandung der Feuerbuchse
auch in den kammerartig erweiterten Teilen zu berühren, sind oberhalb der Stufen
5 und 6 Verdrängerkörper 13 und 14 eingebaut. Dadurch werden die heißen Feuerungsgase
an diesen Stellen nach außen abgelenkt, so daß sie die Wandung der Feuerbuchse voll
bestreichen.
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Durch die eingebauten Kolonnen von Wasserrohren 8, g und i i wird
die nutzbare Heizfläche schon wesentlich vergrößert. ,Diese Wasserrohre werden,
wie dargestellt, vorzugsweise gerade ausgebildet und senkrecht angeordnet, weil
dadurch das Ablagern von Kesselstein und Kesselschlamm erschwert wird. Eine weitere
Vergrößerung der
Heizfläche ist bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch
erzielt, daß die Stufen 5 und 6 von Feuerrohren 15 und 16 durchzogen sind. Auch
diese werden vorzugsweise, wie hier geschehen, gerade ausgebildet und senkrecht
angeordnet.
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Die oberste der drei Rauchkammern, in die der Feuerraum durch die
vorspringenden Stufen 5 und 6 unterteilt ist, ist mit Rauchgasaustrittsöffnungen
17 versehen, die gleichmäßig über den Kesselumfang verteilt sind, so daß die heißen
Feuerungsgase bis oben hin symmetrisch verlaufen und auch im oberen Teil keine Stelle
der inneren Flammrohrwandung ungenügend bestrichen wird, wie das bei manchen bekannten
Ausführungsformen, insbesondere solchen mit einseitigem Rauchgasaustritt, der Fall
ist. So mögen beispielsweise vier, gegebenenfalls auch mehr, solcher Austrittsöffnungen
r7 vorgesehen sein. Diese Austrittsöffnungen 17 münden in eine Rauchgassammelkammer
i8 ein, die ringförmig außen um den Kessel herumführt und die ihrerseits über einen
Anschlußstutzen ig zum Rauchgasabzug weiterführt. Diese ringförmige Rauchgassammelkammer
18 bietet also die Möglichkeit, den Anschluß an den Rauchgasabzug an beliebiger,Stelle
des Kesselumfanges vorzunehmen, so daß die durch den Aufstellungsort und die Lage
des Abzugskamins bestimmten Erfordernisse ohne jede Schwierigkeit berücksichtigt
werden können. Um einen einseitigen Abzug der Rauchgase durch diejenigen Austrittsöffnungen
17, die dem Rauchgasabzugstutzen i9 am nächsten liegen, zu vermeiden, können die
Durchtrittsquerschnitte dieser Öffnungen 17 durch leicht anzubringende Einbauten
etwas verringert werden, so daß dadurch die Strömungswiderstände abgeglichen und
ein gleichmäßiger Abzug der Feuerungsgase durch sämtliche Austrittsöffnungen 17
gewährleistet werden.
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In die äußere Rauchgassammelkammer 18 ist bei dem dargestellten Kessel
ein Überhitzer 2o in Form einer Rohrschlange eingebaut. Statt dessen kann man auch
einen Speisewasservorwärmer einbauen, zweckmäßigerweise ebenfalls in Form von Rohrschlangen.
Die äußere Rauchgassammelkammer i8 bietet also eine sehr günstige Möglichkeit, Vorrichtungen
zur Ausnutzung der in den abgehenden Rauchgasen noch enthaltenen Wärme unterzubringen.
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Die Hauptstufen, in diesem Fall also die Stufen 5 und 6, sowie gegebenenfalls
auch die Bodenstufe io läßt man nur so weit in den Innenraum vorspringen, daß ein
zentraler freier Raum übrigbleibt, der genügend groß ist, um das Beschlupfen zu
gestatten. Dieses Beschlupfen kann also entweder von unten her durch den zentralen
Raum der Stufe io oder aber von der Seite her durch die Feuerungsöffnung 21 erfolgen.
Die Zeichnung läßt erkennen, daß somit sämtliche Schweißstellen des Flammrohrmantels
sowie der eingesetzten Wasser- und Feuerrohre von innen zugänglich sind. Dieses
ist ein ganz wesentlicher Vorzug des Kessels, da eine solche Zugänglichkeit nicht
einmal bei allen bekannten Wasserrohr- oder Feuerrohrkesseln gegeben ist, so daß
sie bei einer Kombination dieser beiden Typen noch viel weniger zu erwarten gewesen
wäre.
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Ebenso sind auch alle Schweißstellen oder zumindest die weitaus meisten,
und zwar gerade die wichtigsten, vom Wasserraum her zugänglich. Die Stufen 5 und
6 besitzen eine solche Höhe und Breite, daß sie durch die Mannlöcher 22 bzw. 23
beschlupfbar sind. Außerdem ist im Ausdampfwasserraum ebenfalls ein Mannloch 24
vorgesehen. Ein Kessel dieser Bauart ist also sowohl feuerungsseitig als auch wasserseitig
beschlupfbar, und zwar auch bei den kleinsten in Frage kommenden Leistungstypen.
' Infolgedessen können alle Reparaturen in kürzester Zeit leicht ausgeführt werden,
ohne daß es dazu notwendig wäre, den Kessel ganz oder teilweise auseinanderzubauen,
wie es bei vielen bekannten Ausführungsformen der Fall ist, wobei dann auch durch
die Zerstörung der Isolation ganz erhebliche zusätzliche Kosten entstehen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß sich in unmittelbarer
Nähe der hohen Temperatur der Feuerung keine Schweißstellen befinden, und zwar ist
vor allem wichtig, daß der unterste Teil des Wasserraumes, in dem die Schlammablagerungen
stattfinden, dem Einfluß der Feuerung entzogen ist. Bei denjenigen bekannten Ausführungsformen
nämlich, bei denen der unterste Teil des Wasserraumes dicht über der Feuerung liegt,
entstehen häufig Schäden dadurch, daß die Schlammablagerungen gerade an dieser höchst
erhitzten Stelle den Wärmedurchgang verhindern, so daß die dortigen Schweißstellen
durch das Feuer zerstört werden. Bei dem dargestellten Kessel ist das nicht der
Fall. Der Schlamm sammelt sich in der untersten Stufe io, die unterhalb (des Feuerungsrostes
12 liegt, und kann von dort durch die Putzlöcher 25 leicht entfernt werden. Es besteht
eine Gefahr jedoch auch nicht einmal dann, wenn diese Ansammlungen nicht entfernt
sind, weil an dieser Stelle keine hohen Temperaturen herrschen. Dort aber, wo die
Feuerung unmittelbar zur vollen Einwirkung kommt, nämlich an den Wasserrohren i
i, wird durch diese Einwirkung in den Rohren eine starke Wasserströmung nach oben
erzeugt, so daß eine Gefährdung nicht möglich ist, zumal bei Verwendung nahtlos
gezogener Rohre für die Wasser- und für die Feuerrohre die glatten Rohrwandungen
keinen Gefahrenpunkt darstellen. Gefahrenpunkte sind in erster Linie immer die Schweißstellen.
Diese Stellen aber sind hier jeder gefährdenden Einwirkung entzogen. Durch den Einbau
der Wasserrohre wird eine starke Wasserzirkulation erreicht, und zwar bis herab
zu den tiefsten Stellen des Wasserraumes, so daß es bei diesem Kessel keine sogenannten
trägen Wassermassen gibt und die Feuerung in wirtschaftlicher Weise voll ausgenutzt
wird. Auch wird dadurch die Ablagerung von Schlamm innerhalb des Wasserraumes erschwert.
Infolge der senkrechten Anordnung der Wasserrohre können 'diese Stoffe bis nach
unten hin durchfallen. Auch bei den senkrechten Feuerrohren
ist
die Gefahr von Ablägerüngen gering. In jedem Fall aber können solche Ablagerungen
auch leicht wieder entfernt werden. Diese Feuerrohre verhindern Gasstauungen und
fördern die Durchwirbelung der Gase. Weder wasser- noch feuerungsseitig können also
Stauungen oder Strömungsschatten auftreten.
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Die Dampfabnahme erfolgt durch ein Rohr 26, das zu dem Überhitzer
führt bzw. unmittelbar durch ein Rohr 27. Die Speisewasserzufuhr wird über ein Anschlußrohr
28 vorgenommen.
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Der Kessel gemäß vorliegender Erfindung ist vorzugsweise für Dampfleistungen
von etwa o,5 bis 1,5 t/Stunde gedacht. Hierbei ergeben sich günstige Abmessungsverhältnisse.
So ist es bei dieser Kesselgröße möglich, die Stufen 5 und 6 nicht nur genügend
hoch, sondern auch genügend breit zu machen, so daß sie beschlupfbar sind, während
andererseits trotzdem der Durchmesser des zentralen Innenraumes genügend groß bleibt,
um auch ein Beschlupfen des Feuerraumes zu gestatten. Bei kleineren Kesseln kann
man sich mit einer einzigen Stufe, außer der Bodenstufe io, begnügen, um erstere
genügend groß bemessen zu können. In diesem Fall würden sich die Wasserrohre also
von dieser einen mittleren Stufe nach oben zum Ausdampfwasserraum 7- und nach unten
zur Bodenstufe io erstrecken. Auch in diese eine mittlere Stufe können in der beschriebenen
Weise Feuerrohre eingebaut werden.