CH233648A - Gaserhitzer mit an den Wänden einer Verbrennungskammer angeordneten Heizflächen. - Google Patents

Description

  Gaserhitzer mit an den Wänden einer     Verbrennungskammer    angeordneten     Heizflächen.       Die Erfindung betrifft     einen    Gaserhitzer  mit an den Wänden einer Verbrennungskam  mer angeordneten Heizflächen.  



  Zweck der     Erfindung    ist, einen     Gaserhit-          i        zer    zu schaffen, in welchem sich dem zu er  hitzenden Gas eine hohe Geschwindigkeit er  teilen lässt, ohne dass als Folge davon grosse  Druckverluste in Kauf zu nehmen sind.  Hohe Gasgeschwindigkeiten sind bekanntlich  erwünscht, weil dann die Gase imstande sind,  viel Wärme     aus    den von ihnen durchström  ten Rohren     abzuführen,    so dass in diesen  Rohren keine gefährlichen Wärmespannun  gen auftreten können und     die    Betriebssicher  heit daher erhöht wird.

   Um diese verschie  denen Vorteile zu erreichen, ragen bei einem  Gaserhitzer gemäss der Erfindung von min  destens einem Verteiler und mindestens einem  Sammler, welche Teile über der Verbren  nungskammer angeordnet sind, Rohre in die  Verbrennungskammer, und es ist ferner jedes  der an den Verteiler angeschlossenen Rohre  mit einem an den Sammler angeschlossenen  Rohr durch eine Vielzahl Röhrchen, die der    Strahlung des im Erhitzer erzeugten Feuers  ausgesetzt sind, zu einem     Erhitzerelement     verbunden. Solche Verbindungsröhrchen las  sen sich recht kurz bemessen, was den ange  strebten Betrieb mit hohen Gasgeschwindig  keiten bei kleinen Druckverlusten ermög  licht.

   Dünne Röhrchen bieten bekanntlich  auch den Vorteil, dass bei sonst gleichen Ver  hältnissen der Wärmeübergang besser als bei  Rohren mit grossem Durchmesser ausfällt,  was mit kleineren Heizflächen     auszukommen     ermöglicht.     In.    kurzen Röhrchen von     kleinem     Durchmesser treten ferner kleinere Wärme  spannungen als in langen Rohren von grossem  Durchmesser auf, da sich dünne, kurze Röhr  chen gleichmässiger und rascher an allen Stel  len auf gleiche Temperatur bringen lassen,  was weiter zur Erhöhung der Betriebssicher  heit beiträgt.  



  Die Röhrchen, welche die an den Vertei  ler und den Sammler angeschlossenen Rohre  verbinden, können bogenförmig ausgebildet  und so angeordnet     sein,    dass sie die     Elemen-          tenrohreteilweise    verdecken und letztere auf      diese Weise vor der direkten     Einwirkung    der  Feuerstrahlung weitgehend schützen. Ferner  kann jedes     Erhitzerelement    zweckmässig mit  tels Flanschen an den Verteiler und den  Sammler angeschlossen sein, so dass sich diese       Elemente    einzeln ausbauen und dann zum       Beispiel    ersetzen lassen.  



  Die beiliegenden Zeichnungen veranschau  lichen in zum Teil vereinfachter Darstel  lungsweise verschiedene Ausführungsformen  des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt:       Fig.    1 einen senkrechten Schnitt nach der  Linie     I-I    der     Fig.    2 durch einen Gaserhitzer,       Fig.    2 in der linken Hälfte eine Drauf  , sieht der     Fig.    1 und in der rechten Hälfte  einen waagrechten Schnitt nach der Linie       II-II    der     Fig.    1.  



       Fig.    3 zeigt schaubildlich und in grösse  rem Massstab ein     Erhitzerelement,    ferner den  Verteiler und den Sammler, an die dieses Ele  ment angeschlossen ist.  



       Fig.    4 zeigt in einem noch grösseren Mass  stab als     Fig.    3 und in Ansicht Einzelheiten  einer weiteren Ausführungsform, und       Fig.    5 ist ein Schnitt nach der Linie       V-V    der     Fig.    4.  



       Fig.    6 zeigt eine noch weitere Ausfüh  rungsform von     Erhitzerelementen.     



       Fig.    7 ist ein Schnitt nach der Linie       VII-VII    der     Fig.    8 durch einen Erhitzer,  bei dem die Rohre der     Erhitzerelemente    im  Feuerraum nach unten konvergierend verlegt  sind, so dass die Länge der Verbindungsröhr  chen mit zunehmender Entfernung vom Ver  teiler und Sammler abnimmt, und       Fig.    8 zeigt in der linken Hälfte unter       )Weglassung    der     Erhitzerelemente    einen waag  rechten Schnitt nach der Linie     VIII-VIII     der     Fig.    7 durch die Verbrennungskammer  und in der rechten Hälfte eine Draufsicht  der     Fig.    7.  



  In den     Fig.    1 und 2 bezeichnet 1 einen  viereckigen Feuerraum eines für Kohlen  staubfeuerung eingerichteten Gaserhitzers.  Die     gohlenstaubbrenner    und die in Verbin  dung damit vorzusehenden Einrichtungen  sind der Einfachheit halber nicht veranschau  licht. Der Feuerraum 1, aus welchem die    Asche in fester Form (granuliert) abgezogen  wird, ist von     Wandungen    ? aus feuerfestem  Baustoff umschlossen. Über dem Feuerraum  1 ist ein Verteilerkasten 3 und ferner ein von  diesem umgebener Sammlerkasten 4 angeord  net. An den Verteilerkasten 3 sind hängend  Rohre 5 und an den Sammlerkasten 4 hän  gend Rohre 6 angeschlossen. Die Rohre  und 6 ragen senkrecht in den Feuerraum 1  der Verbrennungskammer.  



  Jedes Rohr 5 ist mit     einem    Rohr 6 durch  eine Vielzahl von Röhrchen 7 verbunden,       welche    der Strahlung des im Erhitzer erzeug  ten Feuers     ausgesetzt    sind. Die Röhrchen 7  sind bogenförmig ausgebildet und verdecken  die ihnen zugeordneten Rohre 5 und 6 teil  weise, so dass sie diese Rohre 5, 6 vor der  direkten     Einwirkung    der Feuerstrahlung       weitgehend    schützen. Ein Rohr 5 bildet zu  sammen mit einem Rohr 6 und den sie ver  bindenden Röhrchen 7 ein     Erhitzerelement.     Die verschiedenen     Erhitzerelemente    sind als  Heizflächen nahe der Innenfläche der 'Wan  dung ) angeordnet.

   Um an der Austrittsstelle  I a der     Raucbgase    aus dem Feuerraum 1 keine  Verkleinerung des     Durchtrittquerschnittes     für die Rauchgase zu bekommen, sind dort  die     Elementenrohre    5, 6 durch keine Röhr  chen verbunden.  



  In     Fig.    3 ist ein einzelnes     Erhitzerele-          ment    veranschaulicht. Es bezeichnen hier     g     und 9 die senkrechten Rohre des Elementes  und 10 die diese verbindenden vielen Röhr  chen; dabei ist das Rohr 8 an ein     Verteilrohr     1.1 und das Rohr 9 an ein Sammlerrohr 13  <B>.</B>     angeflanseht,    so dass sich das Element<B>8, 9,</B>  en  10 von den Rohren<B>11</B> und 12 leicht trennen  und anschliessend einzeln ausbauen lässt. Die  untern Enden der Rohre 8 und 9 sind durch  ein bogenförmiges Rohr 13 verbunden, das  durch keine Verbindungsröhrchen vor der  Feuerstrahlung geschützt ist.

   Eine Ausfüh  rung letzterer Art kann dann in Frage kom  men, wenn das Rohr 13 in Teile des     Erhit-          zers    ragt, in denen die Feuerstrahlung das  selbe nicht gefährden kann. Auf alle Fälle  empfiehlt es sich aber, den Durchmesser sol  cher nicht durch Verbindungsröhrchen vor      der direkten Einwirkung der Feuerstrahlung  geschützte Rohrteile kleiner als den Durch  messer der durch sie verbundenen Rohre zu  bemessen, um in jenen Rohrteilen hohe Ge  schwindigkeiten für das zu erhitzende Ar  beitsmittel zu erhalten.  



  Um eine möglichst gleichmässige Vertei  lung des zu erhitzenden Arbeitsmittels auf  die verschiedenen Verbindungsröhrchen zu  gewährleisten, werden die an einen Verteiler  und einen Sammler angeschlossenen Rohre  der     Erhitzerelemente    zweckmässig so ausge  bildet, dass der Durchmesser dieser Rohre mit  zunehmender Entfernung vom Verteiler     bezw.     Sammler abnimmt. In     Fig.    3 erfolgt diese  Abnahme absatzweise; sie kann aber auch  stetig erfolgen. Ferner ist der Durchmesser  der Verbindungsröhrchen immer um ein Viel  faches kleiner als derjenige der Rohre, welche  durch solche Röhrchen     verbinden    werden.  Zweckmässig werden auch alle Verbindungs  röhrchen eines     Erhitzerelementes    gleich lang  bemessen.  



  Indem die Durchmesser der an den Ver  teiler und Sammler angeschlossenen Rohre  der     Erhitzerelemente    entsprechend festgelegt  werden, lässt sich ferner erreichen, dass die  Temperaturen in diesen Rohren überall min  destens angenähert gleich hoch sind. Da der  Teil des zu erhitzenden Arbeitsmittels, wel  cher das an den Sammler angeschlossene Rohr  durchströmt, bereits stärker erhitzt ist als der  Arbeitsmittelteil, welcher durch das an den  Verteiler angeschlossene Rohr strömt, so  wird der Durchmesser des erstgenannten  Rohres zweckmässig kleiner gewählt als der  des zweitgenannten, um in jenem grössere       Strömungsgeschwindigkeiten    zu bekommen.  



  In den     Fig.    4 und 5 bezeichnen 14 und  15 senkrecht in einen nicht gezeichneten  Feuerraum ragende Rohre von     Erhitzerele-          menten.    Der Durchmesser dieser Rohre 14,       1.5    nimmt von oben nach unten stark ab, und  die untern Enden der zugeordneten Rohre  14, 15 jedes Elementes sind durch ein Bogen  rohr 16 verbunden. 17 bezeichnet in diesen  Figuren die vielen Röhrchen, welche die zwei  senkrechten Rohre 14, 15 eines Erhitzerele-         mentes    verbinden.

   Die Verbindungsröhrchen  17 sind als Schlangenrohre mit drei     Umlenk-          bogen    ausgebildet, so dass sie vier     Schenkel     171, 172, 173 und 17' aufweisen; ferner sind  diese Röhrchen 17 versetzt in die Rohre 14  und 15 eingeführt, das heisst die beiden An  schlussstellen eines Röhrchens liegen in ver  schiedenen Ebenen. Auch in diesem Falle  weisen alle Röhrchen 17 annähernd gleiche  Länge auf. Der vom kälteren Arbeitsmittel  teil durchflossene Schenkel 172 ist der direk  ten Strahlung des Feuers ausgesetzt, wäh  rend die Schenkel 173, 174, welche von bereits  erhitztem Arbeitsmittelteil     durchströmt    wer  den, vom Schenkel 172 vor direkter Strahlung  geschützt werden.

   Die schlangenförmigen  Verbindungsröhrchen 17 stützen sich gegen  seitig ab; die Abstützung erfolgt zweck  mässig an Stellen, an denen die Verbindungs  röhrchen von verhältnismässig kaltem Ar  beitsmittel durchströmt werden und dort in  folge der dadurch bedingten niedrigen Rohr  wandtemperaturen die grösste Festigkeit auf  weisen.  



  In     Fig.    6 ist eine Bauart gezeigt, bei der  jeweils das nur zwei     Umlenkbogen    und drei  Schenkel aufweisende Röhrchen 18 eines Ele  mentes sich auf einem Röhrchen 18     eines    be  nachbarten Elementes abstützt.  



  In     Fig.    7 und 8 ist schliesslich die An  wendung der Erfindung.an einem Lufterhit  zer 21 mit runder Verbrennungskammer 20  veranschaulicht. Im untern Teil, das heisst im  eigentlichen Schmelzraum, ist die Begren  zungswand der Kammer 20 durch ein vor  gebautes, hochhitzebeständiges Mauerwerk 22  vor der Feuerstrahlung geschützt. In diesen       Fig.    7 und 8 sind ferner     mit    23 Verteiler und  mit 24 Sammler bezeichnet. An die Verteiler  23 sind in den Feuerraum 20 ragende Rohre     _     25 und an die Sammler 24 Rohre 26 ange  schlossen. Die betreffenden Anschlüsse sind  um so länger, je weiter weg sie sich von der       Quermittelebene    des Verteilers 23     bezw.     Sammlers 24 befinden.

   Je ein Rohr 25 und 26  bilden zusammen mit einer Vielzahl von sie  verbindenden Röhrchen 27     wiederum    ein Er  hitzerelement; diese Elemente sind nahe der      Innenfläche des     Lufterhitzers    21 angeordnet.  Die Rohre 25, 26 jedes Elementes ragen nur  bis nahe an das     Mauerwerk        22    heran, und  unten sind sie durch ein Bogenrohr 28 ver  bunden. Die Rohre 25, 26 jedes     Erhitzerele-          mentes    sind hier konvergierend verlegt, so  dass die Länge der Verbindungsröhrchen 27  mit zunehmender Entfernung von den Ver  teilern 23 und Sammlern 24 abnimmt.

   Auf  diese     )Veise    lässt sich erreichen, dass an den  Stellen starker Wärmeeinstrahlung in den  Verbindungsröhrchen 27 das zu erhitzende  Arbeitsmittel grosse     Geschwindigkeit    auf  weist, so     da.ss    eine genügende     ZVärmewegfuhr     gewährleistet ist. Die     Bogenrohre    28 sind in       Ausnehmungen    29 des     Mauerwerkes    22 ver  legt, und da dieses     verhältnismässig    wenig  'Wärme durchlässt, so brauchen die Bogen  rohre 28 mit keinen sie vor der Strahlung  des Feuers schützenden Verbindungsröhrchen  ausgestattet zu werden.

   Erforderlichenfalls  könnten aber auch die zwei Bogen der Rohre  28 durch Röhrchen verbunden sein, wobei  allerdings die Teilung zwischen diesen Röhr  chen grösser sein kann als zwischen den Röhr  chen 27.  



  Indem die Teilung zwischen den Verbin  dungsröhrchen eines Elementes an den Stel  len hoher     -Wärmestrahlung    enger gewählt  wird als an den Stellen kleiner Wärmebela  stung, lässt sich der Grad beeinflussen, um  den die     ZVandungen    des Feuerraumes durch  die     Erhitzerelemente    gekühlt werden.

   Dabei  empfiehlt es sich, wie bei der     Ausführung     nach     Fig.    7 und 8 gezeigt, die Verbindungs  röhrchen an Stellen hoher Wärmestrahlung,  das heisst also vorwiegend im untern Teil der  Verbrennungskammer, kürzer zu bemessen  als an Stellen niederer Strahlung, das heisst  als im obern Teil der     Verbrennungskammer,     um an den erstgenannten Stellen grössere Ar  beitsmittelgeschwindigkeiten zu erhalten.  



  Zweckmässig können die Verbindungsröhr  chen dort, wo sie in das an den Sammler an  geschlossene Rohr münden,     erweitert    sein,  damit die dadurch bewirkte     Diffusorwirlkunä     den Druckverlust, der in diesem Rohr ein  tritt, vermindert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gaserhitzer mit an den Wänden einer Verbrennungskammer angeordneten Heizflä chen, dadurch gekennzeichnet, dass von min destens einem Verteiler und mindestens einem Sammler, welche Teile über der Verbren nungskammer angeordnet sind, Rohre in die Verbrennungskammer ragen, und dass jedes der an den Verteiler angeschlossenen Rohre mit einem an den Sammler angeschlossenen Rohr durch eine Vielzahl Röhrchen, welche der Strahliuig des im Erhitzer erzeugten Feuers ausgesetzt sind, zu einem Erhitzer element verbunden ist. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Röhrchen, wel che die an den Verteiler und den Sammler angeschlossenen Rohre verbinden, bogenför mig ausgebildet und so angeordnet sind, dass sie die Elementenrohre teilweise verdecken und letztere auf diese Weise vor der direkten Einwirkung der Feuerstrahlung weitgehend schützen. 2. Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Verbindungs röhrchen jedes Erhitzerelementes versetzt in die beiden Elementenrohre eingeführt sind, und dass alle Verbindungsröhrchen annähernd gleiche Länge aufweisen. 3.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Verbindungs röhrchen an der Stelle ihrer Einmündung in das an den Sammler angeschlossene Elemen- tenrohr erweitert sind, damit die dadurch be wirkte Diffusorwirkung den Druckverlust, der in diesem Rohr eintritt, vermindert. 4. Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass in Gebieten gerin ger Wärmebelastung die Teilung zwischen den Verbindungsröhrchen grösser ist, als in Gebieten hoher Wärmebelastung.

   5. Gaserhitzer nach Patentansprucb, da durch gekennzeichnet, dass an der Stelle des Raucligasaustrittes aus der Verbrennungs kammer keine Verbindungsröhrchen zwischen den an den Verteiler und den Sammler an- geschlossenen Rohren vorgesehen sind, so dass an jenen Stellen der Durchtrittsquer- schnitt für die Rauchgase nicht durch solche Verbindungsröhrchen verkleinert wird: 6.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Verteiler und den Sammler angeschlossenen Elementenrohre an den Stel len, wo sie nicht durch Verbindungsröhrchen vor der direkten Einwirkung der Feuerstrah lung geschützt sind, einen kleineren Durch messer als an den übrigen Stellen aufweisen.

   7. Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der an den Verteiler und den Sammler ange schlossenen Rohre der Erhitzerelemente so festgelegt sind, dass die Temperaturen in die- sAn. Rohrau überall miridesteus angenähert gleich gross sind. B.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Verteiler angeschlossene Ele- mentenrohr einen grösseren Durchmesser als das an den Sammler angeschlossene Rohr aufweist. 9. Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass jedes Erhitzerele- ment mittels Flanschen an den Verteiler und den Sammler angeschlossen ist, so dass sich diese Elemente einzeln ausbauen lassen. 10.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Rohre jedes Erhitzerelementes nach unten konvergierend verlegt sind und infolgedessen die Länge der Verbindungsröhrchen mit zunehmender Ent fernung vom Verteiler und Sammler ab nimmt. 11.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Verbindungs röhrchen als Schlangenrohre mit mindestens zwei Schenkeln ausgebildet sind, wobei der vom kälteren Arbeitsmittelteil durchflossene Schenkel der direkten Strahlung des Feuers ausgesetzt ist, während der vom bereits er hitzten Arbeitsmittelteil durchströmte Schen kel derart verlegt ist, dass er vom andern Schenkel vor direkter Strahlung geschützt ist. 12. Gaserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Verbindungsröhrchen eines Elementes auf einem Verbindungsröhrchen eines benachbarten Elementes abgestützt ist. 13.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsröhrchen an Stellen ab gestützt sind, an denen diese Röhrchen von verhältnismässig kaltem Arbeitsmittel durch strömt werden und infolge der dadurch be dingten niedrigen Rohrwandtemperaturen die grösste Festigkeit aufweisen. 14. Gaserhitzer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Verbindungs röhrchen an Stellen hoher Wärmestrahlung kürzer sind als an Stellen niederer Wärme strahlung. 15.

   Gaserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsröhrchen im obern Teil der Verbrennungskammer länger sind als im untern Teil dieser Kammern. Aktiengesellschaft für technische Studien.