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Kessel, insbesondere Braupfanne Die Erfindung betrifft einen Kessel,
insbesondere eine Braupfanne, mit einem dampfbeheizten., in das Kesselinnere gewölbten
Boden von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt.
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Es ist bekannt, die Heizfläche des Kessels in, zwei Zonen aufzuteilen,
nämlich in eine mittlere Bodenzone, die stärker beheizt wird, beispielsweise mit
höherem Dampfdruck, und in eine äußere Bodenzone, die weniger stark beheizt wird,
beispielsweise mit einem geringeren Dampfdruck. Durch diese Aufteilung des Kesselbodens
in zwei konzentrische Zonen wird erreicht, daß in der Mitte des Kessels eine stärkere
Dampfbildung auftritt. Die aufsteigenden Dampfblasen bewirken eine aufsteigende
Strömung in der Mitte des Kessels und eine abfallende Strömung in den. Randzonen
des Kessels. Es entsteht so ein kontinuierlicher Strom der Würze, der .durch Hochsprudeln
in der Mitte eine Schaumbildung verhindert. Die Schaumblasen breiten sich von der
Mitte gegen den Umfang zu aus und platzen dabei. Diese bekannte Braupfanne hat jedoch
den Nachteil, daß der Boden nur in der mittleren Zone beheizt- wird und somit der
ganze Heizvorgang bis zum Kochen verlängert wird.
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Auf der anderen Seite ist man bestrebt, bei den Braupfannen der bekännten
Art die Wärmeübertragung zu verbessern. Dies ist bei einer bekannten
Ausführungsform
dadurch erreicht, daß am Boden des Kessels sich in Strömungsrichtung des Dampfes
verjüngende Heizkanäle angeordnet sind. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes
bleibt in diesen Heizkanälen im wesentlichen konstant, so daß dadurch eine gleichmäßige
Wärmeübertragung erreicht wird. Bei dieser bekannten Ausführungsform strömt jedoch
der Dampf von. den Außenzonen des Kesselbodens in die Mittelzone. Hierbei muß der
Kesselboden nach unten durchgewölbt sein, damit das sich in den Heizkanälen ansammelnde
Kondenswasser in der Mittelzone des Bodens abgeleitet werden kann. Durch diese Ausbildung
des Bodens wird der Strömungsverlauf der Würze im Kessel gegenüber solchen Kesseln,
deren Boden konvex in das Kesselinnere durchgebogen ist, verschlechtert. Der oben
angegebene Nachteil des Schaumkochens kann daher bei dieser bekannten Ausführungsform
nicht vollständig vermieden werden.
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Es ist weiterhin bekannt, bei einer Braupfanne mit einem dampfbeheizten,
in das Kesselinnere gewölbten Boden eine spiralförmige, von der Mittelzone des Bodens
nach den Randzonen hin vom Dampf durchströmte, durch an dem Boden befestigte Halbrohre
gebildete Dampfführung vorzusehen. Diese bekannte Rohrspirale erstreckt sich jedoch
über den ganzen Boden. der Braupfanne, so daß sich in der Würze die zur Vermeidung
der Schaumbildung erstrebte Zirkulation nicht einstellt. Eine Schaumbildung ist
daher bei dieser bekannten Ausführungsform nicht zu vermeiden. Ein weiterer Nachteil
dieser bekannten Ausführungsform besteht darin, daß beim Durchlaufen durch die spiralförmige
Rohrführung der Dampf allmählich kondensiert, so daß seine Strömungsgeschwindigkeit
zum Rand hin abnimmt. Diese ungleichmäßige Dampfgeschwindigkeit hat jedoch eine
ungleichmäßige Wärmeübertragung zur Folge.
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Der Anmeldung liegt nun. die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten
Nachteile der bekannten Braupfannen zu vermeiden und den Boden der Braupfanne und
die am Boden angeordnete Dampfheizung so auszubilden, daß im Kessel eine Zirkulatio@n
der Würze entsteht, bei der sich in der Mitte eine aufsteigende und in. den Randzonen
eine abfallende Strömung bildet, und daß eine gleichmäßige Wärmeübertragung vom
Dampf auf die Würze gewährleistet ist, um einen möglichst großen Wirkungsgrad der
Heizung zu erzielen.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Dampfführung
die Form einer sich in mehrere Arme verzweigenden Spirale aufweist und daß die Arme
sich nur über etwa eine halbe Windung erstrecken und durch sich in StrGmungsrichtung
des Dampfes verjüngende Halbrohre gebildet sind. Dadurch, daß die Heizspirale sich
in mehrere Arme verzweigt, die sich nur über etwa eine halbe Windung erstrecken,
wird erreicht, daß die Heizrohre in der mittleren Zone des Bodens eng nebeneinanderliegen
und sich zu der Randzone hin immer weiter voneinander entfernen, so daß durch diese
Anordnung der Heizrohre der mittlere Bereich des Bodens wesentlich mehr geheizt
wird als die Randzone, ohne daß dabei eine besondere mit konstruktiven und wärmetechnischen
Schwierigkeiten verbundene Aufteilung in eine Mittel- und eine Randzone erforderlich
wäre. Dadurch, daß dabei gleichzeitig die Spiralarme durch sich in Strömungsrichtung
des Dampfes verjüngende Heizrohre gebildet sind, bleibt die Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes in diesen Heizkanälen im wesentlichen konstant, so daß eine gleichmäßige
Wärmeübertragung und damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Heizung erreicht
wird. Durch die Kombination dieser an sich neuen Merkmale gemäß der Erfindung mit
Merkmalen der bekannten Braupfannen wird eine alle bekannten Braupfannen übertreffende
Anordnung geschaffen. Durch den in das Kesselinnere gewölbten Boden wird eine weitere
Forderung der erstrebten Zirkulation der Würze bewirkt und durch das dadurch gleichzeitig
auftretende starke Gefälle der Spiralarme das Abfließen des Kondenswasser gefördert.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens können die spiralförmigen
Arme in ein in der Nähe des Randes des Kesselbodens angeordnetes kreisförmiges Sammelrohr
münden. Auch kann die von einer Dampfzuführungsleitung gespeiste Heizrohrspirale
in der Mitte des Kesselbodens etwa eine volle Windung eingängig verlaufen und anschließend
etwa sechs bis zwölf oder mehr Spiralarme abzweigen, die nach weiteren Windungen
in das Sammelrohr münden.
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Vorzugsweise ist das Sammelrohr an zwei einander gegenüberliegenden
Stellen mit einem Wasserabscheider verbunden, aus dem der nicht kondensierte Dampf
mittels einer in die Dampfzuführungsleitung eingeschalteten Ejektoreinrichtung angesaugt
wird.
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Der Wasserabscheider ist zweckmäßigerweise über eine Entspannungseinrichtung
mit einem Kondensatabscheider verbunden, der den, bei der Entspannung anfallenden
Dampf einer am unteren Ende des Kessels oder außerhalb des Sammelrohres am Boden
des Kessels angeordneten weiteren Heizschlange zuführt.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsfo-rm einer Braupfanne
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Ansicht des Bodens der Braupfanne,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. i, Fig. 3 ein Schaltschema.
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An dem konvex in das Kesselinnere gewölbten, einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisenden Boden i einer vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Braupfanne 2 sind
vorzugsweise aus Kupfer bestehende Halbrohre 3 unmittelbar mit ihren Rändern 3 i
an den Kesselboden i angeschweißt. Die Halbrohre bilden ein Heizrohrsystem, das
von der Mittelzone des Bodens i nach den Randzonen hin vom Dampf durchströmt wird.
Die Heizrohre verjüngen sich dabei in Strömungsrichtung des Dampfes. Das gesamte
Heizrohrsystem weist die Form
einer mehrgängigen Spirale auf, die
von einem am Rande des Badens i angeordneten Sammelrohr 4 umschlossen ist. Der Dampf
wird über eine Dampfzuführungsleitung 5 in die innerste Windung der Heizrohrspirale
eingeführt. Vorzugsweise verläuft, wie in Fig. i dargestellt, die Heizrohrspirale
in der Mitte des Kesselbadens i etwa eine volle Windung 32 eingängig und zweigt
anschließend etwa sechs bis zwölf Spiralarme 33 ab, die nach etwa einer weiteren
halben Windung in das Sammelrohr münden. Der Abstand der Heizrohre 3 voneinander
nimmt also in Richtung auf die Randzone des Kesselbodens i stetig zu, wodurch erreicht
wird, daß die Mittelzone des Kesselbodens stärker angeheizt wird als die Randzone
und in dem Kessel eine in der Mitte aufsteigende und am Rand abfallende, eine Schaumbildung
verhindernde Strömung der Würze auftritt.
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Durch die spiralförmige Ausbildung des Heizrohrsystems wird nun erreicht,
daß der in die innere Windung 32 der Heizrohrspirale einströmende Dampf auf seinem
Wege zu dem Sammelrahr 4 eine Kreisbewegung ausführen muß. Diese Kreisbewegung hat
nun eine zentrifugenartige Wirkung. Das schwerere Kondensatwasser setzt sich, wie
in Fig. 2 dargestellt, an den Seitenwänden der Heizrohre ab, so daß der Dampfdurchgang
nicht behindert wird und eine die Wärmeübertragung verschlechternde Wasserschicht
an der Wand des Kesselbodens i nicht auftreten kann. Der Dampf berührt also in jedem
Fall unmittelbar den Kesselboden i.
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Außerdem wird erreicht, daß-das Kondenswasser von dem Dampf leichter
in das Sammelrohr 4 gefördert wird. Dadurch, daß sich die Halbrohre nach den Randzonen
hin verjüngen, wird außerdem erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes
gleichbleibt, da die als Kondensat ausfallende Dampfmenge durch die Verengung des
Querschnittes in Strömungsrichtung ausgeglichen wird.
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Durch die in Fig.3 dargestellte Schaltung des Heizrohrsystems kann
noch eine weitere Verbesserung des Heizvorganges erreicht werden. Insbesondere lassen
sich durch die angegebene Schaltung höhere Dampfgeschwindigkeiten erreichen, die
die oben angeführte Wirkung des spiralförmigen Verlaufs der Heizrohre noch vreiterhin
steigern.
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Der Dampf und das anfallende Kondensat wird aus dem Sammelrohr ¢ vorzugsweise
über zwei einander gegenüberliegende Zapfstellen 6 in einen Wasserabscheider 7 geleitet.
Von dem Wasserabscheider 7 wird der Dampf über eine Rückdampfleitung 8 von einer
in die Dampfzuführungsleitung 5 eingeschalteten Ejektoreinrichtung 9 angesaugt und,
mit Frischda-npf gemischt, noch einmal durch die Heizrohrspirale geleitet. Das in
dem Wasserabscheider 7 gesammelte Kondensat wird über eine En.tspanneinrichtung
io in einen Kondensatabscheider i i geleitet. Der bei der Entspannung anfallende
Dampf wird aus dem Kondensatabscheider i i über eine Leitung 12 einer weiteren am
unteren Ende der Kesselseitenwand oder außerhalb der Sammelleitung 4 am Rande des
Kesselbodens a angeordneten Heizschlange 13 zugeführt. In dieser Heizschlange
wird nun die Restwärme des Dampfes ausgenutzt.
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Der Dampf kondensiert und verläßt mit einer Temperatur von etwa ioo°
die Heizschlange 13 und wird zusammen mit dem in dem Kondensatabscheider i i- angefallenen
Kondensat über eine Rückführungsleitung 14 in den Speisewasserbehälter des Dampfkessels
oder unmittelbar in diesen geleitet.
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Durch die besondere Ausbildung des Heizrohrsystems und durch die angegebene
Schaltung wird. erreicht, da,ß die Braupfanne mit Frischdampf von beliebigem Druck
beschickt werden kann, ohne daß irgendwelche Verluste durch Nachverdampfen des entspannten
Kondensats entstehen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß man Dampf beliebiger
Spannung verwenden kann, ohne daß die erforderlichen Wandstärken untragbar werden.