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Schottenheizfläche für Dampfkessel
Bei neuzeitlichen Wasserrohrdampfkesseln bilden die Rohre für die Strahlungsheizflächen entweder die Wände des Feuerraumes, wobei sie grundsätzlich nur von einer Seite angestrahlt werden, oder sie werden in wandartigen Bündeln frei in den Feuerraum eingebaut, wobei sie in der Regel von beiden Seiten bestrahlt werden können. Solche Strahlungsheizflächen letztgenannter Art, auch Schottenheizflächen genannt, enthalten gewöhnlich eine Anzahl von zwischen Sammelkammer parallel geschalteten Rohren, welche infolge ihrer wandartigen Anordnung untereinander ungleich lang sind. Die äusseren Rohre sind auch der Strahlung mehr ausgesetzt als die im Inneren des Bündels liegenden Rohre ; beide Umstände führen dazu, dass die Erwärmung des durch die einzelnen Rohre strömenden Mediums, z. B.
Dampf bei Überhitzern, ungleich wird und somit auch die Wärmebeanspruchung des Rohrwerkstoffes in Bündel ungleich verteilt ist.
Es ist bereits bekannt, die vorerwähnte ungleiche Aufheizung und Beanspruchung der einzelnen Rohre einer Schottenheizfläche durch besondere Rohranordnungen zu verbessern. Beispielsweise lassen sich sämtliche parallel geschalteten Rohre angenähert gleich lang ausführen, wenn das äusserste Rohr des abwärtsführenden Bündels im aufwärtsführenden Bündel an die innerste Stelle geführt wird und anschliessend die andern Rohre in gleicher Weise die Plätze tauschen. Dies erfordert jedoch eine Auskröpfung der Rohre im Unterbereich. Statt sämtliche Rohre derart die Plätze tauschen zu lassen, können auch zur Vereinfachung Gruppen von Rohren gebildet werden, die als Ganzes die Plätze tauschen. Dies ergibt eine einfachere Ausführung, jedoch auch eine geringere Wirksamkeit, wobei aber trotzdem der Nachteil der Auskröpfungen bestehen bleibt.
Ausser der Mehrarbeit für die Herstellung haben Auskröpfungen von Rohren aus einer Ebene noch den wesentlichen betrieblichen Nachteil, dass sich die Ansatzpunkte für Asche und Schlacke in schädlicher Weise vermehren.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine gleichmässige Verteilung der Rohrbeanspruchung einer ebenen Schottenheizfläche in neuartiger Weise und ohne die geschilderten Nachteile.
Sie besteht darin, dass bei einer Schottenheizfläche für Dampfkessel aus zwischen mindestens zwei Sammelkammern parallel geschalteten in einer Ebene eng aneinanderliegenden Rohren verschiedener Länge erfindungsgemäss an Teilen von Rohren vergleichsweise grösserer Länge zur Angleichung der in diesen Rohren übergehenden Wärmemengen an die in den vergleichsweise kürzeren Rohren übergeleitete Wärmemengen Abdeckfläche aus feuerbeständigem Material (z. B. Stahl, Keramikwerkstoff u. dgl. ) in an sich bekannter Weise befestigt sind. Die Wärmebeanspruchung dieser Abdeckfläche ist natürlich hoch, weil eine Kühlung durch das Medium, welches die Heizfläche durchströmt, nur in geringem Ausmass möglich ist.
Die Erfindung sieht aus diesem Grund vor, dass die Abdeckfläche an solchen Stellen der Rohre befestigt sind, welche vergleichsweise geringer Einstrahlung bzw. geringen Rauchgastemperaturen ausgesetzt sind. Eine einfache und vorteilhafte Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn die Abdeckflächen Rohre sind, die über die Heizflächenrohre geschoben sind. Es können hiezu feuerfeste, gerade Rohrstücke genommen werden, deren Innendurchmesser etwas grösser ist als der Aussendurchmesser der zu schützenden Rohrteile, wobei solche Schutzrohre vor dem Fertigschweissen des Rohrbündels aufgeschoben werden. In besonders einfacher Weise können die Abdeckrohre erfindungsgemäss auf den Innenseiten der unteren Rohrbogen aufsitzen und derartig in ihrer Lage auf den Heizrohren fixiert sein.
Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, die in passender Länge gewählten Rohrstücke noch an andern Stellen auf dem zugehörigen Heizrohr zu fixieren. Es können jedoch auch Distanzstücke zur Erzielung eines gleichmässigen Abstandes zwischen Innenrohr und Schutzrohr angebracht sein.
Eine andere Befestigungsart für die Abdeckrohre ergibt sich, wenn sie jeweils erfindungsgemäss auf Nasen oder Ringen aufsitzen, die an die Heizflächenrohre angeschweisst sind.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass insbesondere an dem vom Feuerraum entferntesten Rohr der Heizfläche die Abdeckfläche durch offene Profilschienen, z. B. Winkeleisen oder der Länge nach halbierten Rohren gebildet werden, welche das Abkippen der Schienen von den zu schützenden Rohren verhindern und dass sich die Schienen auf Nasen abstützen, die an die Rohre angeschweisst sind. Durch den engen Stand der Rohre einer Schottenheizfläche ist besonders bei Verwendung eines Winkeleisens als Schienenprofil in der Regel nur das dem Feuerraum abgewendete äusserste Rohr der Heizfläche abdeck-
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bar.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung, bei welcher das dem Feuerraum abgewendete äusserste Rohr der Heizfläche durch ein Winkeleisen abgedeckt ist, sind parallel zur Ebene der Heizfläche beidseitig Abdeckbleche an das Winkeleisen angeschweisst und diese Abdeckbleche derart zugeschnitten, dass die
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abnimmt. Durch entsprechende Gestaltung des Abdeckblechschnittes lässt sich eine weitgehend gleichmässige Aufteilung des Wärmeüberganges auf die einzelnen Heizrohre erreichen.
Die Zeichnungen erläutern schematisch einige Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1 zeigt das Schnittschema eines Teiles eines Dampfkesselfeuerraumes mit dem Rohrbündel einer Schottenheizfläche in Ansicht, Fig. 2 den dazugehörigen Grundrissschnitt. Die etwa vorhandene Auskleidung des Feuerraumes mit Wandrohren ist dabei der Einfachheit halber weggelassen. Fig. 3 zeigt in gleicher Anordnung wie Fig. 1 eine andere Ausführungsform der Heizrohrabdeckung nach dieser Erfindung im Aufrissschnitt. Die Fig. 5,6, 7 und 8 zeigen Details verschiedener Ausführungsformen von erfindunggemässen Abdeckfläche und deren Abstützung. Fig. 9 ist ein Grundrissschnitt zu Fig. 8.
Im einzelnen sieht man in den Fig. 1, 2, 3, 4 einen Kesselfeuerraum 1 angedeutet, in welchem eine Anzahl von ebenen Schottenheizflächen, bestehend je aus einem Bündel von fallenden Rohren 7 und einem mit steigenden Rohren 6, von oben eingehängt ist. Jedes Rohr eines Bündels bildet unten einen Bogen 12 und ist durch ein horizontales Verbindungsstück 67 mit dem symmetrisch gelegenen Rohr des andern Bündels verbunden. Die Schottenheizflächen sind in den gezeichneten Beispielen an jener Stelle des Feuerraumes 1 angebracht, wo dieser in den ersten Abgaszug 4 übergeht. Mit 2 ist die Innenauskleidung des Feuerraumes angedeutet, welche bei Strahlungskesseln vorwiegend aus durchströmten Rohren besteht.
3 ist das äussere Kesselmauerwerk bzw. die Kesselverkleidung. Das in den gegenständlichen Schottenheizflächen zu erwärmende Medium, z. B. zu überhitzender Dampf, strömt durch die äusseren Zuleitungen 10 dem Sammler 8 zu, von dort im Rohrbündel 7 nach abwärts, wird im Teil 67 umgelenkt, strömt im Rohrbündel 6 nach aufwärts zum Sammler 5 und von dort durch die Ableitungen 9 weiter. In den Fig. 1 und 2 ist jene Variante der Erfindung angedeutet, bei welcher ein Teil der vom Feuerraum abgewendeten Heizrohre durch übergeschobene Aussenrohre 11 geschützt wird. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist das äusserste fallende Rohr 7 a mit dem längsten abdeckenden Aussenrohrstück 11 versehen. Weiter gegen innen liegende Rohre des fallenden Bündels 7 tragen kürzere Abdeckstücke 11.
Alle Abdeckrohre liegen gemäss Erfindung auf den dem Feuerraum abgewendeten Teilen des Heizrohrbündels. Die Längendifferenz der Abdeckrohre ist dadurch bedingt, dass die nach aussen liegenden Heizrohre dem stärksten Strahlungseinfluss ausgesetzt sind, der nach dem Inneren des Rohrbündels zu abnimmt, und ausserdem infolge ihrer grösseren Länge und dem sich hiedurch ergebenden grösseren Strömungswiderstand weniger von Dampf durchströmt und somit weniger gekühlt sind. Es müssen daher zur Erreichung einer gleichmässigen Überhitzungstemperatur am Ende der Rohre die Abdeckfläche in entsprechender Weise von aussen nach innen zu abnehmen.
In Fig. 1 ist eine solche Abstützung der Aussenrohre angedeutet, wie sie in Fig. 5 im Detail zu sehen ist. Dieses Detail zeigt jene Stelle, wo ein Rohr 7 in den unteren Umlenkbogen 12 übergeht. Das Abdeckrohr 11 stützt sich gegen die Innenseite des Rohrbogens 12 nach unten ab.
Andere Möglichkeiten der Abstützung der über die Rohre 7 geschobenen Abdeckrohre 11 zeigen die Fig. 6 und 7. Bei Fig. 6 stützt sich das Rohr 11 auf eine an das dazugehörige Rohr 7 geschweisste Nase 13. In Fig. 7 ist eine ähnliche Abstützung mittels eines auf das Rohr 7 geschweissten Ringes 14, der eventuell geteilt sein kann, gezeichnet.
In Fig. 3 ist das gleiche Schema eines Feuerraumes mit Schottenüberhitzern zu sehen wie in Fig. 1.
Für die Abschirmung ist jedoch als Erfindungsvariante auf dem äussersten Fallrohr 7 a ein Winkeleisen 15 als Abdeckfläche vorgesehen, an welches auf einem Teil seiner Länge beiderseits nach der Kurve 21 zugeschnittene Abdeckbleche 17 angeschweisst sind. Details dieser Ausführung befinden sich in den Fig. 8 und 9 angedeutet. Die Winkeleisenschiene 15 schützt das Rohr 7 a auf der dem Feuerraum abgewendeten Seite und trägt in Fig. 8 an seinem unteren Ende ein schellenförmig das Rohr 7 a umgreifendes Stütz-
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beiden Abdeckbleche 17 sind am oberen Teil der Schiene 15 angeschweisst und erstrecken sich parallel zur Ebene des Heizflächenregisters.
Die Abdeckung der Heizflächenrohre gemäss dieser Erfindung kann auch in anderer Weise, als hier beispielsweise beschrieben, vorgenommen werden. Insbesondere ist die Befestigung auf den Rohren in verschiedener anderer Weise möglich und kann auch an ausserhalb der Rohre liegenden Teilen des Kessels vorgenommen werden. Auch Gestalt und Werkstoff der Abdichtfläche kann anders gewählt sein.
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