DE445152C - Externally heated heating pipes for water tube boilers, superheaters, preheaters, etc. like - Google Patents

Description

Von außen beheizte Heizrohre für Wasserrohrkessel,, Überhitzer, Vorwärmer u. dgl. Es sind bisher Heizrohre mit kreisförmigem inneren Querschnitt für Wasserrohrkessel bekannt geworden, deren äußerer Umriß im Querschnitt insofern von der Kreisform abweicht, als sie entweder zwecks Bildung von dichten Wänden mit Längsrippen versehen sind oder zwecks Schaffung größerer freier Durchgangsquerschnitte zwischen den Rohren elliptischen Querschnitt besitzen, d. h. etwas flachgedrückt sind. Weiterhin sind für Gas-oder Lufterhitzer Heizrohre bekannt geworden, die sowohl außen als innen tropfen- oder linsenförmige Querschnittsbegrenzung aufweisen. Entsprechend deren Herstellungsart durch Länglichdrücken kreisrunder Rohre besitzen solche Heizrohre überall gleiche Wandstärke und sowohl außen als innen gleiche längliche Form. Da bei derartigen Zwecken meist kein innerer Druck vorhanden und sowohl das beheizende als das beheizte Mittel gasförmig ist, erscheint die letztgenannte Ausführungsart angängig.Externally heated heating pipes for water tube boilers, superheaters, preheaters and the like. There are previously heating pipes with a circular inner cross-section for water-tube boilers become known, the outer contour of which in cross section is of the circular shape deviates when they are provided with longitudinal ribs either for the purpose of forming tight walls are or for the purpose of creating larger free passage cross-sections between the pipes have an elliptical cross-section, d. H. are flattened a little. Furthermore are for gas or air heater heating pipes have become known, both outside and inside Have drop-shaped or lenticular cross-sectional limitation. According to their Such heating tubes have such heating tubes that are manufactured by elongating circular tubes The same wall thickness everywhere and the same elongated shape both outside and inside. There for such purposes there is usually no internal pressure and both the heating when the heated medium is gaseous, the latter embodiment appears accessible.

Bei der vorliegenden Neuerung, die Heizrohre, insbesondere für Wasserrohrkessel, Überhitzer, Vorwärmer oder ähnliche unter einem inneren Druck stehende Wärmeaustauscheinrichtungen betrifft, ist ebenfalls von der Kreisform im äußeren Querschnitt abgewichen, indem hierfür mit Rücksicht auf besseren Temperaturausgleich auf der Rücken-oder Schattenseite der bisher üblichen kreisrunden Rohre gegenüber deren Vorderseite in Hinsicht auf die Heizgasstnömung und daher bessere Wärmeübertragung auch auf der Rückseite der Rohre, ferner zwecks Verringerung des Heizgas-Strömungswiderstandes sowie Vermeidung oder Verringerung eines sonst häufigen, isolierenden Rußansatzes auf dem Rohrrücken eine aerodynamisch günstige Form, d. h. Tropfen- oder tropfenähnliche Form gewählt ist. Gegenüber den erwähnten bekannten Ausführungen weist jedoch die Erfindung die Verbesserung auf, daß die innere Querschnittsbegrenzung eine weniger längliche Form als die äußere Querschnittsbegrenzung besitzt. Es ergibt sich dadurch der Fortschritt, daß neben der Erzielung der vorgenannten äußeren heiztechnischen Vorteile die günstigen Eigenschaften des gewöhnlichen Kreisrohres für die in Betracht kommenden Zwecke völlig oder angenähert beibehalten werden, nämlich möglichst gleichmäßige Strömung des beheizten Mittels über den ganzen Rohrquerschnitt mit geringsten inneren Wirbelungen und Widerständen, daher schneller Wasserumlauf, ferner günstige Aufnahme des Innendrucks sowie zwangloser Übergang der Rohrenden in die kreisrunde Form für das Einsetzen in die Sammler. Diese Vorteile erscheinen besonders mit Rücksicht auf die weitere Entwicklung von Hochdruck-Wasserrohrkesseln wichtig.With the present innovation, the heating pipes, especially for water-tube boilers, Superheaters, preheaters or similar heat exchange devices under internal pressure relates, has also deviated from the circular shape in the outer cross-section by for this with regard to better temperature equalization on the back or shadow side the previously usual circular tubes opposite their front side in terms of the Heizgasstnömung and therefore better heat transfer on the back of the Pipes, also for the purpose of reducing the heating gas flow resistance and avoidance or reduction of an otherwise frequent, insulating soot build-up on the back of the pipe an aerodynamically favorable shape, d. H. Drop or drop-like shape selected is. Compared to the known designs mentioned, however, the invention has the Improvement on the fact that the inner cross-section limitation has a less elongated shape than the outer cross-section limitation. This results in the progress that in addition to achieving the aforementioned external heating advantages, the favorable Properties of the ordinary circular tube for the purposes in question be retained completely or approximately, namely as uniform a flow as possible of the heated medium over the entire pipe cross-section with minimal internal eddies and resistances, therefore faster water circulation, furthermore favorable absorption of the internal pressure as well as unconstrained transition of the pipe ends into the circular shape for insertion in the collectors. These advantages appear especially with regard to the further Development of high pressure water tube boilers important.

In der Zeichnung sind in den Abb. i und 2 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.In the drawing are in Figs. I and 2 different embodiments of the invention shown.

In Abb. i besitzt das Rohr im Querschnitt außen reine Tropfenform, während für die innere Begrenzung die bisher übliche Kreisform beibehalten ist. Der eingezeichnete Pfeil bezeichnet die Strömungsrichtung der Heizgase, a die verstärkte Vorderseite des Rohres und b dessen Schwanzende. Die Beibehaltung der Kreisform für die innere Querschnittsbegrenzung hat den Vorteil, daß einerseits das Rohr auch für höchste Drücke geeignet ist" anderseits die Rohrenden für das Einführen in die kreisrunden Bohrungen der Sammler, gegebenenfalls auch zwecks leichteren Biegens der Rohrenden auf kaltem Wege außen in die runde Form c gebracht werden können, indem die vordere Verstärkung a und das Schwanzende b etwa durch Abfräsen entfernt werden. Die innere runde Form gestattet auch ein unmittelbares Anschweißen von kreisrunden Rohrenden für die vorgenannten Zwecke.In Fig. I, the cross-section of the pipe has a pure teardrop shape on the outside, while the previously usual circular shape is retained for the inner boundary. The arrow drawn indicates the direction of flow of the heating gases, a the intensified one Front of the tube and b its tail end. Maintaining the circular shape for the inner cross-sectional limitation has the advantage that on the one hand the pipe also on the other hand, the pipe ends for insertion into the circular bores of the collector, possibly also for the purpose of easier bending the pipe ends can be brought into the round shape c on the outside by cold means, by removing the front reinforcement a and the tail end b, for example by milling will. The inner round shape also allows circular ones to be welded on directly Pipe ends for the aforesaid purposes.

Abb. 2 stellt eine angenäherte Tropfenform dar, die sich aus einem Kreisrohr d und einem damit aus einem Stück bestehenden Keilstück e mit geraden Seiten zusammensetzt. Diese Form ist zwar mit Rücksicht auf die Erzielung der obenerwähnten aerodynamischen und wärmetechnischen Vorteile nicht so günstig als die nach Abb. i, indessen ergibt sich hierbei ein etwas geringeres Gewicht.Fig. 2 shows an approximate teardrop shape that results from a Circular tube d and a wedge e with a straight one thus consisting of one piece Pages composed. This form is with regard to the achievement of the above-mentioned aerodynamic and thermal advantages are not as favorable as those shown in Fig. i, however, this results in a somewhat lower weight.

Bei dem Beispiel nach Abb. 3 ist das Keilstück e zwecks weiterer Gewichtsersparnis auf den Seiten hohl gekrümmt angenommen, allerdings unter weiterer Verschlechterung der aerodynamisch und wärmetechnisch günstigsten Form.In the example according to Fig. 3, the wedge is e for the purpose of further weight savings assumed to be hollow on the sides, but with further deterioration the aerodynamically and thermally most favorable form.

Bei dem Beispiel nach Abb. ¢ ist zwecks weiterer Gewichtsverminderung gegenüber den obengenannten Formen ein hohles Schwanzstück/ angenommen, das etwa gesondert hergestellt und mit einem gewöhnlichen Kreisrohr g. durch genügend breite Schweißstellen h metallisch gut leitend verbunden ist, um die von dem Schwanzstück f aufgenommene Wärme möglichst günstig in das Kreisrohr g einzuleiten und das Schwanzstück/ selbst vor Überhitzung zu bewahren.In the example according to Fig. ¢ is for the purpose of further weight reduction compared to the Above forms a hollow tail piece / assumed, made about separately and with an ordinary circular tube g. through enough wide welds h is metallically well connected to that of the tail piece f to introduce the absorbed heat into the circular tube g as cheaply as possible and the tail piece / to prevent itself from overheating.

Bei dem Beispiel nach Abb. 5 ist die letztgenannte Gefahr bei Erzielung ähnlicher Gewichtsersparnis wie bei dem Beispiel nach Abb..l sicherer dadurch beseitigt, daß die das Schwanzstück des Rohres bildenden Fortsätze i mit dem Kreisrohr g aus einem Stück bestehen, wobei sie etwa nach der strichpunktierten Form i' in offenem Zustand hergestellt und nach dem Ziehen in die Form i zusammengebogen werden. Bei dieser Form kann durch gute - Übergänge zwischen den Fortsätzen i und dem Kreisrohr g ein beliebig günstiger Wärmeübergang von den ersteren erzielt werden. Selbstredend kann auch diese Form aerodynamisch noch günstiger gestaltet werden, indem die Vorderseite des Rohres etwa nach der strichpunktierten Form /z verstärkt wird. Eine solche Verstärkung der Vorderseite hat zugleich den Vorteil, daß diese weniger leicht durchbrennt, was bekanntlich bei kreisrunden Rohren bei den dem Feuer zunächstliegenden Rohren von Wasserrohrkesseln und auch bei hoch beanspruchten Überhitzern häufig der Fall ist.In the example of Fig. 5, the latter risk is when it is achieved similar weight savings as in the example according to Fig. 1 are more reliably eliminated, that the extensions i forming the tail piece of the tube with the circular tube g consist of a piece, with about the dot-dash shape i 'in open State produced and bent together after drawing into the shape i. at this shape can be achieved by good - transitions between the extensions i and the circular tube g any favorable heat transfer from the former can be achieved. Of course this shape can also be made even more aerodynamically favorable by the front of the tube is reinforced approximately according to the dash-dotted form / z. Such reinforcement the front side also has the advantage that it burns through less easily, what is known in the case of circular pipes with the pipes closest to the fire This is often the case with water tube boilers and also with highly stressed superheaters is.

Bei dem Beispiel nach Abb. 6 ist auch die innere Begrenzung des Rohrquerschnitts tropfenförmig angenommen, wodurch zwar bei Anwendung hoher Drücke eine Verstärkung der Rohrwand gegenüber einem Rohr mit kreisrundem inneren Querschnitt erforderlich wird, .jedoch sich eine unmittelbarere Wärmeübertragung an das zu beheizende Mittel auch innerhalb des Schwanzstückes als nach den vorbeschriebenen Rohrformen ergibt. Zwecks Verminderung der Biegungsbeanspruchungen sind hierbei gemäß der Erfindung die Stellen L und m gegenüber der übrigen Rohrwand verstärkt, so daß auch bei- diesem Beispiel die innere Querschnittsbegrenzung eine weniger längliche Form aufweist als die äußere Querschnittsbegrenzung. Die Überführung der Rohrenden in die kreisrunde Form c kann etwa durch Warmpressen erfolgen.In the example according to Fig. 6, the inner limitation of the pipe cross-section is also assumed to be drop-shaped, which means that when high pressures are used, the pipe wall must be reinforced compared to a pipe with a circular inner cross-section, but there is also a more direct heat transfer to the medium to be heated within of the tail piece than according to the pipe shapes described above. In order to reduce the bending stresses, according to the invention, the points L and m are reinforced with respect to the rest of the pipe wall, so that in this example too the inner cross-sectional limitation has a less elongated shape than the outer cross-sectional limitation. The transfer of the pipe ends into the circular shape c can take place, for example, by hot pressing.

Bei dem Beispiel nach Abb. 7 und 8 ist das Schwanzstück dazu benutzt, um eine noch größere Wärmeaufnahmefähigkeit zu erzielen, indem das Schwanzstück it seitlich etwa mit längs der Strömungsrichtung der Gase verlaufenden Rippen o oder Wellen o. dgl. versehen sein.In the example according to Figs. 7 and 8, the tail piece is used to in order to achieve an even greater heat absorption capacity by the tail piece it laterally with ribs or the like running along the direction of flow of the gases or waves o. The like. Be provided.

Außer nach den vorbeschriebenen und dargestellten Formen kann der Erfindungsgedanke noch in vielfach anderer Form ausgeführt werden, ohne daß solche andere Ausführungsarten aus dem Rahmen der Erfindung fallen. So kann z. B. in manchen Fällen es vorteilhaft sein, die Tropfenform der Heizrohre auch unsymmetrisch, d. h. ähnlich wie ein dickes Tragflächenprofil, auszubilden, irn Falle auch eine gewisse seitliche Ablenkung der Heizgase außer der Erzielung der weiter oben genannten Vorteile erreicht werden soll. Ferner kann die Erfindung außer für die Heizrohre von Wasserrohrkesseln auch für solche von überhitzern, Speisewasser- oder Luftvorwärmern und ähnlichen von außen beheizten Wärmeaustauscheinrichtungen verwendet werden.In addition to the forms described and illustrated above, the The idea of the invention can still be carried out in many other forms, without such other embodiments fall outside the scope of the invention. So z. B. in some In some cases it can be advantageous for the drop shape of the heating pipes to be asymmetrical, i.e. H. similar to a thick aerofoil profile, in the case also a certain one lateral deflection of the heating gases in addition to achieving the advantages mentioned above should be achieved. Furthermore, the invention can be used except for the heating pipes of water-tube boilers also for those of superheaters, feed water or air preheaters and the like externally heated heat exchange devices are used.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Von außen beheizte Heizrohre für Wasserrohrkessel, Überhitzer, Vorwärmer und ähnliche unter einem inneren Druck stehendeWärmeaustapscheinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß deren äußerer Querschnittsumriß in der Strömungsrichtung der Heizgase Tropfenform oder tropfenähnliche Form besitzt, während die innere Querschnittsbegrenzung zwecks Erzielung geringerer Strömungswiderstände des beheizten Mittels sowie genügender Festigkeit gegenüber dem inneren Druck eine weniger längliche Form aufweist als die äußere Querschnittsbegrenzung. ?. Eine Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Querschnittsbegrenzung Kreisform aufweist. 3. Eine Ausführungsform nach den Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohles, gesondert hergestelltes Schwanzstück an ein Kreisrohr angesetzt ist (Abb. ¢). q.. Eine Ausführungsform nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Schwanzstücks mit einem Kreisrohr oder kreisähnlichem Rohr aus einem Stück hergestellte Fortsätze dienen (Abb.5). 5. Eine Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß hauptsächlich das Schwanzstück zwecks Vergrößerung der wärmeaufnehmenden Oberfläche mit Rippen, Wellen o. dgl. versehen ist.PATENT CLAIMS: i. Externally heated heating pipes for water tube boilers, Superheaters, preheaters and similar pressurized heat exchangers, characterized in that the outer cross-sectional outline thereof is in the direction of flow the heating gases has the shape of a drop or drop-like shape, while the inner cross-sectional limitation in order to achieve lower flow resistances of the heated medium as well as sufficient Resistance to internal pressure has a less elongated shape than the outer cross-section limitation. ?. An embodiment according to claim i, characterized characterized in that the inner cross-sectional delimitation has a circular shape. 3. One Embodiment according to claims i and a, characterized in that a hollow, separately manufactured tail piece is attached to a circular tube (Fig. ¢). q .. An embodiment according to claims i and 2, characterized in that for Formation of the tail piece with a circular tube or a circle-like tube from one Pieces of produced extensions are used (Fig.5). 5. An embodiment according to claim i, characterized in that mainly the tail piece for the purpose of enlargement the heat-absorbing surface is provided with ribs, waves or the like.