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Ölbefeuerter Wasserröhrenkessel. Die Erfindung betrifft einen ölbefeuerten
Wasserröhrenkessel mit zylindrischem Ober-und Unterkessel und einem oder zwei Röhrenbündeln,
und bezweckt, bei solchen Kesseln, besonders für leichte Dampfanlagen, z. B. für
dampfbetriebene Luftfahrzeuge, einerseits eine Ersparnis an Mauerwerk für die innere
Bekleidung der Verbrennungskammer, anderseits eine Vermehrung der Strahlungsfläche,
sowie gleichmäßigere Beheizung
besonders der dem Feuer zunächst
liegenden Wasserröhren. Es soll dies dadurch erreicht werden, daß im Gegensatz zu
der üblichen Ausführung, bei welcher die dem Feuer zugekehrte Seite des Röhrenbündels
entweder eine ebene oder einfach gekrümmte Fläche aufweist, diese Seite des Röhrenbündels
oder der Röhrenbündel vom Feuer ab muldenförmig ausgebogen ist.
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Da bei Ölfeuerung die Wärmequelle infolge der verhältnismäßig nahe
beieinander sitzenden Oldüsen oder bei Anordnung nur einer einzigen Düse, wie es
z. B. vorwiegend bei Luftfahrzeugkesseln der Fall sein wird, immer mehr oder weniger
von einem Punkt oder einem räumlich beschränkten Bereich ausgeht, so werden bei
einem gewöhnlichen Wasserröhrenkessel die innersten Röhren infolge ihrer sehr verschiedenen
Entfernung von dem heißesten Feuerbereich ganz verschieden stark bestrahlt. Da der
Strahlungsbetrag für die innersten Röhren den größten Anteil am Wärmeübergang darstellt,
so sind die innersten Röhren ganz verschieden an der Dampfentwicklung beteiligt.
Die Erfahrungen an z. B. Torpedobootskesseln beweisen diese Annahme, indem die äußere
Farbe, innere Anfressungen, gegebenenfalls auch Durchbiegung oder Ausbeulung der
einzelnen Röhren auf stark verschiedene äußere Temperaturen in Nähe der Röhren bzw.
eine verschiedene Wärmeaufnahme hinweisen. Das Vollkommenste würde in dieser Hinsicht
durch die Gestaltung eines Kugelkessels geschaffen werden, wobei die innersten Röhren
eine Kugelfläche mit der Wärmequelle in der Mitte bilden würden.
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Die Erfindung stellt eine Annäherung an diese schwierig auszuführende
Form dar, wobei für Ober- und Unterkessel die übliche zylindrische Form beibehalten
ist. Auf diese Weise sind diese Teile einfacher und mit genau vorgeschriebener Mindestwandstärke
sicherer herzustellen, was für Luftfahrzeugkessel, wo es auf höchste Gewichtsersparnis
ankommt, besonders wichtig ist.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungen des neuen Wasserröhrenkessels
dargestellt.
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Abb. i und a zeigen im Mittellängs- und Querschnitt ein Ausführungsbeispiel
für den Kessel eines dampfbetriebenen Luftfahrzeuges, wobei mit a der Flugzeugrumpf,
mit b
das Röhrenbündel des Dampferzeugers mit dem Oberkessel c, dem Unterkessel
d und der Verbrennungskammer e bezeichnet sind. Mit dem Ölstrahl g der Öldüse f
mischt sich die vom Fahrtwind oder gegebenenfalls von einem Gebläse 1a gelieferte
Verbrennungsluft in der Luftdüse i. Nach Durchstreichen des Röhrenbündels b können
die Verbrennungsgase gegebenenfalls ihre Wärme noch an einen Überhitzer k und einen
Speisewasser- oder L uftvorwäriner L abgeben, um dann bei in nach außen zu treten.
Der erzeugte, gegebenenfalls überhitzte Dampf strömt bei ia zur Kraftmaschine. -Abb.
a zeigt den Querschnitt des Röhrenbündels an der Stelle der stärksten Einbeulung
A-B, wobei z. B. die äußersten Röhren oY zum größten Teil gerade verlaufen können,
während die übrigen Röhren eine stetig zunehmende Krümmung aufweisen; die mittelsten
Röhren o. sind am meisten gekrümmt. Auf diese Weise wird der Abstand der einzelnen
Röhren von der Wärmequelle annähernd gleich groß, und die Verbrennungskammer kann
eine kürzere Abmessung p in der Achsenrichtung erhalten, so daß eine Ersparnis an
Mauerwerk q für die Verbrennungskammer e eintritt. Da deren Wände sehr flach zueinander
stehen, also vom Olstrahl fast nicht mehr bestrichen werden, kann dann gegebenenfalls
das Mauerwerk q überhaupt fortfallen bzw. durch eine Asbestauskleidung ersetzt werden.
Für einen Luftfahrzeugkessel sind diese :Maßnahmen von erheblicher Bedeutung. Wichtig
ist ferner der Vorteil, daß durch diese Veränderung des Röhrenbündels die nach o1
zu liegenden äußeren Röhren unter günstigerem Auffallwinkel bestrahlt werden, also
eine größere Wärmeaufnahme erfahren, während die mittleren Röhren von der Wärmequelle
etwas abgerückt, also vor Durchbrennen besser geschützt sind. Die muldenförmige
Vertiefung des Röhrenbündels ergibt ferner bei sonstigen gleichen Kesselabmessungen
eine Vergrößerung der bestrahlten Heizfläche, außerdem wird durch diese Vertiefung
die Flamme besser zusammengehalten. Es findet daher bei der Neuerung eine nicht
unwesentlich bessere Wärmeübertragung statt, so daß für eine gewisse Dampfleistung
die Heizfläche etwas verkleinert werden kann.
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Anstatt die Einbeulung des Röhrenbündels von außen nach der Mitte
zu stetig vorzunehmen, kann sie, wie in Abb. 3 angedeutet, auch treppenförmig geschehen,
indem immer eine ganze Gruppe von Röhren die gleiche Krümmung besitzt. Durch diese
Maßnahme wird die Herstellung etwas vereinfacht. Die Treppen können auf der rückwärtigen
Seite des Röhrenbündels gegebenenfalls etwas anderen Verlauf haben als auf der Feuerseite,
da im allgemeinen das Röhrenbündel doch aus verschieden weiten Röhren zusammengesetzt
ist.
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Abb. q. und 5 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der
zylindrische Ober-und Unterkessel y bzw. s nicht quer zur Fahrt bzw. mit dem Röhrenbündel
gleich gerichtet sind, wie in Abb. i, sondern senkrecht dazu
liegen.
Für gewisse Fälle, z. B. für den Einbau in einen kreisrunden Fahrkörper t, kann
diese Anordnung Vorteile bieten.
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Anstatt wie in Abb.4 und 5 Ober- und Unterkessel beide senkrecht zum
Röhrenbündel zu legen, kann auch nur einer von ihnen, z. B. der Oberkess-el, senkrecht
zum Röhrenbündel liegen, während der Unterkessel mit ,dem Bündel gleichgerichtet
ist.
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In Abb. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei welchem zwei Röhrenbündel zs mit einem gemeinsamen Oberkessel v und zwei Unterkesseln
w vorhanden sind. Mit x ist ein Überhitzer, mit y ein Speisewasser- oder Luftvorwärmer
und mit z der Flammenkegel der Ölbrenner bezeichnet. Die innere Seite der Röhrenbündel
u ist auch hier gemäß der Neuerung doppelt gekrümmt, so daß ein paraboloidähnliche@r
Feuerungsrattm mit wesentlich günstigeren Auftreff-,vinkeln der Strahlung auf die
innersten Röhren als bei der üblichen Ausführung mit zum Ober- und Unterkessel gleichgestellten
Röhrenbündeln entsteht. Auch hier kann gegebenenfalls zur bequemeren Herstellung
die Krümmung der einzelnen Röhren in Gruppen, also treppenförmig abgestuft sein.
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Anstatt bei letzterer Ausführung zwei getrennte Unterkessel w anzuwenden,
können diese Unterkessel, wie in Abb. 6 strichpunktiert angedeutet, zu einem Unterkessel
w, zusammengefaßt sein.
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Außer bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen kann die Neuerung
für andere Wasserröhrenkessel, so z. B. für Kessel mit mehreren Oberkesseln, auch
für andere Verwendungszwecke in Frage kommen. Auch braucht das Röhrenbündel nicht
in ganzer Dicke die doppelte Krümmung aufzuweisen, sondern es können, wie in Abb.
8 im Querschnitt angedeutet, die vom Feuer abliegenden Röhren aus der Fläche doppelter
Krümmung allmählich in eine solche einfacher Krümmung, oder in eine völlige Ebene
auf der rückwärtigen Seite des Röhrenbündels übergehen.