DE1426648B2 - Schnelldampferzeuger - Google Patents

Description

Die heißen Verbrennungsgase, die durch die Verbrennungsvorrichtung 11 erzeugt werden, werden in die Mittelöffnung 30 der Wasserrohrbündel eingeleitet und radial nach auswärts getrieben, um quer über die Oberflächen der Wasserrohrbündel entgegen der Wasserströmung in den Bündeln in die Heizgassammellcammer 28 und anschließend in den Abzug 29 zu strömen.

Um die Kapazität des Schnelldampferzeugers zu ändern, ist es nur notwendig, Bündel bzw. Wendeln hinzuzufügen oder fortzunehmen und die Größe des Gehäuses und den Brenner oder die Verbrennungsvorrichtung zu ändern. Ferner kann eine größere oder kleinere Wendelgröße vorgesehen sein, aber es werden immer nur gleich große Wendeln in einer Reihe benützt, wenn mehr als ein Bündel in einem Schnelldampferzeuger benutzt wird. Die Wendeln oder Bündel 14, IS, 16 und 17 sind so konstruiert, daß sie ineinander geschachtelt werden können, so daß eine im wesentlichen kontinuierliche Wärmeaustauscheroberfläche vorgesehen ist. Ferner sind diese Wendeln oder Bündel parallel zu den Sammlern und Verteilern geschaltet.

Die Verbrennungsvorrichtung 11 umfaßt ein Gehäuse 31, worin eine Feuerbüchse 32 angebracht ist, die eine Brennkammer 33 bildet. Die Brennkammer ist an einem Ende durch eine Wand 34 geschlossen, die einen Brenner 35 enthält, der in der Mitte derselben angebracht ist, aim die Heizgase zu erzeugen. Das andere Ende der Feuerbüchse 32 ist mit einer Drossel 36 versehen, die eine Drosselöffnung 37 bildet, durch welche die heißen Verbrennungsgase aus der Brennkammer 33 abgegeben werden. Eine ringförmige Kammer 38 umgibt die Feuerbüchse 32 und steht mit einem Gebläse 39 in Verbindung, welches die Luft in die Kammer bläst und sie durch Öffnungen rund um den Brenner 35 treibt, um die Verbrennung in der Brennkammer 33 zu verbessern und die Heizgase mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch die Wendel 14,15,16 und 17 zu treiben.

Aus den Fig. 2 bis 7 ist ersichtlich, daß jedes Wasserrohrbündel in der Gestalt und Größe identisch ist, wodurch sie aneinanderpassen, wenn sie, wie in F i g. 2 gezeigt ist, vereinigt werden, um eine größere Wärmeaustauscheroberfläche zu schaffen. Jedes Bündel besteht aus einem fortlaufenden Rohr, wobei die Rohre der verschiedenen Lagen zueinander »auf Lücke« stehen, wobei das ringförmig geformte Bündel einen rechtwinkligen Querschnitt hat. Ferner ist das Rohr so gewickelt, daß der Einlaß sich an dem Außendurchmesser befindet, während der Auslaß sich am Innendurchmesser befindet.

Die Bündel sind axial aufeinander ausgerichtet, wenn, wie in F i g. 2 gezeigt ist, mehrere hintereinandergeschaltet sind. Die Bündel sind, wie dargestellt, so gewickelt, daß sie eine dreireihige, siebenlagige Einheit bilden, worin die Rohre jeder Reihe und Lage miteinander so gestaffelt sind, daß sinusförmige Heizgaswege zwischen den einzelnen Rohren bestimmt sind.

Da die Bündel so konstruiert sind, daß ein Bündel sich mit einem anderen in der besonderen, in F i g. 2 gezeigten Weise ineinanderschachtelt, ist es nicht notwendig, irgendwelchen feuerfesten Stoff zwischen den Wendeln vorzusehen. Dementsprechend ist die benutzbare Heizoberfläche sehr hoch, und es ist ein niedriges Heizoberflächen- zu Leistungsverhältnis erreichbar. Obwohl die dargestellte Ausführung drei Reihen und sieben Lagen von Rohren zeigt, können andere Ausführungen mit anderen Kapazitäten gemäß der Erfindung benutzt werden.

Der rechtwinklige Querschnitt der Wendel oder des Bündels, wie er in F i g. 5 gezeigt ist, sorgt für

ίο eine gleichmäßige Erhitzung durch jedes Bündel, regt die wirksame Heizgasströmung an und verringert die unbenutzte Heizoberfläche auf ein Minimum.

Die gestaffelten Reihen von Rohren oder Windungen werden durch Blockabstandshalter 40 in F i g. 6 und 7 getrennt und in dem richtigen Verhältnis zueinander gehalten.

Obwohl eine beliebige Anzahl von Abstandshaltern zwischen jeder Reihe von Rohren über den Umfang verteilt angeordnet sein kann, ist ersichtlich, daß eine Trennung auch durch Benutzung von drei Abstandshaltern zwischen den Rohren jeder Reihe erzielt wird. Wie insbesondere in Fig. 7 zu sehen" ist, sind die Abstandshalter 40 an die benachbarten· Rohre geschweißt. Vorzugsweise ist jedes Rohrbündel schmal und hoch, so daß, wenn eines gegen das andere zur Anlage gebracht wird, diese der Flamme oder den Heizgasen die gleiche Angriffsfläche bieten.

Die Wärmeaustauschfähigkeit des Heizgases wird

durch allmähliche Abnahme des Zwischenraumes zwischen den benachbarten Lagen von Rohren in einer Wendel oder einem Bündel erhöht, wodurch die Gesamtleistungsfähigkeit des Bündels zunimmt. Dies wird durch Anbringung sinusförmiger Abstandshalter 41, 42, 43, 44, 45 und 46 zwischen jeder Lage von Rohren erreicht, die auf der Innenseite des Rohrbündels jeweils größer sind als diejenigen, die in der Nähe des Außendurchmessers angeordnet sind, um so eine Abnahme des Zwischenraumes zwischen den Rohrschichten an der Außenseite zu bewirken.

Die sinusförmigen Abstandshalter 41 bis 46 werden allmählich dünner, um den Zwischenraum zwischen den Rohrlagen von innen nach außen zu verringern. Die Verbrennungsgase sind an dem Außendurchmesser jeder Wendel viel kühler als an dem Innendurchmesser und daher sind, um den größten Nutzen aus den Gasen zu erhalten, die Außenrohrlagen oder Schichten dichter im Abstand zueinander angeordnet, um die Heizgasbahn zu verringern und die Geschwindigkeit der Gase sowie die Reynoldsche Zahl in der- Nähe des Außendurchmessers zu erhöhen. Eine Zunahme im Wärmeübertragungsgrad wird durch die Zunahme der Gasgeschwindigkeit und der Reynoldschen Zahl bewirkt. Auf diese Weise ist die maximale konvektive übertragung, die in den äußeren Rohrschichten des Bündels möglich ist, mit der vorliegenden Erfindung geschaffen.

Die Erfindung sieht einen Schnelldampferzeuger vor, der eine Wendel-Konstruktion aufweist, die es ermöglicht, viele Größen aus einer kleinen Anzahl von verschiedenen Wendeln herzustellen, die eine große Heizoberfläche mit einem geringen Heizoberflächen- zu Leistungsverhältnis haben, so daß ein hoher Wirkungsgrad und ein gedrungener Apparat vorgesehen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 ^: ■■■·■· 2

chen Bauelementen aufgebaut werden, um ihn den

Patentanspruch: jeweiligen Betriebsverhältnissen auf einfache Weise

anpassen zu können und eine große Lagerhaltung

Schnelldampferzeuger mit mehreren ringförmig von verschiedenen Rohrpaketen zu vermeiden. Dabei geformten Wasserrohrbündeln, die von den 5 soll gleichzeitig sichergestellt werden, daß die Heiz-Rauchgasen von innen nach außen durchströmt gasgeschwindigkeit am Austritt aus den Rohrbündeln werden, mit einer als Vorkammer ausgebildeten mit Rücksicht auf einen guten Wärmeübergang geBrennkammer sowie den zugehörigen Verteilern, genüber dem Eintritt erhalten bleibt bzw. sogar noch Sammlern und Verbindungsleitungen, wobei die vergrößert werden kann. Die Heizflächenbündel solgleichgestalteten Wasserrohrbündel wasserseitig ίο len dabei eine solche Form aufweisen, daß es mögparallel geschaltet und axial hintereinander an- lieh ist, ohne Änderung der Heizflächenbündel diese geordnet sind, und jeweils aus einer Rohrspirale unmittelbar nebeneinander anzuordnen,
bestehen, die eine Mehrzahl von benachbarten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geReihen und Lagen eines Rohres aufweist, da- löst, daß die Rohre einer Reihe bzw. Lage gegenüber durch gekennzeichnet, daß die Rohre 15 den Rohren der benachbarten Reihe bzw. Lage auf einer Reihe bzw. Lage gegenüber den Rohren der Lücke stehen und der radiale Abstand der Lagen mit benachbarten Reihe bzw. Lage auf Lücke stehen zunehmendem Radius der Rohrspirale abnimmt,
und der radiale Abstand der Lagen mit zuneh- Da die Rohre innerhalb eines Wasserrohrbündels

mendem Radius der Rohrspirale abnimmt. zueinander auf Lücke stehen und der Abstand zwi-

20 sehen den einzelnen Rohrlagen nach außen hin abnimmt, wird es möglich, bei gleicher Gestaltung der Wasserrohrbündel — diese weisen rechteckförmigen Querschnitt auf — den Heizgasdurchtritt rjach außen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnell- hin abnehmen zu lassen, so daß trotz gleicher Baudampferzeuger mit mehreren ringförmig geformten 25 form der Rohrbündel nach außen hin eine größere Wasserrohrbündeln, die von den Rauchgasen von in- Heizgasgeschwindigkeit auftreten kann,
nen nach außen durchströmt werden, mit einer als In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der

Vorkammer ausgebildeten Brennkammer sowie den Erfindung gezeigt. Darin ist

zugehörigen Verteilern, Sammlern und Verbindungs- F i g. 1 eine schematische Ansicht eines erfin-

leitungen, wobei die gleichgestalteten Wasserrohr- 3° dungsgemäßen Schnelldampferzeugers,
bündel wasserseitig parallel geschaltet und axial hin- F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des wesent-

tereinander angeordnet sind, und jeweils aus einer liehen Teils des Schnelldampferzeugers,
Rohrspirale bestehen, die eine Mehrzahl von benach- F i g. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische

barten Reihen und Lagen eines Rohres aufweist. Ansicht der Wasserrohrbündel nach der vorliegenden

Die deutsche Patentschrift 308 397 zeigt einen der- 35 Erfindung,

artigen Schnelldampferzeuger, bei dem zwei im we- F i g. 4 eine Schnittansicht nach Linie 4-4 der

sentlichen gleichgestaltete ringförmige Wasserrohr- Fig. 3,

bündel axial hintereinander angeordnet sind, die je- F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen

weils aus einer Rohrspirale bestehen und deren be- Teil eines Wasserrohrbündels,

nachbarte Reihen und Lagen sowohl in axialer als 4° F i g. 6 eine Ansicht eines Wasserrohrbündels nach auch in radialer Richtung stets den gleichen Ab- der Erfindung und

stand voneinander haben. Da beim Hindurchströmen F i g. 7 eine Schnittansicht nach Linie 7-7 der

der Heizgase durch die Wasserrohrbündel das spezi- F i g. 6.

fische Volumen der Heizgase infolge der zunehmen- In den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1 ist

den Abkühlung abnimmt, tritt bei dieser Ausbildung 45 ein Schnelldampferzeuger nach der Erfindung dargeder Wasserrohrbündel der Nachteil auf, daß die Strö- stellt, der einen Wärmeaustauscher 10 enthält, eine mungsgeschwindigkeit von innen nach außen sich Verbrennungsvorrichtung 11 sowie einen Wasserabverkleinert. Infolge der damit verbundenen geringeren scheider 12. Wasser, welches durch den Wärmeaus-Turbulenz bei radial weiter außen liegenden Teilen tauscher 10 zirkuliert, wird in der Temperatur durch des Wasserrohrbündels ist der Wärmeübergang dort 5° die heißen Gase aus der Verbrennungsvorrichtung verringert und somit der Wirkungsgrad des Schnell- erhöht, und der Dampf und das Wasser aus dem dampferzeugers geringer als es tatsächlich möglich Wärmeaustauscher werden in dem Wasserabscheiwäre. der 12 getrennt. Beide, die Verbrennungsvorrich-

Aus der britischen Patentschrift 890 406 ist ein tung und die Trommel verlaufen horizontal.
Schnelldampferzeuger bekannt, bei dem die ringför- 55 Der Wärmeaustauscher 10 enthält ein Gehäuse 13, migen Wasserrohrbündel teilweise in Richtung des welches eine Mehrzahl von Wasserrohrbündeln 14, strömenden Heizgases konisch abnehmenden Strö- 15, 16 und 17 einschließt, die so angeordnet sind, mungsquerschnitt haben, so daß trotz abnehmenden daß eine fortlaufende Wärmeaustauschoberfläche spezifischen Volumens der Abgase die Strömungsge- vorgesehen wird. Die Wendeln der Wasserrohrbünschwindigkeit nicht verkleinert wird. Bei dieser Aus- 60 del sind ringförmig gestaltet und mit Einlassen 14 a, gestaltung der Wasserrohrbündel ist zwar der Wärme- 15 α, 16 α und 17 α sowie mit Auslässen 14 b, 15 b, Übergang verbessert, die einzelnen Wasserrohrbündel 16 b und 17 b versehen. Alle Einlasse sind mit einem können jedoch nicht zur Schaffung von Schnelldampf- Verteiler 18 verbunden, während alle Auslässe mit erzeugern variabler Größe einfach aneinander ge- einem Sammler 19 verbunden sind,
reiht werden. 65 Das Gehäuse 13 umschließt die Wasserrohrbündel

Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundelie- und definiert mit deren Außenumfang eine Heizgasgende Aufgabe, einen Schnelldampferzeuger zu sammelkammer 28, die ebenfalls ringförmige Gestalt schaffen, dessen Heizflächen baukastenartig aus glei- hat und mit einem Abzug 29 in Verbindung steht.