DE402418C - Pipe preheater for locomotive and other boilers - Google Patents

Description

Röhrenvorwärmer für Lokomotiv- und andere Kessel. Die Erfindung betrifft einen Vorwärmer für Lokomotiv- und andere Kessel mit einem wagerecht angeordneten und innerhalb des vorzuwärmenden Wassers befindlichen, von einem Gehäuse umschlossenen Röhrenbündel, welches unterhalb des Wassertenders gelagert ist, so daß dem Vorwärmer das Speisewasser selbsttätig zufließt.Tube preheaters for locomotive and other boilers. The invention relates to a preheater for locomotive and other boilers with a horizontally arranged one and located within the water to be preheated, enclosed by a housing Tube bundle, which is stored below the water tender, so that the preheater the feed water flows in automatically.

Vorwärmer dieser Art mußten ein oben geschlossenes Gehäuse erhalten, um das Austreten des Speisewassers unter dem Druck der Wassersäule der Tenderzuleitung zu verhindern. Infolgedessen kannte sich innerhalb des Vorwärmers Dampf ansammeln. Es bestand die Möglichkeit der Überdruckbildung innerhalb des Vorwärmers, so daß dieser entsprechend widerstandsfähig bzw. druckfest ausgeführt werden mußte. Der in dem Vorwärmer sich bildende und in ihm eingeschlossene Dampf verhinderte den Eintritt des kalten Speisewassers durch das natürliche Gefälle vom Tender her und machte es möglich, innerhalb des Vorwärmers Luft, Kohlensäure und andere Gase, welche zu Anfressungen des Vorwärmers und des Kessels führen, innerhalb des Vorwärmers aus dem Wasser zu entfernen.Preheaters of this type had to have a housing closed at the top, around the discharge of the feed water under the pressure of the water column of the tender feed line to prevent. As a result, steam could accumulate inside the preheater. There was the possibility of overpressure formation within the preheater, so that this had to be made correspondingly resistant or pressure-resistant. Of the Steam forming and trapped in the preheater prevented this Entry of the cold feed water through the natural gradient from the tender and made it possible to have air, carbonic acid and other gases inside the preheater lead to pitting of the preheater and the boiler inside the preheater remove from the water.

Zur Vermeidung des Übelstandes ist der Vorwärmer erfindungsgemäß an der höchsten Stelle seines Gehäuses mit einem Rohr o. dgl. ausgestattet, das den Vorwärmer ständig mit der Außenluft verbindet. Das oben offene Rohr ist dabei mindestens so hoch zu führen, daß sich in ihm der gleiche Wasserstand wie in dem Tender einstellen kann.According to the invention, the preheater is on to avoid the inconvenience the highest point of its housing with a pipe o. The like. Equipped that the Constantly connects the preheater with the outside air. The tube that is open at the top is at least to lead so high that the water level in it is the same as in the tender can.

Diese Einrichtung läßt den gesamten im Vorwärmer etwa entstehenden Dampf sowie die in dem Wasser enthaltene Luft und andere Gase nach Maßgabe ihrer Entstehung sogleich entweichen; die erwähnten Übelstände werden dadurch vermieden, und es wird weiter unmöglich gemacht, daß das Wasser inl Vorwärmer über Siedetemperatur kommt.This facility leaves the entire amount in the preheater generated Steam as well as the air and other gases contained in the water according to their Emergence escape immediately; the evils mentioned become through this avoided, and it is further made impossible that the water inl preheater over Boiling temperature comes.

Die Unmöglichkeit der Überschreitung der Siedetemperatur läßt es im Interesse der Wärmewirtschaft zweckmäßig erscheinen, die Heizdampfzuführung zum Vorwärmer so zu regeln, daß nur so viel Dampf eintritt, wie jeweils zur Vorwärmung bis zu der gewünschten Höchsttemperatur erforderlich ist. Hieraus folgt, daß der Dampfzutritt durch einen Regler beherrscht wird, der sich nach der Wassertemperatur und dem hieraus unmittelbar folgenden Dampfverbrauch selbsttätig einstellt.The impossibility of exceeding the boiling temperature leaves it in the In the interest of the heating industry, the heating steam supply to the To regulate the preheater so that only as much steam enters as in each case for preheating up to the desired maximum temperature is required. It follows that the Steam access is controlled by a regulator, which depends on the water temperature and automatically adjusts the steam consumption that follows immediately.

Der Regler steht unter der Wirkung sowohl des Druckes des Heizdampfes vor dem Regler wie auch des Druckes des Heizdampfes im Innern des Röhrenbündels, wobei das Auslaßende des letzteren frei offen ist, so daß in dem Bündel ein konstanter Druck von möglichst geringer Höhe besteht.The regulator is under the effect of both the pressure of the heating steam in front of the regulator as well as the pressure of the heating steam inside the tube bundle, the outlet end of the latter being freely open so that there is a constant in the bundle The lowest possible pressure exists.

Andere Sonderheiten der Erfindung sind in der folgenden, an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung gegebenen Beschreibung erläutert.Other peculiarities of the invention are in the following, with reference to the Embodiment of the drawing given description explained.

Auf der Zeichnung zeigt Abb. x das Schema der Vorwärmeanlage, während Abb. 2 und 3 den Regler in einem senkrechten Längsschnitt und in einem Grundriß bzw. wagerechten Längsschnitt zeigen.On the drawing, Fig. X shows the scheme of the preheating system, while Fig. 2 and 3 the controller in a vertical longitudinal section and in a plan or show a horizontal longitudinal section.

.Gemäß Abb. i besteht der Vorwärmer aus einem rechtwinkligen Blechgehäuse i, dessen Abmessungen sich nach dem verfügbaren Raum richten und in dessen Innerem ein Röhrenbündel 2 wagerecht gelagert ist, welches in eine vordere Dampfkammer 3 und in eine hintere Dampfkammer4 einmündet. Die Dampfkammern 3 und q. sind glockenförmig und mit gegeneinander versetzten Unterteilungen in bekannter Weise so ausgestattet, daß der Dampf nach einer Schlangenlinie die Röhren des Bündels durchströmt und sich infolgedessen allmählich niederschlägt. Die durch die Kondensation entstehendeLuftverdünnung bewirkt, daß der Dampf die Röhren mit einer solchen Geschwindigkeit durchströmt, welche den besten Wärmeaustausch ermöglicht. Die Abmessungen und Strömungsverhältnisse lassen sich so bestimmen, daß dem Dampf bis zu seinem vollkommenen Niederschlagen die gesamte ausnutzbare Wärme entzogen wird..As shown in Fig. I, the preheater consists of a right-angled sheet metal housing i, the dimensions of which depend on the space available and inside it a tube bundle 2 is mounted horizontally, which in a front steam chamber 3 and opens into a rear steam chamber 4. The steam chambers 3 and q. are bell-shaped and equipped with staggered subdivisions in a known way so that that the steam flows in a serpentine line through the tubes of the bundle and itself as a result, it gradually precipitates. The air dilution caused by condensation causes the steam to flow through the tubes at such a speed which enables the best heat exchange. The dimensions and flow conditions can be determined so that the steam until it is completely precipitated the entire usable heat is withdrawn.

Das kalte Speisewasser wird am unteren Teil des Gehäuses i bei 22 eingeführt, d. h. in der Nähe der Ableitung 5 für das Kondenswasser; auch hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes innerhalb des Röhrenbündels günstig beeinflußt.The cold feed water is at the lower part of the housing i at 22 introduced, d. H. in the vicinity of the discharge line 5 for the condensation water; also because of this the flow velocity of the steam within the tube bundle is favorable influenced.

Die Entnahme des erwärmten Speisewassers erfolgt am oberen Teil des Behälters i in der Nähe der Dampfeintrittsstelle ii; Dampf .und Wasser bewegen sich innerhalb des Vorwärmers demnach im Gegenstrom.The heated feed water is withdrawn from the upper part of the Container i in the vicinity of the steam entry point ii; Steam and water move inside the preheater, therefore, in countercurrent.

Das Rohr 13 setzt das Vorwärmergehäuse i mit der Außenluft in Verbindung, wodurch nicht nur die Luft, welche die Vollfüllung des Gehäuses i verhindern könnte, sondern gleichzeitig auch Kohlensäure, die infolge der Vorwärmung aus dem Wasser getrieben wird, zugleich mit der Luft entweichen läßt, wodurch in hohem Maße Anfressungen des Blechgehäuses vorgebeugt wird.The pipe 13 connects the preheater housing i with the outside air, whereby not only the air, which could prevent the full filling of the housing i, but at the same time also carbonic acid, which as a result of the preheating of the water is driven, can escape at the same time as the air, causing a high degree of pitting of the sheet metal housing is prevented.

Das Rohr ist zweckmäßig so auszubilden, daß eine Dampfmenge, die sich in dem Gehäuse i etwa bildet, möglichst widerstandslos in die Außenluft gelangen kann, ohne die in dem Rohr stehende Wassersäule anheben zu müssen.The pipe is expediently designed so that an amount of steam that is forms in the housing i, get into the outside air with as little resistance as possible can without having to lift the column of water standing in the pipe.

Gemäß Abb. i besteht die Einrichtung aus einem Rohr 33 von entsprechendem Querschnitt, welches das Rohr 13 umgibt; dabei ist das Rohr 13 selbst über einem geeigneten Teil seiner Länge hin mit Löchern 37 ausgestattet.According to Fig. I, the device consists of a tube 33 of the appropriate Cross section surrounding the tube 13; the tube 13 itself is above one equipped with holes 37 towards a suitable part of its length.

Da der Tender 35 und die Rohre 13 und 33 durch Vermittlung des Behälters i und des Verbindungsrohres 2z kommunizierende Röhren bilden, so steht die Flüssigkeit über dem Gehäuse i entsprechend dem jeweiligen Wasserspiegel A, B im Tender 35 und C, D im Rohr 33.Since the tender 35 and the pipes 13 and 33 form communicating pipes through the intermediary of the container i and the connecting pipe 2z, the liquid is above the housing i corresponding to the respective water level A, B in the tender 35 and C, D in the pipe 33.

Wenn nun im Vorwärmer die Temperatur einmal ioo ° übersteigen und sich in seinem oberen Teil zwischen den Ebenen a - b -und c-d ein Dampfkissen bilden sollte, so würde die Dampfspannung das Wasser im Rohr 13 über" die Ebene C -D hinausheben, sofern nicht das Rohri; durchlocht wäre; gegebenenfalls würde das Wasser im Rohr i3 bis zu der Ebene G-H, d. h. bis über die Oberkante des Tenders 35, gehoben werden können, und es würde auch in dem Tender selbst eine entsprechende Erhöhung des Wasserspiegels eintreten können.If, in the preheater the temperature even exceed ioo ° and in its upper part between the planes a - should form b -and cd a vapor cushion, the vapor pressure would the water in the pipe 13 through "the plane C-D also lift, not provided the pipe would be perforated; if necessary, the water in pipe i3 would be able to be lifted up to level GH, ie above the upper edge of tender 35, and a corresponding increase in the water level could also occur in the tender itself.

Infolge der Lochungen 37 im Rohr 13 kann aber etwa auftretender Dampf sich immer sogleich verteilen und in den größeren Rohrkörper 33 übertreten, und so wird ständig der innerhalb des Vorwärmergehäuses i herrschende Druck entsprechend der Wassersäulenhöhe lz praktisch konstant bleiben; wenn eine größere Dampfblase beim Entweichen aus dem Gehäuse das Wasser innerhalb des Rohres 13 einmal anheben i 'sollte, so verteilt sich dieses durch dieLochungen nach dem Rohr 33 hin, während gleichzeitig aus diesem Wasser wieder in das Rohr 13 zurückfließt, so daß praktisch immer der Wasserstand A; B-C, D erhalten bleibt.As a result of the perforations 37 in the pipe 13, however, any steam that occurs can always be distributed immediately and pass into the larger pipe body 33, and so the pressure prevailing within the preheater housing i will always remain practically constant according to the water column height lz; if a larger steam bubble should lift the water inside the pipe 13 once i 'when it escapes from the housing, it is distributed through the perforations towards the pipe 33, while at the same time this water flows back into the pipe 13, so that practically always the Water level A; BC, D is preserved.

Die erläuterte ständige Verbindung des Vor-' Wärmers mit der Außenluft verhindert praktisch, daß die Wassertemperatur über ioo° ' hinaus steigt. Wenn aber das Wasser auf ioo °, also zum Sieden käme, dann würde der Heizdampf tatsächlich unausgenutzt, also zwecklos, das Rohrbündel weiter durchströmen und die Wassertemperatur gleichfalls zwecklos auf dieser Höhe erhalten.The explained permanent connection of the preheater with the outside air practically prevents the water temperature from rising above 100 °. If but the water would boil to 100 °, then the would Heating steam actually unused, i.e. pointless, continue to flow through the tube bundle and Keeping the water temperature at this altitude also uselessly.

Um das sicher zu verhindern, wird die Zuströmung des Dampfes zum Vorwärmer durch einen in Abb. i bei 36 angedeuteten Regler beherrscht, welcher selbsttätig die Menge des zuströmenden Dampfes bestimmt, und zwar nach der Menge des in gegebener Zeit zu erwärmenden Wassers und nach der Temperatur, auf welches dieses Wasser gebracht werden soll, wobei diese Temperatur dicht an der Siedetemperatur, jedoch naturgemäß etwas unterhalb von ihr zu liegen hat.To prevent this from happening, the steam flows into the preheater controlled by a controller indicated at 36 in Fig. i, which is automatic the amount of steam flowing in is determined by the amount of steam given in Time to heat water and according to the temperature to which this water is brought should be, this temperature close to the boiling point, but naturally has something to lie below her.

Dieser Regler besteht gemäß Abb. 2 und 3 aus einem Kolbenschieber 24, der mit einem Einstellkolben 25 starr verbunden ist. Der so gebildete Doppelkolben bewegt sich in dem durchbrochenen Zylinderkörper 26. Die Oberfläche des Kolbens 25 ist dem Einfluß des über 28 zum Vorwärmer strömenden Dampfes unmittelbar ausgesetzt, sie wird von dem Dampf belastet. Die untere Kolbenfläche 29 steht durch den offenen Stutzen 30 mit der Außenluft in Verbindung und ruht im übrigen auf einer einstellbaren Feder 3r, welche das Gewicht des Doppelkolbens ausgleicht.According to FIGS. 2 and 3, this regulator consists of a piston valve 24 which is rigidly connected to an adjusting piston 25. The double piston formed in this way moves in the perforated cylinder body 26. The surface of the piston 25 is directly exposed to the influence of the steam flowing to the preheater via 28; it is loaded by the steam. The lower piston surface 29 is in communication with the outside air through the open connection piece 30 and, moreover, rests on an adjustable spring 3r, which compensates for the weight of the double piston.

Sobald die Temperatur annähernd ioo ° im Vorwärmer erreicht, steigt der Druck in der Dampfleitung 28, und diese Druckerhöhung bewirkt an der Fläche 27 eine Abwärtsbewegung des Kolbens gegen den Widerstand der Feder 31; hierbei drosselt der Kolbenschieber 24 den Dampfdurchgang an den Schlitzen 32 des Gehäuses 26.As soon as the temperature reaches almost 100 ° in the preheater, it rises the pressure in the steam line 28, and this pressure increase causes on the surface 27 a downward movement of the piston against the resistance of the spring 31; this throttles the piston valve 24 allows the steam passage at the slots 32 of the housing 26.

Wenn die Temperatur im Vorwärmer fällt, beispielsweise wenn bei großem Bedarf an Speisewasser der Zutritt kalten Wassers zum Vorwärmer zunimmt, so vermindert sich der Druck in dem Röhrenbündel und in der Dampfleitung 28, die Feder 3 i hebt dann den Koll en an, so daß der Schieber 24 die Schlitze 32 entsprechend mehr öffnet und wieder mehr Dampf zum Vorwärmer gelangt.If the temperature in the preheater falls, for example if the inflow of cold water to the preheater increases when there is a great need for feed water, the pressure in the tube bundle and in the steam line 28 decreases, the spring 3 i then lifts the collar so that the Slide 24 opens the slots 32 more accordingly and more steam reaches the preheater again.

Der Druck im Innern des Röhrenbündels bleibt konstant auf einem Wert, der durch die Einstellung der Feder 31 sich verschieden bestimmen läßt.The pressure inside the tube bundle remains constant at a value which can be determined in different ways by adjusting the spring 31.

Die Abführung des Kondenswassers aus dem Vorwärmer bei 5 kann frei erfolgen, es ist keinerlei Überdruck im Röhrenbündel notwendig, welcher die freie Dampfströmung in den Röhren er: chweren würde. Man erhält eine vorzügliche Heizwirkung, da der \Ä ärmeaustauch von der Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes innerhalb des Röhrenbündels in erheblichem Maße abhängig ist. Der erläuterte Vorwärmer ist imstande, in 3 bis 4 Minuten eine Wassermenge, die um mehr als io Prozent größer als die maximale Menge der vom Kessel in derselben Zeit zu verdampfenden Wassermenge ist, auf cgo l.is 98' zu erwärmen und hierzu eine verhältnismäßig nur sehr kleine Menge des Gesamtauspuffdampfes zu verbrauchen; diese an sich veränderliche Dampfmenge bleibt immer unter der gesamten Auspuffmenge, die bei unmittelbarer Beheizung des Vorwärmers durch den strömenden Auspuffdampf erforderlich sein würde.The condensation water can be discharged from the preheater at 5 freely; no overpressure whatsoever is necessary in the tube bundle, which would hinder the free flow of steam in the tubes. An excellent heating effect is obtained because the heat exchange depends to a considerable extent on the flow velocity of the steam within the tube bundle. The preheater explained is able in 3 to 4 minutes to heat an amount of water that is more than 10 percent greater than the maximum amount of water to be evaporated by the boiler in the same time to cgo l.is 98 ' and only a relatively small amount to consume a very small amount of total exhaust steam; this variable amount of steam always remains below the total amount of exhaust that would be required if the preheater were directly heated by the flowing exhaust steam.

Die sehr schnelle Temperaturerhöhung des Speisewassers hat eine wirkungsvolle Kesselsteinausiüllung zur Folge.The very rapid increase in the temperature of the feed water is effective Limescale filling result.

Die Kesselsteinausscheidung sowie die zuverlässige Entfernung der Luft und der Kohlensäure aus dem Speisewasser verhindern sehr wirkungsvoll den Kesselsteinansat z und die Anfressungen und verbessern denWirkung=grad.The limescale precipitation as well as the reliable removal of the Air and the carbon dioxide from the feed water very effectively prevent the build-up of scale z and the corrugations and improve the effect = degree.

Claims (4)

PATENT-ANSPRÜCHR: i. Röhrenvorwärmer für Lokomotiv- und andere Kessel, dessen Gehäuse ein Heizröhrenbündel enthält und tiefer als der Speisewasserbehälter gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmergehäuse (i) an seiner höchsten Stelle mit einem Steigrohr (13) versehen ist, welches das Gehäuseinnere in ständiger Verbindung mit der Außenluft hält. PATENT CLAIMS: i. Tube preheaters for locomotive and other boilers, the housing of which contains a bundle of heating tubes and is deeper than the feedwater tank is mounted, characterized in that the preheater housing (i) at its highest Place is provided with a riser pipe (13), which the inside of the housing in constant Maintains connection with the outside air. 2. Vorwärmer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (13) an seinem Umfang mit Offnungen (37) versehen ist und von einem zweiten Rohr (33) umgeben ist, wobei die oberen Enden beider Rohre oberhalb des höchsten Wasserspiegels liegen, den das Wasser in dem Speisewasserbehälter erreichen kann. ;. 2. Preheater according to claim i, characterized in that that the riser pipe (13) is provided on its periphery with openings (37) and of a second tube (33) is surrounded with the upper ends of both tubes above the highest water level that the water in the feedwater tank can reach can. ;. Vorwärmer nach Anspruch i mit einem dem Röhrenbündel vorgeschalteten Regler, da:lurch gekennzeichnet, daß der Regler beeinflußt wird sowohl durch den Druck des Heizdampfes vor ihm wie auch durch den Druck dieses Dampfes im Innern des Röhrenbündels und das Auslaßende des Röhrenbündels frei offen ist, so daß in dem Röhrenbündel ein gleichmäßiger Druck von möglichst geringer Höhe besteht. Preheater according to claim i with a regulator connected upstream of the tube bundle, da: l characterized by the fact that the regulator is influenced both by the pressure of the Heating steam in front of him as well as by the pressure of this steam inside the tube bundle and the outlet end of the tube bundle is freely open so that it is in the tube bundle there is an even pressure of the lowest possible height. 4. Vorwärmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler in an sich bekannter Art mit einem entlasteten Schieber ausgestattet ist, dessen Einstellkolben mit seiner Innenfläche sich in dem Strömungswege des Heizdampfes befindet.4. preheater according to claim 3, characterized in that the controller is relieved in a known manner with a Slide is equipped, the adjusting piston with its inner surface in the flow paths of the heating steam is located.