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Dampferzeuger, bei dem das Arbeitsmittel durch die parallel zueinander geschalteten Strahlungs- und Berührungsheizfläche zwangsmässig umgewälzt wird.
Bei Zwangumlaufkesseln ist es bekannt, die Rohre so anzuordnen, dass sie eine im Feuerraum liegende Strahlungsfläche und eine Berührungsheizfläche bilden, die nacheinander vom Arbeitsmittel durchströmt werden. Diese Ausführung ist jedoch aus baulichen Gründen nicht immer möglich, so dass in manchen Fällen die Strahlungsfläche und die Berührungsfläche parallel geschaltet werden müssen.
Bekanntlich entsteht dann die Schwierigkeit der Wasserverteilung, weil bei den verschiedenen Belastungen die Strahlung-und Berührungsheizfläche sich in ihrer verhältnismässigen Wärmeaufnahme stark ändern. Bei kleiner Last z. B. nimmt die Strahlungsheizfläche den grössten Teil der im ganzen Kessel umgesetzten Wärme auf, die Berührungsheizfläche jedoch nur einen relativ kleinen Teil. Da in der Berührungsheizfläche keine nennenswerte Dampfbildung einsetzt und der Strömungswiderstand daher klein ist, besteht dann die Gefahr, dass der grösste Teil des umgepumpten Wassers durch die Berührungheizfläche fliesst und die Strahlungsheizfläche nicht genügend gekühlt wird.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, bei Parallelschaltung der Berührungs-und Strahlungsheizfläche eines Zwangumlaufdampferzeugers, in der Strahlungsheizfläche einen die Pumpenwirkung stets unterstützenden Auftrieb dadurch sicher zu stellen, dass erstens der Abscheidebehälter, von dem das Wasser zur Pumpe fliesst, oberhalb des Strahlungsheizflächensystems angeordnet ist, zweitens der Flüssigkeitseintritt in die Rohre dieses Systems wesentlich tiefer liegt als der Austritt des Dampfwassergemisches aus diesen Rohren und drittens die Rohre dieses Systems hauptsächlich immer aufwärts gerichtet sind. Hingegen ist die Berührungsheizfläche als eine mit Zwangstrom arbeitende Heiz- fläche ohne Auftrieb oder mit nur versehwindend kleinem Auftrieb ausgebildet.
Vorteilhaft werden hiebei für die Strahlungsheizfläche den Auftrieb unterstützende Mittel vorgesehen. Eines dieser Mittel kann z. B. darin bestehen, dass die Rohre der Strahlungsheizfläche einen grösseren Durchflussquerschnitt erhalten als die der Berührungsheizfläche. Der Vorteil der erfindungsgemässen Dampferzeugerausbildung kommt insbesondere beim Anheizen und bei kleiner Belastung des Kessels, wobei die Strahlungs- heizfläche den grössten Teil der im ganzen Kessel umgesetzten Wärme aufnimmt, zur Geltung.
Die angestrebte Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn die durch die Strahlungsheizfläche zu fördernde Flüssigkeit einer Sammeltrommel entnommen wird und schon heiss ist und das entstandene Dampfflüssigkeitsgemisch dieser Sammeltrommel wieder zufliesst, so dass die Wärmezufuhr auch tatsächlich zur Dampfbildung dient und einen Auftrieb verursacht.
Die Berührungsheizfläche ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie keinen oder keinen nennenswerten Auftrieb hat. In diesem Falle ist für die Wassermenge, die diese Rohre durchströmt, lediglich der Strömungswiderstand massgebend, so dass, obwohl der Strömungswiderstand in den Rohren der Berührungsheizfläche bei kleinen Belastungen geringer ist als der in den Rohren der Strahlungsfläche, doch eine grössere Wassermenge durch die Strahlungsheizfläche strömt, weil in diesen Rohren auf Grund des Auftriebes gewissermassen eine zusätzliche Pumpwirkung auftritt, die den Flüssigkeitsdurchfluss durch die Strahlungsrohre erleichtert.
Bei grösserer Belastung nimmt der Widerstand der Berührungsheizfläche verhältnismässig mehr zu, auch der Widerstand in den Strahlungsrohren steigt in seiner absoluten Grösse, so dass der Auftrieb im Vergleich hiezu keinen nennenswerten Einfluss mehr hat. Durch die Konstruktion des Kessels
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hat man es in der Hand, die Widerstände für beide Heizflächen so zu bestimmen, dass bei normaler Belastung durch alle Rohre die der Wärmeaufnahme entsprechende Wassermenge strömt.
Die Erfindung gibt die Möglichkeit, dass sich trotz der Verschiebung der verhältnismässigen Wärmeaufnahme der parallel geschalteten Strahlungs- und Berührungsheizflächen die durch die einzelnen Heizflächen strömenden Wassermengen entsprechend der jeweiligen Belastung verteilen. Eine Verminderung der umgepumpten Wassermenge bei kleinerer Belastung ist demnach ebenfalls möglich.
Liegt der Ein-und Austritt in und aus der Berührungsheizfläche auf gleicher Höhe, so kann ein Auftrieb in diesem Heizflächenanteil nicht auftreten. Hiefür ist für die Rohre der Berührungsheizfläche die hängende Anordnung in Schlangenform vorteilhaft.
Wenn der Eintritt in die Rohre der Berührungsheizfläche tiefer als der Austritt liegt, so dass von einem gewissen positiven Auftrieb auch in der Berührungsheizfläche gesprochen werden kann, ist es vorteilhaft, zum Zwecke der Geringhaltung des zwar vorhandenen, aber gegenüber dem Auftrieb in der Strahlungsheizfläche unwesentlichen Auftriebes in der Berührungsheizfläche die Länge der Rohre der Berührungsheizfläche ziemlich lang, u. zw. mindestens auf das fünffache des Höhenunterschiedes zwischen Ein-und Austrittsöffnung der Berührungsheizfläche zu bemessen.
Die dadurch bedingte Erhöhung des Durchflusswiderstandes verhindert gewissermassen die Summierung der Förderung durch Auftrieb und Pumpe, so dass praktisch durch die Strahlungsheizfläche mehr Arbeitsmittel strömt.
Der Eintritt in die Rohre der Berührungsheizfläche kann jedoch erfindungsgemäss auch höher als der Austritt gelegt werden, so dass der bei etwaigem Auftreten der Dampfbildung eintretende Flüssigkeitsauftrieb der Förderung durch die Pumpe an sich schon entgegenwirkt, also in der Berührungs- heizfläche ein negativer Auftrieb herrscht, der dafür Gewähr bietet, dass auch der bei schwacher Beheizung stärker beanspruchte Strahlungsheizflächenteil stets ausreichend mit Flüssigkeit durchströmt wird.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles gemäss den Fig. 1 und 2, die einen Zwangumlaufkessel mit Rostfeuerung darstellen, näher erläutert.
Gemäss Fig. läuft das Kesselwasser von der Trommel 1 über die Leitung 2 zur Umwälzpumpe 3.
Die Umwälzpumpe drückt das Wasser über die Leitungen 4,5, 6 in die Verteiler 7, 8, 9. Die Verteiler 7 und 8 verteilen das Wasser auf die Strahlungsrohre 10 der Seitenwände. Diese Rohre sind so ausgebildet, dass in ihnen, wenn sie beheizt sind, ein Auftrieb erfolgt, denn der Sammelkasten 11 liegt wesentlich höher als die Verteiler 7 und 8. Vom Sammelkasten 11 wird das Dampfwassergemisch durch Leitung 12 wieder zurück in die Trommel geleitet.
Die am Verteiler 9 angeschlossenen Rohre 13 der Berührungsheizfläche leiten das entstandene Dampfwassergemisch unmittelbar in die Trommel 1 zurück. In diesen Rohren 13 kann die Wirkung des Auftriebes nicht eintreten, denn der Wassereintritt zu den Rohren liegt annähernd in derselben Höhe wie der Dampfwassergemischaustritt.
Die Rohre 13 lassen in ihren Windungen einen Zwischenraum, in dem der Überhitzer 14 angeordnet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampferzeuger mit im Zwangumlauf von einem Abscheidebehälter aus betriebenen und im Arbeitsmittelstrom nebeneinander geschalteten Strahlungs-und Berührungsheizflächensystemen, die jeweils aus nebeneinander geschalteten, an Verteiler und Sammler angeschlossenen Rohren bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidebehälter oberhalb des Strahlungsheizflächensystems angeordnet ist, der Flüssigkeitseintritt in die Rohre dieses Systems wesentlich tiefer liegt als der Austritt des Dampfwassergemisches aus diesen Rohren und die Rohre dieses Systems hauptsächlich immer aufwärts gerichtet sind, so dass in diesem System stets ein die Pumpenwirkung unterstützender Auftrieb herrscht, wogegen die Berührungsheizfläche so ausgebildet ist, dass sie nur mit Zwangstrom ohne wesentliche Unterstützung durch Auftrieb arbeitet.