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Röhrendampferzeuger Die Erfindung betrifft einen mit Naturumlauf betriebenen
Röhrendampferzeuger kleinerer Leistung mit einer getrennt von dem Dampferzeuger
angeordneten, stehenden Speichertrommel für Kesselwasser, in deren obere, über dem
Wasserspiegel liegende Zone der erzeugte Dampf eingeleitet wird.
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Derartige Dampferzeuger sind bekannt. Es ist ferner ein Dampferzeuger
bekannt, bei welchem in den Ecken des Kesselquerschnitts unbeheizte Rücklaufrohre
angeordnet sind.
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Röhrendampferzeuger bekannter Bauart eignen sich in der Regel schlecht
für kleine Dampfleistungen, so daß für dieses Leistungsgebiet Großwasserraumkessel
vorherrschend blieben. Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einem mit Naturumlauf
betriebenen Röhrendampferzeuger für verhältnismäßig kleine Leistungen die Voraussetzung
zu schaffen, daß auch bei stark wechselnden Belastungen, im besonderen Druckabfall,
der Wasserumlauf nicht gestört wird.
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Die Erfindung geht von einem Röhrendampferzeuger der eingangs genannten
Gattung aus und schlägt zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß der aus Steig-
und Fallrohren bestehende Röhrendampferzeuger mit unbeheizten, in den Ecken des
Kessels angeordneten, die Dampfwassergemischsammler mit den Wasserverteilern verbindenden
Rücklaufrohren ausgebildet ist und die Rücklauf-@ohre zwecks Bildung eines zweiten
Wasserkreislaufes
an ihren unteren Enden mit der unteren Zone der
Speichertrommel und ungefähr in Höhe des sich ausbildenden Wasserspiegels ebenfalls
mit der Speichertrommel verbunden sind.
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Die Anordnung von unbeheizten Eckrohren als Fallrohre in Verbindung
mit einer stehenden Speichertrommel hat eine Reihe von Vorteilen. Rein konstruktiv
gesehen können die Eckrohre als ein Teil des Kesselgerüstes dienen und in Verbindung
mit waagerechten Quer- und Längsverbindungen ein wassergekühltes Kesselgerüst bilden,
das als alleiniger Träger der Kesselheizflächen dienen kann. Da die Eckrohre unbeheizt
sind, werden Wärmespannungen vermieden, so daß die Rohre neben der Beanspruchung
durch den Innendruck unbeschadet auch noch durch -zusätzliche Kräfte belastet werden
können. Hervorzuheben ist, daß bei einem normalen Kesselgerüst aus Profileisen durch
unterschiedliche Erwärmung Spannungen auftreten können, die bei einem von Kesselwasser
durchflossenen Gerüst vermieden werden, da in diesem Falle in allen Rohrteilen praktisch
die gleiche Temperatur vorhanden sein muß. Durch die Verbindung mit der Speichertrommel
kann der Wasserinhalt in den Eckrohren klein gehalten werden, um so mehr, als bei
senkrechter Anordnung eine verhältnismäßig hohe Wassergeschwindigkeit zugelassen
werden kann. Dies ist besonders für die Stetigkeit des Wasserumlaufes von Vorteil.
Es ist bekannt, da,ß bei Druckschwankungen der Umlauf ins Stocken gerät, weil in
den Fallrohren durch Nachverdampfung der statische Druck vermindert wird. Diese
für die Verdampferheizfläche kritische Periode wird abgekürzt bzw. verhindert, je
höher die Wassergeschwindigkeit in den Fallrohren ist und je kürzer der Weg ist,
den die Wasserteilchen in Abwärtsrichtung zurückzulegen haben, weil sie dann am
schnellsten unter höheren statischen Druck gelangen und somit der Wirkung der Druckabsenkung
mehr oder minder entgehen. Durch Verbindung des Rohrsystems mit einer Speichertrommel
kann der an sich geringe Wasserinhalt des Rohrsystems ausgeglichen werden, und es
ist möglich, auch Röhrenkesseln ein den betrieblichen Verhältnissen der Feuerung
angepaßtes Speichervermögen zu geben. Da die senkrechten Fallrohre in den Ecken
des Kesselquerschnittes auch so in das Rohrsystem eingebaut werden können, daß sie
als Kurzschlußrohre dienen können und einen mehr oder minder großen Teil des aus
dem beheizten Rohrsystem von den Dampfblasen mitgerissenen Kesselwassers unmittelbar
wieder dem Verdampfersystem zuführen, wird die Speichertrommel erheblich entlastet.
Es genügt daher für die Abscheidung des restlichen Kesselwassers ein kleinerer Trommelraum.
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Hier ist darauf hinzuweisen, daß bei einem seit Jahrzehnten bekannten
Kleinkessel, der allerdings geneigt angeordnet ist, ebenfalls in den Ecken die oberen
Dampfwassergemischsammler mit den unteren Wasserverteilern verbindende Rücklaufrohre
angeordnet sind. Bei diesem Kessel ist jedoch eine obere, waagerecht- und querliegende
Speichertrommel vorgesehen, von deren Unterseite eine schräg verlaufende Verbindungsleitung
zur tiefsten Stelle des Wasserverteilers bzw. der Wasserverteiler führt. Dieser
von unten gespeiste Kessel arbeitet, wie in der Erläuterung zu der ihn darstellenden
Abb.9 in der Zeitschrift »Archiv für Wärmewirtschaft und Dampfkesselwesen«,
1935,
S. 6o, ausdrücklich hervorgehoben ist, mit Zwangkreislauf des Speisewassers,
und die schräg verlaufende Verbindungsleitung dient offenbar der Speisung der Speichertrommel.
Selbst wenn sie aber bei etwa zeitweise abgestellter Speisewasserzufuhr als Fallrohr
wirken sollte, so besteht durch die besondere Schräganordnung die vorstehend aufgezeigte
Gefahr, das bei plötzlichem Druckabfall das Wasser in dieser Leitung nachverdampft
und eine aufwärts gerichtete Strömung eintritt; d. h., der Wasserumlauf ist dabei
gestört.
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Gerade diese Kesselbauart mit liegend angeordneter Trommel macht auch
deutlich, daß für den Wasserumlauf der stehend angeordneten Speichertrommel eine
besondere Bedeutung zukommt, weil darin bei plötzlichem Druckabfall nur in den oberen
Schichten des Wasserspeichers Abdampfung eintritt, das am unteren Ende des Behälters
befindliche Wasser aber unter höherem statischem Druck steht, so daß der Zulauf
zum Verteiler durch das untere Verbindungsrohr nicht gestört wird.
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Bei einer liegend angeordneten Trommel ist die Höhe des Speicherwassers
wesentlich geringer, so daß bei starkem Druckabfall praktisch die gesamte Wassermenge
durch Nachverdampfung in Wallung gerät, was sich nachteilig auf den Wasserumlauf
auswirkt.
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Durch waagerechte oder annähernd waagerechte obere und untere Verbindungsrohre
zwischen den Eckrohren ist nicht nur ein stabiles und tragfähiges Kesselgerüst entstanden,
sondern es ist dadurch auch die Verdampferheizfläche einfach mit dem aus den Eckrohren
bestehenden Fallrohrsystem in verschiedenster Weise zu verbinden. So können die
Verdampferrohre sowohl an den wasserseitigen Querverbindungen als auch an den wasserseitigen
Längsverbindungen angeschlossen werden. In der Praxis wird in der Regel von beiden
Möglichkeiten Gebrauch gemacht. Die V erdampferrohre sind mit den oberen Quer- oder
Längsverbindungen der Eckrohre verbunden.
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Wie schon erwähnt, soll der Dampferzeuger nach der Erfindung vorzugsweise
für kleine Leistungen geeignet sein. Dies erfordert besondere Rücksichtnahme auf
schlecht oder nicht aufbereitetes Speisewasser, denn in vielen Fällen lohnt es sich
nicht, für so kleine Anlagen eine in Anschaffung und Wartung teuere Aufbereitungsanlage
aufzustellen. Bei dem Aufbau des Kesselgerüstes aus einem aus Eckrohren und entsprechenden
Quer- und Längsverbindungen bestehenden Fallrohrsystem ist es leicht, die Verdampf
ungsheizfläche nur von geraden Rohren oder von aus geraden Rohrteilen zusammengesetzten
Rohrsträngen oder Rohrtafeln zu bilden und die geraden Rohrteile jeweils mit von
außen gut zugänglichen Verschlußstopfen zu versehen, so
daß die
Rohrteile in bestimmten, von der Belastung und dem Zustand des Speisewassers abhängigen
Zeitabständen mechanisch gereinigt werden können. Es ist vorteilhaft, die Verdampfungsheizfläche
aus Rohrtafeln zu bilden, deren mit Abstand voneinander verlegte parallele Rohre
in quer dazu verlaufende Rohre einmünden. Zwar werden hierbei die einzelnen Rohre
wenig elastisch eingespannt, aber dies ist bei den an sich geringen Längen ohne
Nachteil.
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Ein Dampferzeuger nach der Erfindung ist beispielsweise in Abb. i
dargestellt, wobei die Feuerung und Ummantelung des Dampferzeugers der Deutlichkeit
wegen fortgelassen wurden.
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Das Gerüst des Kessels besteht aus den senkrechten Eckrohren i, den
unteren Querverbindungen 2,3
und Längsverbindungen ,4 sowie den oberen Querverbindungen
5, 6 und Längsverbindungen 7. In diesem vom Kesselwasser durchflossenen, aus Rohren
bestehenden Gerüst sind die Eckrohre i unbeheizt, während die Verbindungsrohre 2
bis 7 beheizt sein können, da in diesen Rohren eine Dampfbildung für den Umlauf
unschädlich ist. Dieses Rohrgerüst dient nun gleichzeitig zum Tragen der Verdampfungsheizfläche,
bestehend aus den Stirnwandrohren 8, Rückwandrohren 9, Seitenwandrohren io und den
beiden Rohrgruppen i i und 12 der Berührungsheizfläche. Wie ersichtlich, besteht
die Verdampfungsheizfläche nur aus geraden Rohren oder ist aus geraden Rohrteilen
zusammengesetzt. Die Stirnwandrohre 8 sind mit den Rohren der Rohrgruppe 12 verbunden.
Es ist zweckmäßig und auch am billigsten, die Rohrverbindung durch Schweißung herzustellen.
Der Rohrstrang, welcher aus den Rohren 8 und 12 besteht, geht aus von der vorderen
Querverbindung 2 und mündet ein in die obere Querverbindung 6. In üblicher Weise
ist auch der Rohrstrang, welcher aus den Rohren 9 und i i gebildet ist, in den Querverbindungen
3 und 5 eingeschweißt. Die Seitenwandrohre io sind zwischen den Längsverbindungen
q. und 7 angeordnet. Sämtliche Rohre können mechanisch gereinigt werden, wenn Verschlußöffnungen
vorgesehen werden. Oberhalb der Berührungsheizflächen i i und 12 können weitere
Heizflächen angeordnet sein, z. B. ein Überhitzer 13, gegebenenfalls auch
noch ein Speisewasservorwärmer. Das Rohrgerüst ist dampf-und wasserseitig mit der
Speichertrommel 14 verbunden. Die wasserseitige Verbindung wird hergestellt durch
die Leitung 15 und die dampfseitige Verbindung durch die Leitung 16. Eine weitere
Verbindung 17 ist in Höhe des mittleren Wasserstandes vorgesehen. Das in
der Heizfläche erzeugte Dampfwassergemisch wird den oberen Verbindungsrohren 5,
6 und 7 zugeführt und gelangt von hier aus in die Eckrohre i. Hier tritt bereits
eine erhebliche Vorabscheidung von Kesselwasser ein. Das abgeschiedene Wasser wird
durch die Eckrohre i auf kürzestem Wege der Verdampfungsheizfläche wieder zugeführt.
Der erzeugte Dampf und die in ihm noch enthaltene Flüssigkeit werden durch Leitung
16 zur vollständigen Trennung der Speichertrommel 14 zugeführt. Zum Ersatz des verdampften
und in die Speichertrommel mitgeführten Wassers fließt aus dem Wasserraum der Speichertrommel
14 über Leitung 15 neues Wasser dem Rohrsystem zu.
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Abb.2 zeigt schematisch die Anordnung von zwei Dampferzeugern 18,
die an eine gemeinsame Speichertrommel 14 angeschlossen sind. Hierbei liegen die
Dampferzeuger spiegelbildlich zu einer Mittelebene der Speichertrommel. Eine solche
Anordnung hat insbesondere bei Verwendung der Dampferzeuger zum Antrieb von Fahrzeugen
besondere Vorteile.