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Kesseldampfmaschine für ortsfeste oder ortsbewegliche Aufstellung
Nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Kesseldampfmaschine, deren
Kessel für mittelbare Dampferzeugung eingerichtet ist. Das erfinderische Neue besteht
darin, daß der Erstkessel aus einer Feuerbüchse mit anschließend etwa horizontal
verlaufendem Rauchgaszug besteht, welcher von Rohrschlangen für selbsttätigen Heizmittelumlauf
durchsetzt ist, die an obere seitliche Sammler angeschlossen sind und der Zweitkessel
durch eine darüberliegende, etwa gleichachsig verlaufende Trommel gebildet ist,
wobei die Dampfmaschine zwischen beiden Kesselteilen angeordnet ist und ihr Maschinenrahmen
mit der Lagerung der Kurbelwelle so ausgebildet ist, daß er den Erst- und den Zweitkessel
miteinander verbindet. Auf diese Weise werden beide Kesselteile zur Aufnahme der
Massenkräfte herangezogen, und es bildet die ganze Gruppe eine große, starre Masse,
die die freien Kräfte einschließlich des Gewichts auf das Fundament überträgt. Allerdings
muß dafür gesorgt werden, daß sich die Kessel- und Maschinenteile zur Vermeidung
von Wärmespannungen ungehindert ausdehnen können.
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Es ändert aber an dem Erfindungsgegenstand nichts, wenn zur Versteifung
des Erstkessels noch Stahlkonstruktionen vorgesehen werden.
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Durch eine solche neue erfindungsgemäße Anordnung werden gegenüber
den üblichen Kesseldampfmaschinen, die mit Rauchrohrkesseln versehen sind, sehr
wesentliche Vorteile erzielt. Der Betriebsdruck, der bei den üblichen Ausführungen
16 at kaum überschreiten darf, kann auf 30, 40 und mehr at erhöht werden, so daß
aus dem im Kessel erzeugten Dampf
eine erheblich größere Kraftleistung
auch bei höherem Gegendruck herausgeholt werden kann. Die Speisewasserpflege ist
dabei sehr vereinfacht; selbst kesselstein- und ölhaltiges Speisewasser verursachen
keine Gefährdung des Kesselbetriebes. Der Raumbedarf einer solchen Kesseldampfmaschine
und ihr Gewicht sind nur ein Bruchteil des bisher erforderlichen, so daß bereits
in der Anlage des Kesselhauses und des Fundaments erhebliche Ersparnisse zu erzielen
sind oder in einem vorhandenen Kesselraum eine erheblich größere Leistung untergebracht
werden kann.
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Auch im Betrieb bietet eine solche erfindungsgemäße Anordnung große
Vorteile. Da der Zweitkessel,. der den Hauptwasserinhalt besitzt, gut isoliert werden
kann, so geht in nächtlichen Betriebspausen der Dampfdruck durch Abkühlung nur sehr
wenig zurück, und da der Wasserinhalt des Erstkessels klein und deshalb schnell
hoch zu heizen ist, so kann morgens bei Arbeitsbeginn der Betrieb sofort mit voller
Leistung aufgenommen werden.
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Im Erstkessel kreist immer das gleiche Kesselwasser, und daher setzt
sich an den feuerberührten Heizflächen kein Kesselstein ab, und der ursprüngliche
gute Kesselwirkungsgrad wird deshalb auch während längerer Betriebszeit nicht durch
Verunreinigungen der feuerberührten Heizfläche verschlechtert. Dazu kommt der weitere
Vorteil hinzu, daß die dampfbeheizten Heizkörper im Zweitkessel, die mit dem Betriebsspeisewasser
in Berührung -kommen, so eingerichtet werden können, daß sie bei Verschmutzung durch
Speisewasserverunreinigungen in wenigen Stunden durch saubere Reserveheizkörperelemente
zu ersetzen sind.
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Die mittelbare Dampferzeugung ist an sich bekannt, aber ihre Vorzüge
kommen gerade bei den Kesseldampfmaschinen, für welche meistens nur wenig Wartung
aufgewendet werden kann, voll zur Wirkung, und auch in der Herstellung wie beim
Transport sind wesentliche Vorteile vorhanden.
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Die Kesseldampfmaschine läßt sich in der Werkstatt in folgenden drei
Teilen ausführen: dem Erstkessel, dem Zweitkessel und der Dampfmaschine. Diese Teile
haben, jeder für sich, erheblich kleinere Abmessungen als sonst und können daher
leicht an die Verbrauchsstelle transportiert werden, wo sie sich in kurzer Zeit
zusammenbauen lassen. Dieser letztere Umstand ist besonders für Überseetransport
wichtig.
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In den Fig. i bis 3 der Zeichnung ist der-Erfindungsgegenstand schematisch
dargestellt.
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Fig: i zeigt eine Seitenansicht und einen teilweisen Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt nach x-y-z und Fig. 3 eine Rückansicht der Anlage.
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Mit A ist der Erstkessel, mit B der Zweitkessel (Trommel)
und mit C die Dampfmaschine bezeichnet. Der Erstkessel besteht im Feuerbüchsteil
aus oberen Sammlern i, i' und den unteren Sammlern 2, 2' und im Horizontalzug b
aus Sammelrohren 3 und 3'. Die Feuerbüchse a wird aus seitlichen Wasserrohren 4,
4' gebildet, die abwechselnd den Feuerraum oben abschirmen, und der anschließende,
waagerechte Rauchgaszug b ist mit Rohrschlangen 5, 5' durchsetzt, welcbp von den
Rauchgasen im Querstrom bestrichen werden. In den Zwischenräumen der Rohrschlangen
5, 5' sind senkrecht zu ihnen die Überhitzerschlangen 6 angeordnet.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Der 'in den Rohren 4, 4' und in den
Rohrschlangen 5, 5' des Erstkessels A erzeugte Heizdampf von höherer Spannung als
im Zweitkessel wird durch Rohre 8, 8' den in der Trommel B liegenden Heizkörpern
g, g' zugeführt, in welchen der Heizdampf kondensiert, und das Kondensat wird durch
Rohrleitungen io, io' den einen Grundring bildenden, unteren Sammlern 2, 2' der
Feuerbüchse durch eigenes Gefälle wieder zugeführt. Die Heizkörper g, g' lassen
sich bei Verschmutzung auf der Außenfläche in einer kurzen Betriebsunterbrechung
von Ablagerungen abspülen, denn bei der mittelbaren Dampferzeugung brennt der Kesselstein
nicht fest; sie können aber auch verhältnismäßig schnell durch Reserveheizkörper
ersetzt werden, ein Vorteil, der für solche Anlagen besonders wichtig ist, da meistens
keine Reserveanlage vorhanden ist.
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Die Dampfmaschine C ist im vorliegenden Beispiel als Verbundmaschine
in Tandemanordnung mit einem einfach wirkenden Hochdrackzyhnder 13 und einem einfach
wirkenden Niederdruckzylinder 14 versehen, die auf den äußeren Seiten wechselweise
vom Betriebsdampf beaufschlagt werden; der zwischen beiden Kolben befindlirhe Raum
leistet keine Arbeit, aber er kann durch Abdampf gekühlt werden, falls die Frischdampftemperatur
sehr hoch ist. Auf diese Weise kann der Hochdruckkolben den Niederdruckkolben mit
der Kolbenstange im Betrieb abstützen.
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Der Abdampf des Niederdruckzylinders 14 wird über Stutzen 15 zur Verbrauchsstelle
geleitet.
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Der Rahmen der Dampfmaschine kann mit üblicher, runder Kreuzkopfführung
16 versehen werden. Die Kreuzkopfführung könnte aber auch ähnlich wie bei Lokomotivmaschinen
durch Führungsschienen, die am Zweitkessel befestigt sind, ersetzt werden, ohne
daß dies aus dem Rahmen der Erfindung herausfällt.
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Der vordere Teil ig des Rahmens 16 ist mit den Hauptlagern 17 und
i7' verbunden, in welchen die geknöpfte Kurbelwelle 18 liegt; er bildet einen stabilen
Lagerblock, auf welchem die Trommel B an einem Ende aufliegt und mit diesem fest
verbunden ist. Der untere Teil dieses Lagerblocks mit der Ölwanne ruht auf den oberen
Sammlern i, i' des Erstkessels und ist an diesen ebenfalls befestigt. Dieser Teil
stellt die Hauptverbindung der beiden Kesselteile A und B dar. Der
hintere Fuß 2o des Maschinenrahmens 16 liegt auch auf den Sammlern i, i' und ist
.an diesen, falls erforderlich, verschiebbar befestigt, um Wärmedehnungen auszugleichen.
Der Hochdruckzylinder besitzt noch einen Fuß 22, der gleitend in dem Lagerblock
21 angeordnet ist, so daß er der Wärmedehnung folgen, sich aber von seiner Führung
nicht abheben kann. Die Dampfmaschine kann in jeder brauchbaren Form mit jeder für
den vorgesehenen Druck geeigneten Steuerung ausgeführt werden.
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Für die Kraftabgabe der Dampfmaschine ist auf der Kurbelwelle 18 ein
Riemenscheibenschwungrad 23 angenommen. Am Ende des Rauchgaszuges b ist ein Fuchs
bzw. Schornsteinanscbluß 24 angeordnet.
Das hintere Ende der Trommel
B ruht über dem Lagerblock 2i ebenfalls auf den Sammlern i, x' des Erstkessels.
Auf diese Weise ist eine gute Verbindung zwischen den drei Hauptteilen - Erstkessel
A, Zweitkessel B und Dampfmaschine C - geschaffen, so daß sämtliche von letzterer
ausgehenden freien Kräfte (Massenkräfte, Zentrifugalkräfte und Antriebskraft) einschließlich
der Gewichte von B und C zusammengefaßt und auf das Fundament übertragen werden.
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Es wäre auch möglich, eine stehende Dampf-Maschine mit der Kurbelwelle
quer zur Längsachse des Kessels neben dem Zweitkessel anzuordnen, was auch noch
in den Rahmen der Erfindung fällt.