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Heizrohrüberhitzer. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Heizrohrüberhitzer
mit vor den Heizrohren liegenden, in seitliche Anschlußkammern mündenden Überhitzerkammern.
Es ist bekannt, bei Heizrohrüberhitzern Vorkehrung zu treffen, daß man Sattdampf
und Frischdampf mischen kann. Der den Gegenstand der Erfindung bildende Überhitzer
kann an vorhandenen Kesseln jeder Art angebracht werden, ohne daß sie irgendwie
geändert oder auseinandergenommen zu werden brauchen.
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Der neue Überhitzer besteht aus einer inneren Sattdampfleitung, einer
äußeren Überhitzerdampfkammer, einem an dieser befestigten zylindrischen oder gewellten,
an einem Ende geschlossenen am anderen Ende offenen Überhitzerrohr und einem an
beiden Enden offenen Rohr für den Umlauf des gesättigten Dampfes. Dieses Rohr ist
mit einem Ende an der Sattdampfleitung befestigt, während sein anderes Ende in das
geschlossene Ende des Überhitzerrohres mündet. Dadurch wird der verhältnismäßig
kühle Dampf nach dem heißesten Teile des umschließenden Überhitzerrohres geführt,
so das dessen Temperatur an dieser Stelle verringert wird. Der Querschnitt der Sattdampfleitung
nimmt zweckmäßig von ihrem Einlaß nach ihrem Ende hin ab. Dabei ist dafür gesorgt,
daß gewünschtenfalls eine bestimmte Menge gesättigten Dampfes in den überhitzten
Dampf geleitet werden kann, um dessen Temperatur zu erniedrigen. Die Zeichnung stellt
die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dar. Abb. I ist eine vordere Ansicht
eines mit dem Erfindungsgegenstande ausgestatteten schottischen Schiffskessels bei
entfernter Bekleidung. Abb. 2 zeigt in größerem Maßstabe einen senkrechten Schnitt
durch den oberen Teil der Anordnung nach Linie 2-2 von Abb. I, Abb. 3 in noch größerem
Masstabe einen Querschnitt durch eine Kammer, eine Sattdampfleitung, ein Überhitzerrohr
und ein Umlaufrohr und veranschaulicht zugleich die Lage dieser Teile gegenüber
einem Normalheizrohr; Abb. 4 veranschaulicht einen Schnitt nach Linie 4-4 von Abb.
3, Abb. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. 3, Abb. 6 in vergrößertem Masstabe
einen Schnitt durch die in der Zeichnung rechts gelegene Kammer, denen Sattdampfleitung,
die Auslaßkammer -und das Regelventil zum Einlassen gesättigten Dampfes in den Überhitzer.
Abb. 7 stellt in vergrößertem
Maßstabe einen einzelnen Längsschnitt
nach Linie 7-7 (Abb. 2) durch eine der in Abb. I gezeigten Sattdampfleitung dar.
Abb. 8 ist ein im vergrößertem Maßstabe gezeichneter seitlicher Aufriß eines gewellten
Überhitzerrohres,wobei die Sattdampfleitung, die Kammer und der Anschlußflansch
im Schnitt gezeigt sind. Abb. 9 veranschaulicht einen Längsschnitt der aus Abb.
8 ersichtlichen Teile, das Umlaufrohr und das umschließende, gewellte Überhitzerrohr,
jedoch im Schnitt, Abb. Io einen Schnitt nach Linie Io-Io der Abb.8.
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I bezeichnet den Überhitzer, der an irgendeiner Kesselart, und zwar
einem Land-, Schiffs-, feststehenden oder beweglichen Kessel, z. B. wie dargestellt,
einem schottischen Schiffskessel angebracht werden kann.
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Von dem Hauptdampfventil 3 des Kessels führt ein Rohr 4 zu der Einlaßkammer
5 des Überhitzers. Diese kann beliebig viele Auslässe für den gesättigten Dampf
haben. In der Zeichnung sind drei angegeben.
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Jeder dieser Auslässe führt gesättigten Dampf in eine Sattdampfleitung
6, die zweckmäßig so ausgebildet ist, wie Abb.7 zeigt. Aus dieser Leitung führen
Umlaufrohre 7, die in den umschließenden Überhitzerrohren 8 angeordnet sind. Jedes
Umlaufrohr endigt kurz vor dem geschlossenen Ende Io seines Überhitzerrohres B.
Dadurch wird eine Kammer gebildet, die bewirkt, dass dem heißesten Teile des Überhitzerrohres
verhältnismäßig kühler Sattdampf zugeführt und so an dieser Stelle die Temperatur
herabgesetzt wird.
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Das Umlaufrohr 7 wird in dem Überhitzerrohr 8 durch radiale Ansätze
II gleichachsig gehalten. Das umschließende Rohr 8 wird seinerseits in dem Heizrohr
I2 durch radiale Ansätze I3 zentriert. Die Heizrohre können von beliebiger Größe
sein. Sie brauchen, wenn der Überhitzer angebracht wird, in keiner Weise geändert
zu werden. Das offene linke Ende des in Abb.3 gezeigten Überhitzerrohres 8 ist ausgeweitet
und umgebördelt oder in anderer Weise bei I6 in dem Flansch I7 befestigt. Dieser
ist durch Bolzen oder auf andere Art mit der Kammer I8 für überhitzten Dampf verbunden.
Die Kammer I8 ist zweckmäßig rohrförmig und, wie Abb. I zeigt, aus Teilen I9, 2o,
2I gebildet, um ein bequemes Handhaben und Anordnen zu gestatten und zugleich mehreren
Gruppen von Heizrohren angepaßt werden zu können. Die Leitung 6 ist gleichfalls
zweckmäßig rohrförmig und befindet sich in der Kammer I8, wodurch eine ringförmige
Kammer 48 gebildet wird, die den überhitzten Dampf aufnimmt.
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Damit ein bequemes Einbauen der Anlage und bauliche Einfachheit erzielt
wird, sind die beiden äußeren Kammerteile I9, 2I in gleicher Länge ausgeführt, während
die Länge des Zwischenteiles 2o sich j e nach den Erfordernissen ändert.
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Die drei in der Zeichnung rechts gelegenen Kammerteile 2I sind mit
der Auslaßkammer 22 verbunden. Diese ist mit dem Hauptauslaß 23 versehen, von dem
der überhitzte Dampf der gewünschten Stelle zugeführt wird. Die Einlaßkammer 5 ist
mit einem Entwässerungsrohr 24 ausgestattet, in dem ein Ventil 25 angeordnet ist.
An die Auslaßkammer 22 ist ein Entwässerungsrohr 26 angeschlossen, das mit einem
Ventil 27a versehen ist. Die Rohre 24, 26 gestatten die Entwässerung der zugehörigen
Kammern.
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27 is t ein Umlaufrohr, dessen unteres Ende bei 28 mit dem Boden des
Kessels ver-.Lunden ist.
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In diesem Rohr ist ein Ventil 29 angeordnet. Das obere Ende des Rohres
27 ist bei 30 mit dem unteren Teile der Einlaßkammer verbunden und mit einem Ventil
31 ausgestattet.
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Das Rohr 27 sorgt dafür, daß das Wasser zwischen dem Kesselboden und
der Einlaßkammer 5 umläuft. Der Umlauf kann gewünschtenfalls durch eine Pumpe oder
eine andere Vorrichtung 32 unterstützt werden. In diesem Falle ist ein Saugrohr
33 und ein Druckrohr 34 mit dem Rohr 27 verbunden, wie in dem linken Teil der Abb.
i angedeutet ist. Da die Pumpe 32 o. dgl. nötigenfalls fehlen kann, sind ihr Saugrohr
sowie das Druckrohr punktiert dargestellt.
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35 ist ein Wasserumlaufrohr, das von der Auslaßkammer 22 nach dem
oberen Teil des Kessels führt und mit Ventilen 36, 37 versehen ist.
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Durch Öffnen der zu den Rohren 27, 3 5 gehörigen Ventile kann die
gesamte Überhitzereinheit bis zu der Wasserstandshöhe des Kessels mit Wasser bespült
werden. Dieses ist für den Fall erwünscht, daß bei Inbetriebsetzung des Kessels
Wasser durch die Überhitzerelemente .bewegt werden, soll, um das Dampfaufmachen
zu beschleunigen. Hierzu ist die Hilfspumpe 32 mit dem Saugrohr 27 verLunden, um
gewünschtenfalls den Wasserumlauf zu fördern. Es ist ersichtlich, daß beim Dampfaufmachen
das in dem Überhitzer enthaltene Wasser das Ende io (Abb. 3) des Überhitzerrohres
vor dem Ausbrennen schützt. Sobald in dem Kessel Dampf entsteht, werden .die Ventile
36, 3i von dem Bedienungsmann geschlbssen, die Entwässerungsventile 25, 27 geöffnet.
Dadurch wird der Überhitzer entleert, um dann als solcher zu wirken.
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38 ist ein kleines Hilfsventil, das an dem
Ende einer
der Sattdampfleitungen 6 angebracht ist, und zwar zweckmäßig der mittleeren Leitung
6, wie Abb. I zeigt. Das Ventil 38 hat eine Ventilspindel 39 und eine Regelvorrichtung
4o sowie einen Lagerbügel, der an der äußeren Seite der Auslaßkammer 22 befestigt
ist (Abb. I und 6). Dieses Ventil gestattet, gesättigten Dampf unmittelbar in die
Auslaßkammer zu leiten, ohne daß er die Überhitzerrohre 8 durchströmt. Wird also
die Temperatur des überhitzten Dampfes zu hoch, dann kann sie sofort dadurch verringert
werden, daß in der Auslaßkammer durch Öffnen des Ventils 38 der überhitzte Dampf
mit Sattdampf vermischt wird.
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Aus Abb. I und 6 ist zu ersehen, daß die obere und die untere Sattdampfleitung
6 zweckmäßig in der aus Abb. 7 ersichtlichen Weise ausgebildet sind. Hierzu sind
ihre in der Zeichnung rechts belegenen Enden geschlossen, während die mittlere Leitung
an ihrem rechten Ende offen und mit einem Ventilsitz 4I für ein Ventil 38 (Abb.
6) versehen ist. Seine Ventilspindel 39 wird von einem Führungsring 42 getragen,
während die Sattdampfrohre an ihren Enden von Ringen 49 gehalten werden, die in
Abb. 6 dargestellt, in Abb. I aber weggelassen sind.
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Es kann jede Leitung 6 an ihrem Ende offen und mit einem solchen Ventil
38 ausgestattet sein. Zweckmäßig aber ist, das Ventil 38 an der mittleren
Leitung 6 anzubringen. Die Leitungen 6 sind (zweckmäßig' von ihrem in der Zeichnung
linken Einlaßende nach dem rechten Ende hin verjüngt, wie dies aus den Abb. I und
7 ersichtlich ist. Nach diesen besteht die Leitung 6 aus mehreren Teilen 43, 44,
45, deren Querschnittsfläche von links nach rechts abnimmt. Die benachbarten Enden
dieser Rohre werden bei einem Arbeitsgange der Herstellung oder Leim Einbau aneinander
befestigt.
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46 bezeichnet ein Sicherheitsventil, das an dem oberen Teil der Auslaßkammer
22 angebracht ist, um zu verhindern, daß in dem Überhitzer ein übermäßiger Druck
entsteht.
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Die Anordnung nach den Abb. 8, 9 und Io besitzt eine Kammer I8, eine
Sattdampfleitung 6, ein inneres Umlaufrohr 7 und einen Flansch I7, wie dies für
die vorige Anordnung beschrieben ist, ist jedoch mit einem anders ausgebildeten
Überhitzerrohr 47 versehen. Seine äußere Fläche ist, wie am besten aus Abb. Io folgt,
gewellt. Dies hewirkt einen Gewinn von 4o Prozent an Heizfläche gegenüber einem
vollen Rohre.
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Der gesättigte Dampf strömt von dem Kessel durch den Anschluß 2, das
Ventil 3 und das Hauptdampfrohr 4 in die Einlaßkammer 5, tritt dann in die Sattdampfkammer
6 ein und gelangt durch die Umlaufrohre 7 in die Überhitzerrohre 8. In diesen wird
die Strömungsrichtung umgekehrt. Der Dampf gelangt zwischen der äußeren Seite des
Umlaufrohres und der inneren Seite des Überhitzerrohres zurück in die ringförmige
Kammer 48, die sich zwischen der Sattdampfkammer 6 und der Hauptkammer I8 befindet.
Der für ein Rohrpaar beschriebene Vorgang findet in allen Rohren statt, die sich
nach Abb. I über die ganze Breite des Kessels erstrecken.
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Die Rohre 8 sind in der Mitte der Heizrohre I2 des Kessels angeordnet
und reichen zweckmäßig bis auf etwa I5 cm an das Ende der Heizrohre heran.
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Der Querschnitt der Auslaßöffnung 23 ist wesentlich kleiner als -der
Gesamtquerschnitt der verschiedenen Räume, die der Dampf bei seiner Überhitzung
durchströmen muß. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Dampfes sowie die Zeit zum
Durchströmen des Überhitzers verringert. Diese Anordnung soll dem Dampf reichlich
Zeit lassen, mehr Wärme aufzunehmen.
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Der Überhitzer kann ohne wesentliche Änderungen der Bauart an bereits
fertigen Kesseln angebracht werden, d 'a die Größe .der Heizrohre nicht geändert
zu werden braucht und nicht so viel Platz in der Rauchkammer beansprucht wird, @daß
die Strömung der Verbrennungsgase beeinträchtigt werden könnte.
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Wie aus Abb.2 zu sehen ist, sind die Kammern in der Weise versetzt
angeordnet, daß die Flanschverbindungen 17 zugänglich sind und so jederzeit leicht
entfernt werden können.