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Publication number: DESC011153MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 2. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 24. Mai 1956Registration date: December 2, 1952. Advertised on May 24, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Wasserrohrkessel mit stehenden Gliedern, welche aus nahe nebeneinander, meist in Reihe angeordneten Rohren von kreisförmigem, über die ganze Rohrlänge gleichbleibendem Querschnitt bestehen und bei denen die wasser- und dampfseitig durch Sammelrohre miteinander verbundenen senkrechten Rohre nur zu einem Teil ihrer Länge mit Wasser \ gefüllt und beheizt sind, sind seit langem bekannt. Es ist auch bekannt, daß bei genügend großem Durchmesser der Rohre innerhalb derselben ein \elbsttätiger Wasserumlauf in der Weise eintritt, <aJ3 die in der Nähe der beheizten Rohrwandung ; beindlichen, mit Dampf blasen durchsetzten Wasserschuhten nach oben steigen, in der Höhe des V Wasserspiegels ihren Dampf gehalt an den oberhalb des Wasserspiegels liegenden, den Dampfraum bildenden Rohrteil abgeben und im Zentrum des Rohres wieder nach unten fallen.Water-tube boilers with upright sections, which are made up close to each other, usually in a row Pipes of circular cross-section that is constant over the entire length of the pipe exist and where the vertical pipes are connected to each other on the water and steam sides Pipes filled with water and heated only to a part of their length have been known for a long time. It is also known that with a sufficiently large diameter of the tubes within the same Automatic water circulation occurs in such a way that <aJ3 that in the vicinity of the heated pipe wall ; narrow water shoes permeated with steam rise upwards, at the height of the V water level their vapor content is at the one above of the water level lying, the vapor space forming pipe part and in the center of the Pipe fall back down.

Um diesen inneren Wasserumlauf in stehenden, teilweise mit Wasser gefüllten und beheizten Rohren zu verbessern, ist bei auf dem vollen Rohrumfang beheizten Rohren schon vorgeschlagen worden, innerhalb jedes beheizten Rohres ein weiteres Rohr mit kleinerem, z. B. dem halben Durchmesser koaxial anzuordnen und diesem Rohr eine solche Länge und Lage zu geben, daß seine obere Öffnung nahe unter dem niedersten Wasserstand, seine untere Öffnung nahe der tiefsten Stelle des beheizten Rohres liegt. Es sollte damit eine klare Trennung zwischen fallendem, und aufsteigendem Wasser und eine bessere Dampfausscheidung erreicht werden. Der gleiche Vorgang sollte bei nurAround this internal water circulation in standing, partially water-filled and heated pipes improvement has already been proposed for pipes heated over the entire pipe circumference been, within each heated tube another tube with a smaller, z. B. half the diameter to be arranged coaxially and to give this pipe such a length and position that its upper Opening close to the lowest water level, its lower opening close to the deepest point of the heated pipe lies. There should be a clear separation between falling and rising Water and better vapor elimination can be achieved. The same process should be carried out with only

609 527/11+609 527/11 +

Sch 11153 Ia/13aSch 11153 Ia / 13a

auf der Hälfte ihres Umfanges beheizten Rohren durch Einziehen einer Trennwand aus Blech erzielt werden.achieved on half of their circumference heated tubes by pulling in a partition made of sheet metal will.

In beiden Fällen stellte sich heraus, daß durch Einbauten innerhalb der senkrechten, voll oder nur auf Teilen ihres Umfanges beheizten Rohre nur eine geringe Verbesserung des Ausdampfvorganges eintrat, da die Einbauten zugleich eine zusätzliche Oberflächenreibung und eine Verkleinerung desIn both cases it turned out that by internals within the vertical, full or only only a slight improvement in the evaporation process of the pipes heated on parts of their circumference occurred because the internals at the same time an additional surface friction and a reduction of the

ίο freien Strömungsquerschnittes mit sich brachten. Bei einer anderen, bekannten Bauart von Wasserrohrkesseln aus Gliedern wurden völlig mit Wasser gefüllte Rohrringe oder Rohrrahmen als wärmeaufnehmende Heizfläche verwendet. Zur Vergrößerung der Heizfläche dieser Ring- oder Rahmenglieder ist es ferner vorgeschlagen worden, mehrere durch Einschweiß stutzen miteinander verbundene Ringe verschiedener Größe ineinander anzuordnen oder den inneren, von einem Ringrohr umschlossenen Hohlraum mit schwach gekrümmten oder wellig gebogenen Einzelrohren, die in das Ringrohr eingeschweißt wurden, auszufüllen.ίο brought free flow cross-section with them. In another, well-known type of water-tube boilers, limbs were completely filled with water filled pipe rings or pipe frames are used as a heat-absorbing heating surface. To enlarge the heating surface of these ring or frame members, it has also been proposed several to arrange rings of different sizes connected to one another by welding studs or the inner cavity enclosed by an annular tube with slightly curved or Wavy curved individual pipes that have been welded into the ring pipe to be filled out.

Auch die aus derartigen Gliedern hergestellten Dampferzeuger sind für größere spez. Dampfleistungen (kg/m² Heizfläche) ungeeignet, da bei ihnen, trotz des sich teilweise in ihnen ausbildenden selbsttätigen Wasserumlaufs, die in den Ringrohren gebildeten Dampfblasen nur über in diese Ringrohre eingeschweißte Stutzenrohre ausgeschieden werden können. Die bereits durch die Rohrabzweigung erschwerte Dampfausscheidung wird noch weiter dadurch verschlechtert, daß die der Dampfabführung dienenden Stutzenrohre zur Aufrechterhaltung der Wasserfüllung des beheizten Ringrohres gleichfalls teilweise mit Wasser gefüllt sein müssen und dieses Wasser durch den abströmenden Dampf eruptiv mitgerissen und in das oder die Dampfsammeirohre eingeschleudert wird.The steam generator made from such members are for larger spec. Steam output (kg / m ² heating surface) is unsuitable because with them, despite the automatic water circulation that sometimes forms in them, the steam bubbles formed in the annular pipes can only be excreted via socket pipes welded into these annular pipes. The steam elimination, which is already made difficult by the pipe branch, is made even worse by the fact that the nozzle pipes used to remove the steam must also be partially filled with water to maintain the water filling of the heated ring pipe and this water is eruptively entrained by the steam flowing out and thrown into the steam collecting pipe (s) .

Bei einer weiterhin bekanntgewordenen Bauform eines Dampferzeugers aus Rohrgliedern wurden senkrechte Siederohre zwischen einem unteren und oberen und einem weiteren, in der Höhe des Normalwasserstandes liegenden Querrohr angeordnet. Zur Verbesserung des Wasserumlaufes ist der mittlere Teil des unteren Querrohres, in welches die einzelnen senkrechten Siederohre einmünden, zur Mitte hin nach oben durchgebogen, während das oberste Querrohr zur besseren Dampfabführung zur Mitte hin eine Durchbiegung nach unten besitzt. In dem in der Höhe des Normalwasserstandes angeordneten weiteren, geraden Querverbindungsrohr sollte die Dampfausscheidung stattfinden. Weiterhin sollte in diesem Querrohr das mit den Dampfblasen aufsteigende Wasser über seitliche, schwächer beheizte Rohre dem unteren Querverbindungsrohr wieder zugeführt und damit ein in sich geschlossener, selbsttätiger Wasserkreislauf erreicht werden.In a further known design of a steam generator made of tubular members vertical boiler pipes between a lower and an upper and another, at the level of the Normal water level arranged lying cross pipe. To improve the water circulation is the middle part of the lower cross pipe, into which the individual vertical boiler pipes open, towards the middle bent upwards, while the top cross tube for better steam evacuation has a downward curvature towards the middle. At the height of the normal water level arranged further, straight cross-connecting pipe, the vapor separation should take place. Furthermore, the water rising with the steam bubbles should overflow in this cross tube lateral, less heated pipes are fed back to the lower cross-connecting pipe and thus a self-contained, automatic water cycle can be achieved.

Die zweifache Aufgabe des in der Höhe des Normalwasserstandes angeordneten Querverbindungsrohres, nämlich gleichzeitig die Ausscheidung des Dampfes und die Rückführung des Umlaufwassers zu bewirken, ist wegen des ständigen Schwankens des Wasserstandes und dem sich diesem Schwanken überlagernden, ungleich hohen Wasserstand in den einzelnen Gliedern des Dampferzeugers nicht zu verwirklichen. Ein solcher Wasserrohrkessel könnte nur mit unwirtschaftlich niederer Heizflächenbelastung betrieben werden und stellt daher keine befriedigende Aufgabenlösung dar. .The double task of the cross-connecting pipe arranged at the height of the normal water level, namely at the same time the elimination of the steam and the return of the circulating water to effect is because of the constant fluctuation of the water level and the itself This fluctuation superimposed, unevenly high water level in the individual links of the steam generator not to be realized. Such a water tube boiler could just be uneconomical be operated with a lower heating surface load and therefore does not provide a satisfactory solution to the problem represent..

Obwohl die vorbeschriebenen bekannten Wasserrohrkessel mit stehenden Gliedern aus geraden Rohren oder Rohrringen heute, bei der fortgeschrittenen Schweißtechnik, mit relativ niederen Fertigungskosten je m² Heizfläche hergestellt werden können, hat die ihnen anhaftende mangelhafte Dampfausscheidung, verbunden mit sehr niederer Heizflächenbelastbarkeit, .bisher ihre praktische Anwendung verhindert.Although the above-described known water-tube boilers with upright members made of straight pipes or pipe rings can be produced today, with the advanced welding technology, with relatively low production costs per m ^{2 of} heating surface, the poor vapor separation associated with them, combined with a very low heating surface load capacity, has so far been of practical use prevented.

Auch der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel mit stehenden Gliedern, bei dem jedoch, im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungsformen, selbst bei sehr hohen spez. Heizflächenbelastungen der Dampf eruptionsfrei ausgeschieden und ein sicherer Wasserumlauf gewährleistet wird.The subject matter of the invention also relates to a water tube boiler with standing limbs However, in contrast to the previously known embodiments, even with very high spec. Heating surface loads, the steam excreted without eruption and a safe water circulation is guaranteed.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß nahe unter dem niedersten Wasserstand und nahe der tiefsten Stelle der senkrechten Rohre eines Gliedes von Rohr zu Rohr obere und untere Verbindungsstutzen eingeschweißt sind und, in an sich bekannter Weise eines oder mehrere der senkrechten Rohre gar nicht, schwach oder nur auf einem Teil ihres Umfanges beheizt, als Fallrohre wirken und sich über die oberen und unteren wasserseitigen Verbindungsstutzen ein selbsttätiger Wasserumlauf in sämtlichen Rohren des Gliedes ausbildet. ,This is achieved according to the invention in that near below the lowest water level and near the deepest point of the vertical tubes of a limb from tube to tube upper and lower Connection pieces are welded and, in a known manner, one or more of the vertical Pipes not heated at all, weakly or only partially heated, as downpipes act and act automatically via the upper and lower water-side connecting pieces Forms water circulation in all tubes of the limb. ,

Weitere Gegenstände der Erfindung betreffen: den Anschluß der oberen und unteren Verbindungsstutzen an Sammelrohre; Anordnung der Glieder und ihrer Fallrohre; Verbindungen der Fallrohre mit dem unteren Sammelrohr; Zusammenschaltung der Glieder zur Erzielung eines Wasserumlaufs zwischen diesen; Verwendung der Glieder als seitliche Begrenzungswände von Feuerräumen; Ausbildung der Feuerraumdecke bei Seitenwandgliedern; Aufbau von Wasserrohrkesseln mit quer und/oder parallel zum Rauchgasstrom angeordneten Gliedern; Anpassung des Zugquerschnittes auf die Rauchgastemperatur; Abdichtung nebeneinanderstehender Einzelrohre oder Rohrglieder nach der Seite bzw. nach oben; Typisierung der Glieder durch einheitliche Höhe derselben für verschiedene Dampfleistungen.Further objects of the invention relate to: the connection of the upper and lower connecting pieces to manifolds; Arrangement of the links and their downpipes; Connections of the downpipes to the lower manifold; interconnection the members for achieving water circulation between them; Using the limbs as a side Partition walls of fireplaces; Formation of the combustion chamber ceiling in the case of side wall members; Construction of water tube boilers with transverse and / or parallel to the flue gas flow Limbs; Adaptation of the draft cross-section to the flue gas temperature; Sealing of adjacent ones Single pipes or pipe sections to the side or upwards; Typification of the limbs by their uniform height for different ones Steam performance.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Fig. ι zeigt das Glied eines Wasserrohrkessels, bei dem gemäß der Erfindung die beiden äußersten *²⁰ Rohre F nur zur Hälfte ihres Umfanges beheizt sind und für die übrigen voll beheizten Rohre ^ des Gliedes als Fallrohre dienen. Die Grenze i'er ; Beheizung ist durch die gestrichelte Linie i an- j gedeutet, und die Rauchgase sollen, senkrecht zur Zeichenebene, durch die schmalen, zwischen den ,'Fig. 1 shows the member of a water tube boiler in which, according to the invention, the two outermost * ²⁰ pipes F are only heated to half of their circumference and serve as downpipes for the remaining fully heated pipes ^ of the member. The limit i'er; Heating is indicated by the dashed line i- j, and the smoke gases should, perpendicular to the plane of the drawing, through the narrow, between the, '

527/114'527/114 '

Sch 11153IaI 13aSch 11153IaI 13a

einzelnen Rohren R vorhandenen Spalte hindurchströmen. Die Fallrohre F sind oben durch nahe unter dem niedersten Wasserstand eingeschweißte, von Rohr zu Rohr verlaufende Verbindungsstutzen V₀, unten durch die in gleicher Weise verlaufenden Verbindungsstutzen V_n miteinander verbunden. Das Wasser fällt in den beiden äußeren, nur zur Hälfte beheizten Rohren F nach unten, strömt über die untere Stutzenreihe V₁₁ den einzelnen voll beheiztenindividual pipes R flow through existing column. The downpipes F are connected to one another at the top by connecting stubs V ₀ welded in close to the lowest water level and running from pipe to pipe, and at the bottom by connecting stubs V _n which run in the same way. The water falls down in the two outer pipes F , which are only half heated, and flows through the lower row of nozzles V _{11 to} the fully heated one

ίο Rohren R zu und steigt in diesen mit Dampfblasen angereichert auf. In der Nähe des Wasserspiegels findet die Trennung von Dampf und Wasser statt, und das Wasser strömt über die obere Stutzenreihe V₀ den seitlichen Fallrohren F wieder zu. Die Lage des höchsten und niedersten Wasserstandes ist durch die Linien HW und NW festgelegt.ίο Pipes R closed and rises in them enriched with vapor bubbles. In the vicinity of the water level, the separation of steam and water takes place, and the water flows back to the lateral downpipes F via the upper row of nozzles V _0. The position of the highest and lowest water level is determined by the lines HW and NW .

Der Wasserumlauf vollzieht sich in gleicher Weise und sogar noch etwas leichter, wenn gemäß der Erfindung die oberen und unteren Verbindungsstutzen V₀ und V_n, statt von Rohr zu Rohr zu verlaufen, die einzelnen senkrechten Rohre des Gliedes R, F an gemeinsame horizontale Sammelrohre S₀, R_n, R_w, S_n anschließen, wie dies bei den folgenden Zeichnungen gezeigt ist. Die Dampfabführung erfolgt durch die Einschweißstutzen V_d über die Dampfsammeirohre D, an welche sämtliche Glieder des Wasserrohrkessels angeschlossen sind.The water circulation takes place in the same way and even a little easier if, according to the invention, the upper and lower connecting pieces V ₀ and V _n , instead of running from pipe to pipe, the individual vertical pipes of the link R, F to common horizontal manifolds S. ₀ , R _n , R _w , S _n as shown in the following drawings. The steam is discharged through the welded socket V _d via the steam collecting pipes D, to which all links of the water tube boiler are connected.

Desgleichen sind sämtliche Glieder über die horizontal verlaufenden Sammelrohre S_x miteinander verbunden. Die Rohre S_x bewirken erfindungsgemäß durch ihre verschiedene Höhenlage nahe der höchsten und tiefsten Stelle der Wasserfüllung der Glieder einen selbsttätigen Wasserumlauf zwischen schwächer und stärker beheizten Gliedern eines Kessels. Letzteres ist insbesondere bei dem Anheizen eines kalten Kessels von großer Bedeutung, da der Wasserumlauf schon bei sehr geringen Temperaturdifferenzen einsetzt, diese Temperaturdifferenzen fortlaufend abbaut und eine spannungsfreie Temperaturdehnung des ganzen Rohrsystems bewirkt.Likewise, all links are connected to one another via the horizontally extending header pipes S _x. According to the invention, the pipes S _x, due to their different heights near the highest and lowest point of the water filling of the limbs, cause an automatic water circulation between weaker and more strongly heated limbs of a boiler. The latter is particularly important when heating up a cold boiler, as the water circulation starts at very low temperature differences, these temperature differences are continuously reduced and the entire pipe system is tension-free.

Die Speisung der Glieder erfolgt über die Sammelrohren^; hingegen kann diesen das Speisewasser von außen nur über eines oder mehrere der Fallrohre beliebiger Glieder zugeführt werden, da die Speisung des Kessels oberhalb des niedersten Wasserstandes erfolgen muß. (Behördliche Vorschrift.) Auf die zeichnerische Darstellung der Einspeisestelle wurde verzichtet, da diese in einer Höhe nahe über dem niedersten Wasserstand bei jedem beliebigen Fallrohr vorgesehen werden kann. Von hier aus nimmt das eingespeiste Wasser sofort an dem natürlichen Wasserumlauf des Kessels teil und verteilt sich gleichmäßig auf alle Glieder.The links are fed via the manifolds ^; however, the feed water can do this can only be supplied from the outside via one or more of the downpipes of any link, since the boiler must be fed above the lowest water level. (Official regulation.) The drawing of the feed point was omitted because it is in a Height close to the lowest water level can be provided for any downpipe. From here, the fed-in water immediately takes part in the natural water circulation of the boiler and is evenly distributed over all links.

Fig. 2 zeigt ein Glied für einen Wasserrohrkessel, bei dem gemäß der Erfindung die beiden seitlichen Fallrohre ohne Querschnittsverminderung in ein unteres, horizontal liegendes Sammelrohr über-Fig. 2 shows a member for a water tube boiler, in which, according to the invention, the two lateral Downpipes without a reduction in cross-section in a lower, horizontally lying header pipe above.

' gehen und mit diesem ein iU-fÖrmiges Rohrelement R_u bilden. An das untere, horizontale Rohrstück des Rohrelementes R₁₁ sind die voll beheizten Einzelrohre R über Verbindungsstutzen V_n angeschlossen. In allen übrigen Einzelheiten und in seiner Wirkungsweise entspricht das in Fig. 2 gezeigte Glied dem in Fig. 1 wiedergegebenen, mit dem einzigen Unterschied, daß an' Stelle von zwei unteren Sammelrohren S_x hier nur ein Sammelrohr S_x vorgesehen ist. 'and form an iU-shaped tubular element R _u with this. To the lower horizontal pipe section of the pipe member _11, the fully heated R R individual tubes are connected via connecting stub V _n. In all other details and in its mode of operation, the link shown in FIG. 2 corresponds to that shown in FIG. 1, with the only difference that instead of two lower header tubes S _x , only one header tube S _{x is} provided here.

Da auch die Bezeichnungen sämtlicher Einzelteile in Fig. 2 mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, kann auf eine weitere Erläuterung des in Fig. 2 dargestellten Gliedes verzichtet werden.Since the designations of all individual parts in Fig. 2 match those in Fig. 1, A further explanation of the link shown in FIG. 2 can be dispensed with.

In Fig. 3 und 4 ist in zwei Schnitten längs den Linien 2-2 und 1-1 ein Wasserrohrglied gezeigt, bei dem ein äußerstes Rohr, und zwar das in der Zeichnung (Fig. 3) ganz rechts stehende, welches hier besonders schwach oder gar nicht beheizt sein soll und deshalb als Fallrohr dient, mit dem unteren, horizontal verlaufenden Sammelrohr zu einem winkel- oder L-förmig gebogenen Rohrelement R_w zusammengefaßt ist. Der untere, horizontale Teil des Rohrelementes R_n, steht über die Stutzen V_n mit den Einzelrohren R des Gliedes in Verbindung.In Fig. 3 and 4 a water pipe member is shown in two sections along the lines 2-2 and 1-1, in which an outermost pipe, namely the one on the far right in the drawing (Fig. 3), which is particularly weak or should not be heated at all and therefore serves as a downpipe, is combined with the lower, horizontally extending collecting pipe to form an angled or L-shaped bent pipe element R _w . The lower, horizontal part of the pipe element R _n is connected to the individual pipes R of the link via the nozzle V _n.

Wie aus dem Schnitt in Fig. 4, der nach der Linie 1-1 der Fig. 3 geführt ist, hervorgeht, sind bei diesem Glied die Einzelrohre R mit dem seitlich an dem Glied vorbeilaufenden Sammelrohr S₀ über die Stutzen V₀ verbunden. Ebenso läuft das Dampfsammelrohr D, welches durch die Stutzen V4 mit den Einzelrohren R in Verbindung steht, seitlich an dem Glied vorbei. Die unmittelbare Verbindung sämtlicher Einzelrohre R mit den weiten Sammelrohren D, S₀ und R_w durch Verbindungsstutzen V₁₁, V₀ und V_n ergibt infolge geringer Strömungswiderstände einen starken Wasserumlauf in samt- liehen Einzelrohren R. Auch der Abzug des in den Einzelrohren gebildeten Dampfes erfolgt ohne nennenswerte Druckverluste, was mit Rücksicht auf die Höhe des Wasserstandes in den Einzelrohren sämtlicher Glieder wünschenswert ist.As can be seen from the section in FIG. 4, which is taken along the line 1-1 of FIG. 3, in this link the individual tubes R are connected to the collecting tube S ₀ running laterally past the link via the connection V ₀ . Likewise, the steam collecting pipe D, which is connected to the individual pipes R through the connection V4 , runs laterally past the link. The direct connection of all individual pipes R with the wide header pipes D, S ₀ and R _w by connecting pieces V ₁₁ , V ₀ and V _n results in a strong water circulation in all of the individual pipes R due to the low flow resistance. Also the withdrawal of the steam formed in the individual pipes takes place without significant pressure loss, which is desirable in view of the height of the water level in the individual pipes of all links.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform des Gliedes ist daher besonders zur Verwendung als seitliche Begrenzungswand eines Feuerraumes geeignet, bei der die Rohre R zwar nur zur Hälfte ihres Umfanges beheizt, aber durch die Strahlung der Feuerung und des Feuerraumes große Wärmemengen übertragen müssen. DieLinie i in Fig. 4 zeigt die Grenze des beheizten Teiles eines solchen der Strahlung eines Feuerraumes ausgesetzten Gliedes, wobei sich der Feuerraum in Fig. 4 auf der rechten Seite des Gliedes befindet.The embodiment of the member shown in Figs. 3 and 4 is therefore particularly suitable for use as a lateral boundary wall of a furnace, in which the tubes R are only heated to half their circumference, but have to transfer large amounts of heat through the radiation of the furnace and the furnace . Line i in Figure 4 shows the boundary of the heated part of such a member exposed to radiation from a furnace, the furnace in Figure 4 being on the right-hand side of the member.

In Fig. 5 ist die Verbindung eines mit der Isolation / versehenen Fallrohres F mit einem unteren Sammelrohr S_n- durch ein T-Stück T gezeigt, wodurch das Fallwasser ohne Querschnittsverringerung dem unteren Sammelrohr S_u zufließt und von diesem aus über die Stutzen V_n in die Einzelrohre R eintritt. .5 shows the connection of a downpipe F with insulation / provided with a lower collecting pipe S _n - by a T-piece T , whereby the falling water flows into the lower collecting pipe S _u without reducing the cross section and from there via the connection V _n enters the single pipes R. .

Die Fig. 6 und 7 zeigen Schnitte nach den Linien 4-4 und 3-3 eines gemäß der Erfindung aus Gliedern zusammengebauten Wasserrohrkessels.6 and 7 show sections along lines 4-4 and 3-3 according to the invention Structured water tube boilers.

Der Feuerraum des Kessels, dessen Feuerung z. B. mit einem durch den gestrichelten Linienzug WR in Fig. 6 angedeuteten Wanderrost ausgerüstet ist, wird seitlich durch zwei Glieder, deren Spalte abgedichtet sind, begrenzt und ist nach oben durchThe furnace of the boiler, whose firing z. B. is equipped with a moving grate indicated by the dashed line WR in Fig. 6, is laterally limited by two members, the gaps of which are sealed, and is through the top

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auf die Deckentragrohre R_d aufgelegte Steine, deren innerste Begrenzungslinie durch den gestrichelten Linienzug i angegeben ist, abgeschlossen. In den Zeichnungen (Fig. 6 und 7) sind schräge, sich überkreuzende Deckentragrohre vorgesehen. Diese münden unterhalb des niedersten Wasserstandes jeweils in zwei sich gegenüberstehende Einzelrohre der seitlichen, den Feuerraum begrenzenden Glieder ein und verbinden diese miteinander.stones placed on the ceiling support tubes R _d , the innermost boundary line of which is indicated by the dashed line i , completed. In the drawings (Fig. 6 and 7) inclined, intersecting ceiling support tubes are provided. Below the lowest water level, these open into two opposing individual pipes of the side members delimiting the combustion chamber and connect them to one another.

An den Feuerraum schließt sich die Berührungsheizfläche an, die gleichfalls aus einzelnen Gliedern besteht. Diese Glieder sind mit ihrer größten Flächenabmessung quer zur Richtung des in Pfeilrichtung horizontal verlaufenden Rauchgasstromes hintereinander angeordnet, und die zwischen den Einzelrohren R der Glieder vorhandenen Spalte bilden den Zugquerschnitt der Rauchgase. Die schon erwähnte gestrichelte Linie i gibt in den Fig. 6 und 7 die Begrenzung des beheizten Raumes an und kennzeichnet den wärme- und gasdichten Abschluß der Heizflächen nach außen. Sämtliche Glieder des Kessels sind durch Verbindungsstutzen V_d,V_onnaV_u mit den Sammelrohren D und S_x verbunden. Bei den den Feuerraum seitlich begren-The contact heating surface, which also consists of individual links, is attached to the combustion chamber. These members are arranged one behind the other with their largest surface dimension transversely to the direction of the flue gas flow running horizontally in the direction of the arrow, and the gaps between the individual tubes R of the members form the cross section of the flue gases. The already mentioned dashed line i indicates the delimitation of the heated space in FIGS. 6 and 7 and indicates the heat- and gas-tight closure of the heating surfaces to the outside. All sections of the boiler are connected to the manifolds D and S _x by connecting pieces V _d , V _o _{nnaV u} . In the case of the side delimiting the combustion chamber

s5 zenden Gliedern ist die untere Verbindung zwischen diesen und dem untersten Sammelrohr S_x durch zwei Rohre r bewerkstelligt.The lower connection between these and the lowermost collecting pipe S _{x is made} by two pipes r .

Durch die nahe unter dem niedersten Wasserstand und nahe der tiefsten Stelle der Wasserfüllung der Glieder oben und unten horizontal verlaufenden Sammelrohre S_x wird erfindungsgemäß zwischen schwächer und stärker beheizten Gliedern des Kessels ein selbsttätiger Wasserumlauf erreicht. Due to the header pipes S _x running horizontally above and below near the lowest water level and near the lowest point of the water filling of the limbs, an automatic water circulation is achieved according to the invention between weaker and more heated limbs of the boiler.

Die gleichbleibende Benennung aller Einzelteile des Kessels wie bei den vorher beschriebenen Gliedern erübrigt eine nochmalige Erläuterung derselben. Um das Rohrsystem klar herauszustellen, wurde in der. Fig. 7 auf die Andeutung des Wanderrostes durch irgendwelche Linienzüge verzichtet.The same naming of all individual parts of the boiler as with the previously described links there is no need to explain them again. To make the pipe system clear, was in the. Fig. 7 on the hint of the traveling grate waived by any lines.

Die Fig. 8 und 9 zeigen Schnitte nach den Linien 6-6 und 5-5 eines Wasserrohrkessels, bei dem die Glieder erfindungsgemäß parallel zu dem in Pfeilrichtung verlaufenden Rauchgasstrom angeordnet sind. Die beiden äußersten Glieder sind um die Länge des Feuerraumes langer als die inneren Glieder. Sie bilden damit die seitlichen Begrenzungswände des Feuerraumes, der z.B. mit einer Schrägrostfeuerung, angedeutet in Fig. 8 durch die gestrichelte Linie SR, ausgerüstet ist. Der Feuerraum ist nach oben wieder durch die sich überkreuzenden, in die Einzelrohre der Seitenwandglieder8 and 9 show sections along the lines 6-6 and 5-5 of a water tube boiler, in which the members are arranged according to the invention parallel to the flue gas flow running in the direction of the arrow. The two outermost links are longer than the inner links by the length of the furnace. They thus form the lateral boundary walls of the furnace, which is equipped, for example, with inclined grate firing, indicated in FIG. 8 by the dashed line SR . The combustion chamber is up again through the intersecting, into the individual tubes of the side wall sections

'^: ' einmündenden Deckentragrohre R_ä und durch die auf ihnen liegenden Deckensteine abgeschlossen.' ^: ' opening ceiling support tubes R _ä and closed by the ceiling stones lying on them.

Die rauchgas- und wärmedichte Begrenzung des Feuerraums wie des ganzen Kessels ist in den , Fig. 8 und 9 ebenso wie bei den vorhergehenden Figuren durch die gestrichelte Linie i angedeutet.The flue gas and heat-tight delimitation of the furnace and of the entire boiler is indicated in FIGS. 8 and 9, as well as in the previous figures, by the dashed line i .

Bei dem in Fig. 8 und 9 dargestellten Wasserrohrkessel bilden die Abstände zwischen den parallel zum Rauchgasstrom angeordneten Gliedern erfindungsgemäß schmale Kanäle, die in ihrer Summe den Zugquerschnitt des Kessels darstellen.In the water tube boiler shown in Fig. 8 and 9, the distances between the parallel to the flue gas flow arranged members according to the invention narrow channels, which in their Total represent the draft cross-section of the boiler.

Bei dieser Ausführungsform kann die Anpassung des Zugquerschnittes auf die zum Kesselende hin sinkende Rauchgastemperatur in besonders einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die einzelnen Glieder statt parallel zueinander in einem kleinen spitzen Winkel, von einem fern hinter dem Kesselende liegenden Punkte aus, strahlenförmig auf die Feuerung hin auseinanderlaufen. Der Rauchgaszugquerschnitt nimmt dann stetig zum Kesselende hin ab, und es lassen sich mit geringen Zugverlusten hohe Wärmeübertragungsleistungen erreichen. Auf eine besondere zeichnerische Darstellung dieser Anordnung der Glieder kann verzichtet werden, da die vorher gegebene Erläuterung die erfindungsgemäße Anordnung der Glieder klar erkennen läßt. Die Abführung des Dampfes erfolgt bei dem Wasserrohrkessel nach Fig. 8 und 9 über das Dampfsammeirohr D, welches quer zur Längsachse des Kessels (zur Richtung des Rauchgasstromes) angeordnet ist und welches, zur Verminderung größerer Wasserstandsdifferenzen in den Einzelrohren der Glieder, durch die Rohre D₁. mehrfach mit den Gliedern verbunden ist.In this embodiment, the adjustment of the draft cross-section to the falling flue gas temperature towards the boiler end can be done in a particularly simple manner in that the individual members, instead of parallel to each other at a small acute angle, radiate from a point far behind the boiler end towards the furnace diverge. The flue gas cross-section then steadily decreases towards the end of the boiler, and high heat transfer capacities can be achieved with low draft losses. A special graphic representation of this arrangement of the links can be dispensed with, since the explanation given above clearly shows the arrangement of the links according to the invention. In the case of the water tube boiler according to FIGS. 8 and 9, the steam is discharged via the steam collecting tube D, which is arranged transversely to the longitudinal axis of the boiler (to the direction of the flue gas flow) and which, to reduce greater water level differences in the individual tubes of the members, through the tubes D _1st is connected several times with the limbs.

Die gleichfalls quer zur Längsachse des Kessels verlaufenden Rohre S_x bewirken durch ihre obere und untere Lage einen selbsttätigen Wasserumlauf zwischen schwächer und stärker beheizten Gliedern. Alle übrigen Bezeichnungen der Einzelteile in den Fig. 8 und 9 stimmen mit den der bereits früher erläuterten Zeichnungen überein, so daß auf eine Wiederholung der Bedeutung und Zweckbestimmung der Einzelteile verzichtet werden kann. The pipes S _x, which also run transversely to the longitudinal axis of the boiler, cause, through their upper and lower layers, an automatic water circulation between the weaker and more strongly heated members. All other designations of the individual parts in FIGS. 8 and 9 agree with those of the drawings explained earlier, so that a repetition of the meaning and purpose of the individual parts can be dispensed with.

In den Fig. 10 und 11 sind zwei Schnitte nach den Linien 8-8 und y-y gezeigt, welche die Abdichtung von Einzelrohren und damit auch von aus einzelnen Rohren bestehenden Gliedern wiedergeben. Dieser Abdichtung ist eine erhebliche Bedeutung beizumessen, da nur mit einer einwandfreien Lösung dieser Aufgabe der Aufbau von Wasserrohrkesseln aus Rohrgliedern verwirklicht werden kann. Die Abdichtung der Glieder muß so ausgeführt sein, daß¹ in die Kesselzüge weder Luft eintreten noch Rauchgas austreten kann. Sie muß darüber hinaus der Temperaturdehnung des Kessels folgen und darf auf keinen Fall nennenswerte zusätzliche Spannungen durch eigene übermäßige oder zu geringe Temperaturdehnung auf das Rohr-.system übertragen. Diese Bedingungen müssen in gleicher Weise von den in Richtung der Rohrachsen verlaufenden seitlichen Abdichtungen wie von den senkrecht zu den Rohrachsen verlaufenden Abdichtungen nach oben erfüllt werden.10 and 11 show two sections along lines 8-8 and yy , which show the sealing of individual tubes and thus also of links consisting of individual tubes. This sealing is of great importance, since the construction of water-tube boilers from tubular members can only be achieved with a perfect solution to this problem. The joints must be sealed in such a way that ¹ neither air nor flue gas can escape into the boiler passes. In addition, it must follow the temperature expansion of the boiler and must under no circumstances transfer any noteworthy additional stresses to the pipe system due to its own excessive or insufficient thermal expansion. These conditions must be met in the same way by the lateral seals running in the direction of the pipe axes and by the upward seals running perpendicular to the pipe axes.

Gemäß der Erfindung wird die Abdichtung in Richtung der Rohrachsen je zweier nebeneinanderstehender Rohre R_n durch Einschweißen eines Blechstreifens B mit etwa gleicher Stärke wie die Rohrwandung, hinter der engsten Stelle des Rohrabstandes auf der der Beheizung abgewandten Seite vorgenommen. Durch die Schamottekeile C, die. z. B. auf dem Rundeisen α aufgereiht und in den zwischen den Rohren R_n und dem Blechstreifen B entstandenen keilförmigen Hohlraum eingeführt werden, wird der Blechstreifen B vorAccording to the invention, the sealing in the direction of the pipe axes of two adjacent pipes R _{n is made} by welding in a sheet metal strip B with approximately the same thickness as the pipe wall, behind the narrowest point of the pipe spacing on the side facing away from the heating. Through the chamotte wedges C, the. z. B. lined up on the round bar α and inserted into the wedge-shaped cavity created between the tubes R _n and the sheet metal strip B , the sheet metal strip B is in front

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Claims

Sch 11153Ia/ 13 aSch 11153Ia / 13 a

protected against higher heat absorption. This protection is so good that, aided by the short heat conduction path within the sheet metal strip B to the two tubes R ₁₁ , the sheet metal strip only gets a slight excess temperature compared to the tubes even at furnace ^{temperatures of about 1300 ° C.} The correspondingly small, still developing, different temperature expansion of sheet metal strips and pipe system is elastically absorbed without significant material stresses occurring.

According to the invention, the links are sealed upwards in a plane perpendicular to the pipe axes by means of cast plates G that are placed on the connecting pieces V ₀ and matched to the cover cross-sections. The cavities between these above the cast plates, up to the upper end of the individual pipes, are the simplest with coarse-grained, refractory material

ao filled with slag of small grain size. Instead of cast iron, the cover plates G can also be made of other, e.g. B. consist of refractory material. Finally, it is also an object of the invention that in a series of boilers, the links are always designed with the same height and simply by varying the number of individual tubes per link and by varying the number of links per boiler from constant tube elements, boilers of different sizes and capacities are assembled in a modular manner will.

The height of the links is appropriate here according to the loading profile of the railway stake wagons determined in such a way that fully assembled water tube boilers with boiler widths can be shipped up to close to the permissible loading width of the freight wagons.

The definition according to the invention of the same overall height of the links in an entire series of boilers furthermore has the advantage of having the least stock of ready-to-install tubular elements, that is Single pipes already provided with closures and connecting pieces, water-tube boilers in the shortest possible time to be able to produce a wide variety of steam outputs.

■ PATENT CLAIMS:

i. Water tube boilers with standing sections, which consist of vertical tubes arranged close to one another, mostly in a row, with a circular cross-section that remains the same over the entire length of the tube and in which the vertical tubes connected on the water and steam side by collecting tubes are only filled with water to a part of their length and are heated, characterized in that. that near below the lowest water level and near the lowest point of the vertical tubes (R, F) of a link from tube to tube upper and lower connecting pieces (V ₀ , V _n ) are welded and in a known manner one or more of the vertical tubes (R, F, R ₁₁ , R _w ) not at all, slightly heated or only heated over part of their circumference, act as downpipes and extend through the upper and lower water-side connecting pieces (V ₀ , V ₁₁ ) in all pipes (R, F ) of the member forms an automatic water circulation.

2. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that, in a manner known per se, the individual vertical tubes (R, F) of each link via upper and lower connecting pieces (V ₀ , V ₁₁ ) to common, horizontal manifolds (S ₀ , S _u or R ₁₁ , R _w ) .

3. Water tube boiler according to claims 1 and 2, characterized in that in per se known , ter way when arranging the row of tubes of a member transversely to the flue gas flow, the two outermost tubes, heated by shielding or insulation only to half of their circumference, as downpipes (F ) serve.

4. Water tube boiler according to claims 1 and 2, characterized in that in per se known Way by arranging the row of tubes of a member parallel to the flue gas flow that or the Pipes that were last touched by the flue gas flow and were therefore weakly heated as downpipes serve.

5. Water tube boiler according to claims ι and 2, characterized in that in a manner known per se with any arrangement of the row of tubes of a link in the flue gas flow or in the combustion chamber, individual pipes are insulated or outside the heated room; and for the other, heated pipes of the Serve as downpipes. ■

6. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that, in a manner known per se, the downpipes merge into the lower collecting pipe with as little cross-sectional constriction as possible and, depending on their position in the link, this becomes a U- unite shaped, L-shaped or T-shaped pipe element (R ₁₁ , R _w ).

7. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that all members of a boiler via horizontal manifolds (S _x ) are connected to each other near below the lowest water level and near the lowest point of their water filling and with uneven If the links are heated (e.g. when heating up), any temperature differences that occur are reduced by the water circulation that starts immediately between the links.

8. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that in a known manner.die gaps between the individual tubes (R) of the members are sealed and the members as radiation and smoke gas-tight lateral boundary walls of Serve fireplaces.

9. water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that in on as is known, between the side walls that form the boundary walls of a combustion chamber

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Sch 11153 Ia/13αSch 11153 Ia / 13α

Structure horizontal or inclined to the horizontal, parallel to each other or intersecting ceiling support pipes (Ra), which open near below the lowest water level in each of the opposing individual pipes of the members, are welded and form an upper fire chamber closure that can be covered with refractory material.

ok Water tube boiler according to claims i, 2,

ίο 3, 4, 5 and 6, characterized in that in the Connection to a combustion chamber in a manner known per se, the links with their largest Area dimensions perpendicular to the horizontally running flue gas flow through which it flows, are arranged one behind the other at a small distance and the gaps between the Individual tubes of the links narrow flue gas channels, the individual tubes themselves form the contact heating surface.

11. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the links with their largest surface dimension parallel to the direction of the horizontally running flue gas flow, lapped by this, are arranged at a small distance from each other and the distances between the individual links narrow flue gas ducts, the individual tubes of the links form the contact heating surface.

12. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the train cross-section of the narrow flue gas ducts The individual pipe spacing or the link spacing that determines the distance between the pipes depends on the direction of flow reduce falling flue gas temperature.

13. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the sealing of two adjacent tubes (R _u , R) by welding a sheet metal strip with approximately the same sheet thickness as the .Rohrwandung behind the narrowest is location of the tube distance is carried out on the side opposite to the heating side, and protected by filling the free between the pipes (R _u) and the sheet metal strip (B) wedge-shaped space with refractory material (C) of the Einschweißblechstreifen (B) before increasing heat absorption and thus inappropriate expansion .

14. Water tube boiler according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the sealing of the links upwards by placing specially shaped cast plates (G) on the welded connection piece (V ₀ ) below the lowest water level and by filling the overlying room with coarse-grained, refractory material, e.g. B. slag occurs.

15. Water tube boiler according to claims 1 to

14, characterized in that in a boiler series in a known manner Links are always made with the same height and only by varying the number of Individual tubes per link and by varying the number of links per boiler from constant Tubular elements Boilers of various sizes and capacities assembled in a modular manner will.

Referred publications:

German "Patent Specifications No. 451 550, 467425,

237020, 731949, 197 217, 631 019, 869909, 013, 132,862;

Swiss Patent No. 236956;
Special edition of Switzerland. Bauzeitung, 1951,

No. 51, Fig. 8.

For this purpose 2 sheets of drawings

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