DE812319C - Querrohrkessel - Google Patents

Description

• Querrohrkessel Querroht@kessel werden schon seit langem vorwiegend als Kleinkessel gebaut. Sie bestehen in der Regel aus einer aufrecht stehenden, zylindrischen Kesseltrommel, in die eine Feuerbuchse konzentrisch eingesetzt ist. Diese in ihrem unteren Teil mit einem Rost ausgestattete Feuerbuchse ist durch den Kessel hindurch mittels einer Feuerungstür erreichbar und oben durch einen Boden gegen den Kessel verschlossen. In ihrem unteren Ende steht die Feuerbuchse mit der Außenluft ebenfalls in Verbindung und ist gegenüber dem Kessel durch einen Fußring abgedichtet. Zwischen Feuerbuchse und unterer Kesselwand sowie in dem oberhalb der Feuerbuchse gelegenen Teil des Kessels befindet sich das Wasser. Der oberste Teil des Kessels ist als Dampfraum ausgebildet, so daß die gesamte Feuerbuchse außen vom Wasser umgeben ist. Ferner ist die Buchse.von Querrohren durchsetzt, die mit dem Kessel in Verbindung stehen und ebenfalls von Wasser erfüllt sind. Der obere Feuerbuchsboden ist mit dem oberen Kesselboden durch ein zentrisch angeordnetes Rauchabzugsrohr verbunden. Die Rauchgase geben ihre Wärme also zum großen Teil an den Mantel der Feuerbuchse und die Querrohre ab, durch die das Wasser zum Sieden gebracht wird. Ein geringerer Teil der Wärme geht mit den Rauchgasen durch das Rauchrohr und in dessen unteren Teil ebenfalls in das Kesselwasser über, wogegen in seinem oberen Teil das Rauchrohr kesselseitig von Dampf umgeben ist, der infolge seiner schlechten Wärmeleitzahl wesentlich weniger Wärme aufnimmt.
• Die Kessel dieser Bauart haben .sich grundsätzlich bewährt. Es treten jedoch immer wieder Schäden auf, die aber bisher als unvermeidlich hin genommen wurden.
• An dem Rauchrohr stellen sich nämlich sehr leicht Korrosionen ein, und zwar hauptsächlich im Bereich des Wasserspiegels. Außerdem wird das Rauchrohr im L3ereich des Dampfraumes unzulässig stark erhitzt und neigt infolgedessen in besonders hohem \-Iaße zu Schäden.
• Weiterhin findet ein geregelter Wasserumlauf in dem Querrohrkessel nicht statt. Vielmehr siedet das Kesselwasser ohne besondere Zirkulation, da diese infolge des verhältnismäßig verwickelten Aufbaus stark gestört wird. Aus diesem Grund setzt sich besonders auf dem Feuerbuchsboden und am Fußring, der, wie bemerkt, zwischen Feuerbuchse und Kesselmantel an der unteren Seite des Kessels liegt, sehr leicht Kesselstein ab. Dies° Kesselsteinbildung wird noch dadurch gefördert, daß kleine Kessel, uni die es sich in erster Linie handelt, in der Regel mit nicht aufbereitetem Wasser gespeist werden. Der durch die Kesselsteinbildung erschwerte Wärmeübergang gibt Veranlassung zu einer unzulässigen Erhöhung der Wandtemperaturen der Feuerbuchse insbesondere an den oben beschriebenen Teilen, d. h. im Feuerbuchsboden und im Fußring. Ein Durchbrennen dieser Teile wird deshalb in vielen Fällen begünstigt, und zwar vor allem deshalb, weil die Beseitigung des Kesselsteines auf mechanische Weise vom Innern des Kessels aus sehr schwierig ist, denn es ist praktisch nicht möglich, durch das Mannloch in das Innere des Kessels zu gelangen, da bei den im allgemeinen kleinen Abmessungen des Kessels der Raum zwischen Rauchrohr und Kesselmantel hierzu zu klein ist.
• Dazu kommt, daß das Rauchrohr infolge seiner allseitigen und besonders starken Erhitzung gegeni ber dem übrigen Kesselkörper sich mehr ausdehnt als dieser. Das gleiche gilt für die Feuerbuchse. Der Unterschied in der Ausdehnung muß von dem Fußring und dem Feuerbuchsboden aufgenommen werden, so daß starke Beanspruchungen der Bodenkrempen die Folge sind und an diesen Stellen Schäden leicht auftreten können.
• Diese Schäden werden noch dadurch begünstigt, daß der Kesseldruck auf die betreffenden Bodenflächen wirkt und beide Erscheinungen sich addieren.
• Man hat nun bereits versucht, diese Schwierigkeiten der bisherigen Konstruktion zu vermeiden, indem man die Rauchgase nicht in einem'zentrisch angeodneten Rauchrohr aus dem Kessel herausführte, sondern unter Verzicht auf die dadurch, wenn auch nur in geringem Maße, vergrößerte Heizfläche und auf die gleichmäßige Führung der Rauchgase, diese unterhalb des oberen Feuerbuchsbodens durch einen Rauchgasabzug seitlich herausführte, der als .kurzes Ringstück zwischen die Feuerbuchse und die äußere Kesselwand an der oberen Kante der ersteren eingesetzt war. Da indessen bei einer derartigen Anordnung die Feuerbuchse infolge der erhöhten Wärmeeinwirkung sich in stärkerem Maße nach oben hin ausdehnt als der finit den Rauchgasen nicht in Verbindung stehende Mantel, entstehen in dem verhältnismäßig kurzen Rauchgasstutzen erhebliche Biegebeanspruchungen, so claß die Verbindungsstellen sehr oft beschädigt wurden. Man hat diese Schwierigkeit dadurch zu beheben versucht, daß man in ein oberes Quersiederohr von großem Durchmesser das Rauchrohr zunächst liineinverlegte und dasselbe auch nach oben durch das Quersiederohr hindurch in Knieform mit dem Feuerraum in Verbindung setzte. Der Vorteil dieser Konstruktion lag darin, daß einerseits die Länge des Rauchrohres größer wurde und dadurch die Verbindung elastischer war, daß durch die Anordnung des Knies die Elastizität weiterhin erhöht war und schließlich die Rauchgasführung wieder über den gesamten Feuerraumquerschnitt innerhalb der Feuerluchse symmetrisch vorgenommen wurde. Da aber das Rauchrohr höchstens so lang sein kann, als der Hälfte des Kesseldurchmessers entspricht, und bei den großen Abmessungen auch dann noch ein relativ starres Gebilde vorliegt, konnte wohl eine Abmilderung der bisherigen Schwierigkeiten erzielt werden, beseitigt wurden diese indessen nicht. Gleichzeitig hatte bei der ursprünglichen Form das nach oben abgehende Rauchrohr als Verspannung gewirkt, wogegen jetzt der gesamte Kesseldruck auf die vergrößerte Bodenfläche einwirkte und dadurch der Fußring in ziemlich starkem Maße auf Biegung beansprucht war. Man sah deshalb Hilfskonstruktionen vor, gemäß denen zwischen Feuerbüchsmantel und Kesselmantel Stäbe eingeschweißt wurden, welche die nach unten wirkende Kraft auf den Kesselmantel mit übertragen sollten.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun ein Querrohrkessel so ausgebildet sein, daß er aus einer Ausdampfungstrommel und einem von dieser vollkommen getrennten, darunter angeordneten Siederaum besteht. Die Ausdampfungstrommel soll möglichst in sich geschlossen sein. Sie wird nach bisherigem Vorbild z. B. zylindrisch und stehend ausgebildet werden können. Der darunter befindliche Siederaum soll in Anlehnung an die bisherige Konstruktion aus einer wassergefüllten Doppelwandung bestehen und kann vorzugsweise die gleiche Form und Größe haben wie die Ausdampfungstrommel, d. h. also in dem oben gewählten Beispiel würde der Siederaum aus zwei ineinandergesetzten Hohlzylindern bestehen, denen äußerer gleich dem Durchmesser der Ausdampfungstrommel ist. Die Formen und Abmessungen, auch in ihrem gegenseitigen Verhältnis zueinander, sind dabei keineswegs kennzeichnend für die Erfindung. Vielmehr liegt das Wesen des neuen Vorschlags in der Trennung der beiden Räume voneinander. Es versteht sich, daß der Doppelmantel durch Hinzufügen von Stirnwänden zu einem geschlossenen Raum ausgebildet ist und nach bisherigem Vorbild eine gewisse Anzahl von z. B. etwa horizontal angeordneten Querrohren aufweist. Dabei sollen gemäß der Erfindung die beiden beschriebenen Räume, nämlich die Trommel und der Mantel, durch eine Reihe von Verbindungsrohren miteinander so verbunden sein, daß eine ungleichmäßige Wärmeausdehnung in keiner Weise störend auf den einen oder anderen Teil wirken kann.
• Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung liegen klar auf der Hand: Die Trommel ist ein selbständiger Teil, der so ausgebildet werden kann, ten Ausführungen einen besonders brauchbaren Weg zur Entfernung der Rauchgase dar.
• Wie bereits erwähnt, entstand durch die seitliche Abführung der Rauchgase die Schwierigkeit der unsymmetrischen Rauchgasfübrung und damit der unvollkommenen Ausnutzung der Wärme infolge ungleichmäßiger Beaufschlagung der Heizflächen. Dies soll, auch unabhängig von der Erfindung, dadurch behoben werden, daß an den Quersiederohren und an der Innenwand des Siederaums sowie zwischen diesen beiden Teilen oder auch zwischen den Quersiederohren selbst Stege angeordnet werden, die sich sowohl anschweißen als auch auf andere Weise befestigen oder einstellbar anordnen lassen. Diese Stege können dabei gegebenenfalls auch als Versteifungsstege --benutzt werden, sofern dies sich als erforderlich erweist. In erster Linie wird man sie an den oberen Quersiederohren anordnen. Dies ist jedoch keineswegs ein Erfordernis. Vielmehr ist es ohne weiteres möglich, auch an den unteren Quersiederohren entsprechende Anordnungen zu treffen, soweit dies sich als vorteilhaft erweisen sollte.
• In der Zeichnung ist ein Querrohrkessel dargestellt, an dem die Erfindung in Form eines Beispiels näher erläutert sei.
• Abb. i stellt einen Querrohrkessel im Längsschnitt dar, wobei die Hauptteile nach Linie I-1 in Abb. 2 geschnitten sind, während die Verbindungsrohre nach Linie II-II in Abb.2 wiedergegeben sind.
• Abb. 2 gibt einen Schnitt gemäß Linie III-III nach Abb. i wieder.
• Auf einem Fundament 5 ist ein Siederaum 6 aufgesetzt, der aus einem Außenmantel 7 und einem Innenmantel 8 besteht. Beide Mäntel sind an ihrer unteren Seite durch einen unteren Ring 9 und an ihrer oberen Seite durch einen entsprechend ausgebildeten oberen Ring io fest und dicht verbunden. Am unteren Ende des Siederaums 6 ist der Rost i i eingesetzt. Der Raum ist durchbrochen durch eine Beschickungstür i2. Die Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Siederaums bilden zwei Quersiederohrpaare 13 und 14, die durch Deckel 15 geprüft und gereinigt werden können. Diese Deckel 15 sind in der Außenwand 7 des Siederaums angeordnet. Auf den Siederaum 6 setzt sich, und zwar auf den oberen Ring, ein Blechmantel 16 auf, der allseitig dicht gegenüber dem Feuerraum abschließt und einen seitlichen Rauchgasabzug 17 hat. An seiner oberen Seite ist dieser :Mantel 16 mit der Ausdampfungstrommel 18 verbunden, die die üblichen Armaturen i9, z. B. zur Unterbringung des Wasserstandglases usw., aufweist. Die Trommel ist an ihrer oberen Seite mit einem Mannloch 20 versehen und begehbar. Zwischen Trommel 18 und Siederaum 6 sind Steigrohre 21 und Fallrohre 22 angefügt, und zwar acht Steigrohre 21 und vier Fallrohre 22, wie aus Abb. 2 ersichtlich. Die Fallrohre sind bei 23 bis kurz über den Fußring.9 im Innern des Siederaums 6 hinuntergeführt, so daß die Zirkulation etwa so verläuft, wie dies durch die Pfeile 24 und 25 angegeben ist. Außerdem sind die Fallrohre durch Manschetten 26 vor der Rauchgasströmung und der Wärmestrahlung geschützt. Ferner ist noch ein Leitblech 27 in der Nähe des Rauchgasabzuges 17 an der Innenseite des,Siederaums 6 vorgesehen und ein entsprechendes Leitblech 28 an dem oberen Quersiederohr 14 angebracht. Zwischen beiden Leitblechen bleibt ein Spalt frei, so daß an dieser Stelle die Rauchgase in einer solchen Menge durchtreten können, daß auch die diesen Leitblechen benachbarten Heizflächen genügend belastet sind.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Querrohrkessel, dadurch gekennzeichnet, daß eine z. B. zylindrische, stehende Ausdampfungstrommel (18) auf einen getrennt davon und darunter befindlichen Siederaum (6) angeordnet ist, der aus einer wassergefüllten Doppelwandung von vorzugsweise gleicher Form und Größe wie die Ausdampfungstrommel (18), z. B. einen stehenden und achsgleich angeordneten zylindrischen. Doppelmantel (7, 8) gleichen Durchmessers, besteht und die durch vorteilhaft schmale Stirnwände (9, io) nach unten und oben verschlossen ist und einer beliebigen Anzahl von z. B. annähernd horizontal angeordneten Querrohren (13, 14) sowie eine Reihe von Verbindungsrohren (21, 22) zwischen Siederaum (6) und Ausdampfungstrommel (18) aufweist.
2. 2. Querrohrkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verbindungsrohre (Steigrohre 21) lediglich die benachbarten Wände der Ausdampfungstrommel und des Siederaums (io) miteinander verbindet, während ein anderer Teil der Rohre (Fallrohre 22) in den Siederaum (6), vorteilhaft bis kurz über den unteren Boden (9), hineinragt.
3. 3. Querrohrkessel nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wärmeisolierende Schutzvorrichtungen, wie Manschetten (26), Leitbleche, Isolierungen u. a. m., die die Fallrohre tim beheizten Bereich umgeben.
4. 4. Querrohrkessel nach einem der Ansprüche i bis 3, gekennzeichnet durch einen unterhalb der Ausdampfungstrommel und seitlich in der z. B. durch einen isolierten Blechmantel (16) rauchgasdicht abgeschlossenen Zone der Verbindungsrohre (21, 22) angeordneten Rauchgasabzug (17)#
5. 5. Querrohrkessel nach einem der Ansprüche i bis 4, gekennzeichnet durch an sich bekannte Quersiederohre (13, 14) und zwischen diesen und der Innenwand des Siederaums, vorzugsweise an den oberen Quersiederohren (14) vorgesehene Leitstege (27, 28). wie dies den jeweiligen Zwecken und Drücken ent-i sprechend erforderlich ist. Der Mantel ist davon völlig unabhängig. Er kann sich sowohl in seinen Größenabmessungen als auch in seiner Form als auch in seinen Wandstärken von den entsprechenden Maßen der Trommel unterscheiden. Er ist getrennt von ihr herstellbar und während des Betriebes wärmetechnisch von ihr unabhängig. Dabei ist es ohne weiteres denkbar, daß der Mantel ans besonderen Gründen, z. B. deshalb, weil das Verhältnis von Druck und Volumen bei der Unterbringung des Kessels unter bewohnten Räumen einen Höchstwert nicht überschreiten darf, einen sehr großen Umfang, dabei aber einen kleinen Inhalt hat, wogegen aus den gleichen Gesichtspunkt°n heraus die Trommel sowohl recht niedrig als auch im Durchmesser klein gehalten wird. Der Vorteil der neuen Konstruktion liegt also einerseits auf herstellungstechnischem Gebiet, anderseits und in erster Linie auf dem Gebiet der Vermeidung von Schäden am Kessel durch verschiedene Ausdehnung, die wiederum erreicht wird durch eine Unterteilung des gesamten Kessels in zwei Teile und die Schaffung einer elastischen Verbindung zwischen beiden Teilen. Weiterhin ist es nunmehr möglich, die Rauchgase ohne Anordnung der bisher bekannten, auf Biegung beanspruchten seitlichen Rauchrohre so abzuführen, daß sie weitgehend ausgenutzt sind, trotzdem aber die Konstruktion nicht stören. Wie diese Abführung der Rauchgase im einzelnen vorgenommen wird, bleibt den jeweiligen Verhältnissen überlassen. Es ist beispielsweise möglich, sie in einem zweiten Zug, zumindest großenteils, am ?Hantel außen in einem weiteren Ringraum hinunterzuführen. Es ist ebenfalls möglich, sie in einem in gleicher Weis-, konzentrisch angeordneten Mantelraum gleichmäßig um die Obertrommel herumzuführen und hier abzuziehen, wobei allerdings wiederum die Schwierigkeiten der Überhitzung der Trommelteils mit in Kauf genommen würden, die im Bereich des Dampfraumes lieg.-n. Eine besonders günstige Lösung für die Abfuhr der Rauchgase soll weiter unten eingehend behandelt werden. Zunächst ist es wichtig, für einen geregelten Wasserumlauf innerhalb des Kessels zu sorgen, und hier gibt der Erfindungsgedanke in seiner weiteren Ausbildung die Möglichkeit, auch auf diesem Gellet die Schwierigkeiten aller bisher bekannten Konstruktionen zu überwinden. Dies g°.schieht dadurch, daß ein Teil der Verbindungsrohre, die Steigrohre, lediglich die benachbarten Wände der Ausdampfungstrommel und des Siederaumes miteinander verbindet, wogegen ein anderer Teil der Rohre, die Fallrohre, in den Siederaum von oben hineinragt. Durch diese Anordnung wird sich der Kreislauf von selbst ergeben, und zwar dadurch, daß das heiße Wasser an den Fallrohren vorbei nach oben streichen wird und nur durch die Steigrohre hindurch in die Trommel gelangen kann, woraufhin die im unteren Teil der Trommel befindlichen lkälteren Wasserschichten, denen der Weg in den Siederaum durch die Steigrohre infolge der starken Bewegung in diesen verwehrt wird, die Fallrohre benutzen werden und auf diese Weise sogleich in den unteren Teil des Siederaums hineingelangen. Wie weit nun die Fallrohre in den Siederaum hineinragen, bestimmt sich durch die jeweils vorliegenden Verhältnisse. Von besonderem Vorteil ist es jedoch im allgemeinen, den Rost in dem vom Siederaum gebildeten Feuerraum möglichst an die untere Kante des Siederaums zu legen und dann die Fallrohre bis kurz über den unteren Boden des Siederaums reichen zu lassen. Die Anzahl der Fall- und Steigrohre sowie die Verteilung auf d--m Umfang und das zahlenmäßige Verhältnis der einen zu den andren ist ebenfalls den jeweiligen Verhältnissen und der gewünschten Zirkulation anzupassen. Beides hängt auch in weitgehendem Maße von dem Durchmesser der Rohre ab, der keineswegs der gleiche zu sein braucht, und von dem Druck, mit dem die Anlage betrieben werden soll. Vielmehr ist es ohne weiteres möglich, den Steigrohren einen größeren Durchmesser zu geben als den Fallrohren, zumal die ersteren ein größeres Volumen zu befördern haben und ein Interesse besteht, die letzteren nicht zu nah an die Wandungen des Siederaums heranreichen zu lassen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Fallrohre in dem Teil, mit dem sie in den Siederaum hineinragen, nicht beheizt werden und infolgedessen in ihrer Eigenschaft sich ungestört entwickeln können, wogegen die Innenwandung des Siederaums und die sie fortsetzenden Steigrohre von den Rauchgasen bestrichen werden, so daß an ihnen das Wasser emporsteigt. Um nun diesen Unterschied im Charakter der beiden Rohrarten noch zu unterstreichen und die Wasserzirkulation weiterhin zu fördern, sollen gemäß der Erfindung an sich bekannte Mittel angewandt werden, um die Wärme von den Fallrohren fernzuhalten. Dies kann durch die Anordnung von Manschetten, Leitblechen, Isolierungen und anderem mehr im beheizten Bereich g:schehen, wobei dieser Begriff wiederum sehr weit gefaßt sein mag. Zum Beispiel ist es auch ohne weiteres möglich, durch irgendwelche Einbauten den Schutz vorzunehmen oder aber die Fallrohre so zu legen, daß sie unter dem Schutz der in üblicher Weise im Siederaum angeordneten Quersiederohre vor der Strahlung des Feuerherdes und der Strömung der Rauchgase stehen, auch ohne daß besondre Mittel zum Schutz der Fallrohre vorgesehen wären. Gemäß der Erfindung soll, wie oben angedeutet, eine besondere Ausführung für die Ableitung der Rauchgase dadurch gebildet werden, daß der zwischen der Trommel und dem Siederaum befindliche und von den Steig- und Fallrohren eingenommene Raum nach außen durch einen Blechmantel oder ähnlichen Elementen rauchgasdicht abgeschlossen ist und an diesen Abschluß ein Rauchgasabzug seitlich angeordnet wird. Es ist weiter oben darauf hingewiesen, daß diese Lösung keineswegs die einzige ist, die unter die Erfindung fällt. Doch stellt sie in Anlehnung an die bisher bewähr-