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Wasserrohrkessel Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserro'hrkessel
mit in. den Ecken liegenden einer Ausdampftrommel und den Brennraum begrenzenden
Verdampfertafeln, die zwischen waagerechten Sammlern liegen, deren untere an den
Wasserraum der Ausdampftrommel angeschlossen sind und deren obere in die jeweils
benachbarten Rücklaufröhre münden.
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Bei einem bekannten Wasserrohrkessel dieser Art münden die oberen
Sammler in verschiedener Höhe in die in den Ecken des Feuerraumes liegenden, lotrechten
Rohre ein. Der größte Teil des erzeugten Dampf-Wasser-Gemisches aus den Verdampferröhren
der Vorder- und Rückwand des Feuerraumes sowie der Berührungsheizfläche strömt noch
unterhalb der Ausdampftrommel in die lotrechten Rohre ein und in diesen aufwärts,
während das Dampf-Wasser-Gemisch aus den Verdampferröhren an den Seitenwänden des
Feuerraumes etwa in. Höhe der Trommeloberkante in waagerechter Richtung hindurchströmt.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß in den lotrechten Rohren eine Auftriebswirkung
entsteht, die um so größer ist, je weniger Wasser das unterhalb der Trommel einströmende
Dampf-Wasser-Gemisch enthält. Der Auftrieb in diesen Rohren wirkt aber auf alle
Fälle nachteilig auf einen Rückfluß von abgeschiedenem Wasser. Die waagerechte Führung
des vor Eintritt in die lotrechten Rohre kann wohl eine Entmischung bewirken, aber
es ist ausgeschlossen, daß das abgeschiedene Wasser in den lotrechten Rohren abwärts
strömen. kann entgegen der Aufwärtsströmung des Hauptteiles des Gemisches, vielmehr
wird durch die Zusammenführung beider Gemischströme eine erneute Mischung eintreten
und das gesamte Gemisch zur Trommel
abfließen. Wenn aber kein Rückfluß
vorhanden 'ist, so ist auch keine Entlastung der Ausdampftrommel möglich.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Einmündungsstelle der oberen
Sammler in die Eckrdhre in der Höhe des mittleren Wasserspiegels in der Ausdampftrommel
zu. legen. Bei einer solchen Anordnung der Sammler wird jede Auftriebswirkung in
den Eckrohren vermieden, da keine Auftriebshöhe vorhanden ist. In den waagerechten
oberen Sammlern kann sich das aus den Verdampferrohrgruppen eintretende !Gemisch
trennen und das abgeschiedene Wasser ohneGegenströmung durch .die Eckrohre nach
unten abfließen und unter Umgehung der Trommel unmittelbar wieder den Heizflächen
zuströmen. Der erzeugte ,Dampf wird zur Au.sdampftrommel abgeleitet. Hierfür ist
ein bestimmtes Druckgefälle erforderlich, d. h. an der Einmündungsstelle .der oberen
Sammler in das Rücklaufrohr ist ein etwas 'höherer Druck vorhanden als in der Trommel.
Infolgedessen steht der Wasserspiegel in dem Rücklaufrohr etw as tiefer als in der
Trommel, so daß .an der Einmündungsstell.e ein wasserfreier Dampfraum entsteht und
der waagerecht durch das Rücklaufrohr hindurchströmende Dampf kein Wasser zu durchdringen
hat, wodurch die Entmischung zum Teil wieder aufgehoben werden könnte. Die Abscheidung
von Wasser wird noch begünstigt, -,venn die Sammler tangential in das Rücklaufröhr
einmünden, so daß an dieser Stelle ein Drall entsteht.
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Die Vorabscheidung und unmittelbare Rückführung von Kesselwasser unter
Umgehung des Dampf -abschei'ders kann wesentlich verbessert werden, wenn der obere
Teil der Rücklauf röhre durch Überströmrohre mit dem Dampfraum des Abscheiders verbunden
wird. Hierdurch wird erreicht, daß in den oberen Sammelkästen Dampf und Wasser in
gleicher Richtung strömen. Durch die Dampfströmung in Richtung auf die Rücklauf
rohre wird auch das ausgeschiedene 'Wasser in der gleichen Richtung mitgenommen.
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Es ist vorteilhaft, die Rücklaufrohre zusammen mit den Fallrohren
in an .sich bekannter Weise als Gerüst des Kessels auszubilden.
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,Die Erfindung ist an Hand der Abb. i bis 5 näher erläutert.
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Die Abb. i zeigt zwei Rohrgruppen i und 2, die an den Wänden eines
F eu-erraumes angeordnet sein können und in rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen
liegen. Die parallel zueinander liegenden Verdampferrohre gehen von unteren Sammlern
3, 4 aus und münden in obere Sammler 5, 6 ein. Die unteren Sammler 3, 4 sind durch
das Fallrohr 7 an den Wasserraum des Dampfabscheiders 8 angeschlossen, während die
oberen Sammler 5, 6 in Höhe des mittleren Wasserstandes mit der Ausdampftrommel8
verbunden sind. Das in den Verdampferrohren der Rohrgruppen i und 2 erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch
strömt in die oberen Sammler 5 und 6. Die Sammler 5,6 münden in das Rücklaufrohr
9 ein. Die Einleitung von zwei Dampf-Wasser-Gemisch-Strahlen begünstigt die Ausscheidung
von Wasser zum Rücklauf im Röhr g. Es sei zunächst angenommen, das Überströmrohr
1o fehle. Während der Dampf nur in Richtung zum Dampfabscheid er strömen kann, stehen
dem abgeschiedenen Wasser zwei Wege offen, nämlich einmal der Weg zum Dampfabscheider
und zum anderen der Weg zum Rücklaufrohr g. Die Strömungsrichtung des Wassers verläuft
also im Sammler 6 mit dem Dampf in gleicher Richtung. Im Sammler 5 strömt das Wasser
teilweise entgegen der Dampfströmung. Bei großen Querschnitten der Sammler, also
bei nicht zu hoher Dampfgeschwindigkeit, ist dies unbedenklich. Bei hoher Dampfgeschwindigkeit
in den oberen Sammlern könnte der Abfluß des Wassers aus dem Sammler 5 zum Rücklauf
rohr g ,aber durch die Gegenströmung des Dampfes behindert werden.
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In d iesem Falle ist es vorteilhaft, das obere Ende des Rücklaufrohres
g durch eine überströmleitung io mit dem Dampfraum der Trommel zu verbinden. Dadurch
wird erreicht, daß ein Teil des Dampfes im Sammelkasten 5 auch in Richtung zum Rücklaufrohr
9, strömt, so daß der Abfluß des Wassers in dieser Richtung noch beschleunigt wird.
Durch diese Vorabscheid ung wird der Dampfabscheider 8 wesentlich entlastet. Das
einströmende ,Dampf-Wasser"Gem-isch enthält nur noch verhältnismäßig geringe Feuchtigkeit,
und zur Ausscheidung auch dieses Wassers genügt ein verhältnismäßig kleiner Dampfraum,
d. h. derDampfabscheider kannkleiner sein, als im .allgemeinen bei gleicher Dampfleistung
üblich ist. .Es ist klar, ,daß nach dem Vorschlag der Erfindung auch die Fallröhre
7 verringert werden können, da ja über die Rücklaufrohre 9 große Mengen Umlaufwasser
unmittelbar im Kreislauf zurückströmen und über die Fallrohre 7 nur so viel Kesselwasser
dem Rohrsystem zufließt, als der in den Abscheider eintretenden Menge von Arbeitsmittel
entspricht. Zum Anschluß der Fallrohre können die Zahl und der Durchmesser der erforderlichen
Bohrungen verringert werden, so daß die Wandung des Abscheiders weniger geschwächt
wird und daher die Stärke der Wandung auch geringer bemessen werden kann. Bei kleinen
bis mittleren Dampfleistungen genügen im allgemeinen zwei Fallrohre 7, die gleichzeitig
als Stütze für die Trommel 8 dienen können und zusammen mit den Rücklaufrohren 9
und den oberen und unteren Sammlern. 3, 4, 5 und 6 zu einem wassergekühlten Kesselgerüst
verbunden werden können. In diesem Falle kann ein besonderes :Gerüst vollständig
entfallen. .An dem Rohrgerüst kann nicht nur die Heizfläche des Kessels, zu der
auch noch Überhitzer und Vorwärmer treten können, abgestützt werden, sondern auch
die äußere Isolierung und etwaige Blechummantelung des Kessels.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und 3 sind die Rohrgruppen
i i und 12 an das gemeinsame Rücklaufrdhr 9 angeschlossen. Die Rohrgruppe i i geht
von dem unteren Sammler 13 aus und mündet in den oberen Sammler 14 ein, während
die an den Seitenwänden verlegte Rohrgruppe 12 von den unteren Sammlern 15 ausgeht
und in die oberen Sammler v6 einmündet. Die oberen Sammler sind
erfindungsgemäß
wieder an das gemeinsame Rücklaufrohr 9 angeschlossen, das über Rohr io wieder mit
dem Dampfraum der Trommel 8 in Verbindung steht. Das in den Rohrgruppen i i und
12 erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch wird in den oberen Sammlern größtenteils getrennt.
Ein Teil des abgeschiedenen Wassers fließt über Rohr 9 wieder unmittelbar in den
Kreislauf zurück, während der erzeugte Dampf aus den oberen Sammelkästen oder über
Rohr io zum #Dampfabscheider abströmt. Zum Schutze des Rücklaufrohres 9 vor,Beheizung
können die benachbarten Verdampferrohre 17 (Abb. 3) mit Flossen 18 versehen
sein.
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Die Verbindung von zwei oder mehr Sammelkästen mit einem Rücklaufrohr
in einem Eckpunkt macht herstellungsmäßig unter Umständen Schwierig'kei'ten, so
daß eines der Rohre vom Schnittpunkt versetzt werden muß.
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In Abb. q. ist ein vorteilhafte Verbindung der oberen Sammelkästen
14, 16 mit dem Rücklaufrohr 9 gezeigt, die diese Nachteile vermeidet. Das Rücklaufrohr
9 trägt am oberen Ende ein erweitertes Rohrstück i9, das durch ein konisches Zwischenstück
2o auf den Durchmesser des Rohres 9 eingezogen ist. Hierdurch wird die Trennung
von Dampf und Wasser begünstigt, und auch die Ver-
bindung der oberen Sammler
mit dem Rücklaufrohr wird vereinfacht, da die oberen Sammler etwa in gleicher Ebene
in das Rohrstück i9 einmünden. Durch Rohr io kann. der erzeugte Dampf zum Abscheider
strömen. Auch dieses Rohr ist durch en konisches Zwischenstück 2i mit dem Rohrstück
i9 verbunden. In gleicher Weise kann auch die untere Verbindung der Sammelkästen
mit dem Rücklaufrohr ausgeführt werden. In Abb. 5 ist eine Verbindung der Sammler
1q. und 16 mit dem Rohrstück ig,d.ar:gestellt, wobei die Sammler tangential einmünden,
so daß die Trennung von Dampf und Wasser noch durch Schleuderwirkung begünstigt
wird.