DE1526923C - Einrichtung für aus Gürtelträgern bestehende Bandagen von Dampferzeugern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für aus Gürtelträgern bestehende Bandagen von Dampferzeugern mit gasdichten Rohrwänden und rechteckigem Brennkammerquerschnitt, wobei sich die Rohrwände an den Gürtelträgern abstützen und benachbarte Gürtelträgerenden an mindestens zwei Kanten der Brennkammer nachgiebig über Verbindungselemente derart miteinander verbunden sind, daß sich unter dem Einfluß von Wärmedehnungen der Brennkammerwände der Umfang des Gürtels stets in gleichem Maße verändert wie der Umfang der Brennkammer. Unter gasdichten Rohrwänden, sind Rohrwände zu verstehen, die durch unmittelbares Zusammenschweißen von nebeneinanderliegenden Rohren oder durch Zusammenschweißen von Flossenrohren gebildet sind, oder Rohrwände, die durch ein unmittelbar hinter den Rohren liegendes Blech gasdicht gemacht sind, was als sogenannte skin-casing-Bauweise bekannt ist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art bestehen die die Gürtelträger nachgiebig verbindenden Verbindungselemente aus hydraulischen Dämpfung'sgliedern. Diese Dämpfungsglieder bewirken, daß — wenn in der Brennkammer Verpuffungen auftreten — schlagartige Beanspruchungen der Rohrwände vermieden werden. Bei kontinuierlich wirkendem Überdruck in der Brennkammer werden die Rohrwände jedoch in Umfangsrichtung der Brennkammer stark auf Zug beansprucht, was insbesondere dann ungünstig ist, wenn die Rohre quer zu den Gürtelträgern verlaufen. Eine Abhilfe ist möglich, wenn man Zugbänder vorsieht, die mit den Rohren der Rohrwände wärmeleitend verbunden sind und die mit ihren Enden an den Gürtelträgern angeschlossen sind, die die jeweils benachbarten Rohrwände abstützen. Auch das Anbringen solcher Zugbänder, was an sich bekannt ist, ist noch nachteilig, weil bei raschen Temperaturänderungen, wie sie z.B. beim Anfahren oder beim Wiederhochfahren des Dampferzeugers auftreten können, die Zugbänder gegenüber den Rohrwänden unterschiedliche Temperaturen haben, was zu unter-

schiedlichen Dehnungen zwischen Rohrwänden und Zugbändern und damit zu zusätzlichen Spannungen führt, die wiederum Deformationen der Rohrwände zur Folge haben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nicht nur bei Verpuffungen, sondern auch bei normalen Betriebszuständen des Dampferzeugers, also auch beim Anfahren und beim Wiederhochfahren keine nennenswerten, in Umfangsrichtung der Brennkammer wirkenden Zugkräfte in den Rohrwänden auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Verbindungselemente Stellzylinder aufweisen, die so beaufschlagt sind, daß sie sich in Abhängigkeit von den Wärmedehnungen kraftschlüssig einstellen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einrichtungwird auf einfache und sichere Weise erreicht, daß die Rohrwände von nennenswerten Zugspannungen in Umfangsrichtung der Brennkammer entlastet sind, und zwar bei allen Betriebszuständen des Dampferzeugers. Auch allmähliche Druckänderungen in der Brennkammer wirken sich nicht als Zugspannungen in den Rohrwänden aus. Es wird dadurch möglich, auch bei Brennkammern mit großer Seitenlänge die Wandrohre vertikal anzuordnen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Stellzylinder von einem Übertragungsmedium beaufschlagt, dessen Druck vom Druck in der Brennkammer abhängig ist. Bei Dampferzeugern mit gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhtem Druck in der Brennkammer ist zweckmäßig in die Brennkammer ein Druckmeßorgan angeschlossen? das die Stellzylinder so steuert, daß die von diesen auf die Gürtelträger ausgeübte Kraft dem Überdruck in der Brennkammer verhältnisgleich ist.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist für jede nachgiebige Verbindungsstelle ein deren Stellzylinder steuerndes Meßorgan vorgesehen, das vom relativen Abstand der Brennkammerrohrwand vom Gürtelträger beeinflußt ist.

Zwei Ausführuhgsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 je einen Horizontalschnitt durch eine senkrechte Dampferzeuger-Brennkammer mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 3 und 4 Querschnitt bzw. Draufsicht einer abgewandelten Abstützung der Rohrwand am Gürtelträger. ■:'■■■·'

Gemäß F i g. 1 wird eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Dampferzeuger-Brennkammer durch vier senkrechte Rohrwände 16, 17, 18, 19 und nach "unten durch einen Rohrboden 20 begrenzt, in dem in der Mitte ein Spalt gelassen ist, durch den Schlacke abgezogen werden kann. Die Rohre der Rohrwände 16 bis 19 und des Rohrbodens 20 sind untereinander gasdicht verbunden, z. B. durch zwischen ihnen eingeschweißte Stege. Die Brennkammer könnte auch dadurch, gasdichte Rohrwände erhalten, daß die Rohre direkt miteinander verschweißt werden, oder dadurch, daß außen an der Brennkammer unmittelbar an den Rohren anliegend eine Blechhaut, sogenannte skin casing, vorgesehen wird. Die Brennkammer 1 ist von vier Gürtelträgern 36, 37, 38 und 39 von I-Querschnitt umschlossen. Je zwei zueinander rechtwinklige Träger 36, 37 bzw. 38, 39 sind zu einem rechten Winkel fest vereinigt,' z. B. durch Schweißen. Zwischen den freien Enden der Gürtelträger 36, 39 und 37, 38 ist ein hydraulischer Servomotor 4 bzw. 4' angebracht, über die die Gürtelträger nachgiebig miteinander verbunden sind. Die Rohrwände 16 bis 19 stützen sich an dem Innenflansch der Gürtelträger 36 bis 39 über Stützen 5 ab, und zwar derart, daß an den Gürtelträgern und an den Rohrwänden Pfannen 6 angebracht sind, in denen

ίο die Enden der Stützen 5 gelenkig gelagert sind. An den einander diagonal gegenüberliegenden Brennkammerecken 8 und 8', die der Vereinigungsstelle der Gürtelträger 36, 37 bzw. 38, 39 benachbart sind, sind zwischen den Innenflanschen und den Rohrwänden je zwei zueinander rechtwinklige Stützen 7 vorgesehen, die nicht gelenkig, sondern fest mit den Rohrwänden bzw. Flanschen verbunden sind. Hierdurch wird er-

. reicht, daß die Ecken 8 und 8' relativ zum zugehörigen Träger festgehalten sind, während die daran änschließenden Rohrwände sich parallel zu dem benachbarten Träger ausdehnen können.

An den beiden anderen, einander diagonal gegenüberliegenden Ecken 9 und 9' sind je — was in F i g. 1 nur an der Ecke 9 dargestellt ist — ein Hebel 10 angelenkt, der über einen Hebel 12 gelenkig an dem Kolben 13 eines Steuerschiebers 26 angeschlossen ist. An dem der Ecke 9 gegenüberliegenden Ende des Trägers 39 ist ein Hebel 11 angelenkt, der ebenfalls an den Hebel 12 angeschlossen ist, und zwar an dersel-

ben Stelle wie der Hebel 10. Die Hebel 10 und 11 sind gleich lang und stehen unter einem rechten Winkel zueinander. Der Steuerschieber 26 steht über Druckmittelleitungen 14 und 15 mit den beiden Zylinderräumen des Servomotors 4 in Verbindung, dessen Zylinder am Ende des Gürtelträgers 39 befestigt ist, während die Kolbenstange des Servomotors 4 am Ende des anderen Gürtelträgers 36 angelenkt ist. Durch diesen Anlenkpunkt verlaufende Achse des Servomotorkolbens liegt parallel zur Diagonale durch die Brenn- kammerecken 8 und 8'.

Der Steuerschieber 26 ist außerdem über ein Leitungssystem 27 für den Druckmittelzu- und -ablauf mit einer nicht gezeichneten Druckmittelquelle verbunden. Das Hebelsystem 10, 11, 12 ist so dimensioniert, daß eine Bewegung der in der Ecke 9 zusammentreffenden Röhrwände 16 und 19 um eine Längeneinheit in X- bzw. in Y-Richtung je eine unter sich gleich große Verschiebung des Steuerkolbens 13¹ zur Folge hat, und zwar in dem Sinne, daß bei einer Wärmeausdehnung der Rohrwände der Servomotor 4 selbsttätig den Umfang des aus den Gürtelträgern 36 bis 39 gebildeten Gürtels vergrößert. Diese Vergrößerung ist derart, daß der Abstand der Ecke 9 von den Trägern 36 und 39 gleichbleibt. Bei einer Wärmeausdehnung der Ecke 9 bewegt sich nämlich der Steuerkolben 13 in F i g. 1 abwärts, woraufhin das zuströmende Druckmittel über die Leitung 15 auf den Servomotorkolben wirkt und diesen so lange nach rechts unten bewegt, bis der ursprüngliche Abstand der Ecke 9 von den Trägern 36 und 39 wieder erreicht ist.

In gleicher Weise wird für den Servomotor 4' ein

dem Steuerschieber 26 entsprechender Steuerschieber vorgesehen, der mit der Brennkammerecke 9' und dem Ende des Gürtelträgers 37 verbunden ist. Über die Brennkammerhöhe verteilt sind in mehreren Etagen die gezeichneten Gürtelträger-Anordnungen vorgesehen, so daß eine gute Abstützung der Rohrwände über die gesamte Höhe der Brennkammer erzielt wird. Da

die Ausdehnungsgeschwindigkeit wegen der langsamen Temperaturänderung klein ist, arbeitet der Servomotor sehr genau. Diese Arbeitsweise ist praktisch eine Regelung, wobei der Abstand der Ecke 9 von den beiden Trägern 36 und 39 die Regelgröße darstellt. Die Regelabweichung, die mit einer leichten Ausbiegung der Rohrwände verbunden ist, kann vernachlässigt werden.

Gemäß F i g. 2 sind die Brennkammer 1 und die Gürtelträger 36 bis 39 gleich aufgebaut wie bei dem Beispiel nach Fig. 1. Der Servomotor 47 verbindet hier jedoch nicht unmittelbar die Enden der Gürtelträger 36 und 39 miteinander, sondern über eine Hebelübersetzung 43 und eine Lasche 44. Außerdem steht der Servomotor noch unter dem Einfluß des Druckes in der Brennkammer 1. Zu diesem Zweck ist eine Membrandose 54 vorgesehen, die über eine Leitung 53 mit dem Innern der Brennkammer 1 in Verbindung steht, während der Raum unter der Membran 52 mit der Atmosphäre Verbindung hat. An der Membran 52 ist eine Steuerglocke 51 befestigt, die die Druckmittelzu- und -abfuhr aus einer nicht dargestellten Quelle steuert. In F i g. 2 unterhalb der Glocke 51 ist an dem diese umgebenden Zylinder eine Leitung 60 angeschlossen, die zum Servomotor 47 führt. Der Servomotorzylinder ist am Gürtelträger 36 befestigt, und der Servomotorkolben 46 an einem zweiarmigen Hebel 43 angelenkt, der um den Drehpunkt 42 verschwenkbar ist. Am Ende des anderen Gürtelträgers 39 ist ein gleichartiger Hebel 49 vorgesehen, der mit seinem einen Arm an einem drehbar in dem Gürtelträ- · ger gelagerten Exzenter 45 artliegt. Die beiden anderen Arme der Hebel 43 und 49 sind an den Punkten 50 bzw. 50' über eine Lasche 44 miteinander verbunden. Außerdem sind d\e Enden der beiden Träger 36 und 39 über eine Zugfeder 48 miteinander verbunden. Die Gelenkpunkte 50 und 50' liegen auf einer Parallelen zur Diagonalen durch die Brennkammerecken 8 und 8'. und 8'.

An der der Ecke 9 diagonal gegenüberliegenden, nicht gezeichneten Brennkammerecke ist eine gleiche aus den Teilen 43, 44, 45, 46, 47, 48 und 49 bestehende Anordnung vorgesehen, zu deren Servomotor die Leitung 60' führt. Von den Leitungen 60 und 60' können noch Leitungen abzweigen, die zu in anderen Etagen vorgesehenen entsprechenden Servomotoren führen.

Dehnen sich die Brennkammerrohrwände 16 und 19 im Betrieb aus, so werden die über die Stützen 5 auf die Gürtelträger 36 und 39 ausgeübten Kräfte etwas größer, so daß der Druck im Servomotor 47 ebenfalls größer wird, wodurch die Steuerglocke 51 sich in F i g. 2 nach oben bewegt und Druckmittel über die Glocke entweicht. Dabei vergrößert sich der Umfang des Gürtels im gewünschten Maße.

Ist die Brennkammer z. B. infolge größer werdender Last des Dampferzeugers einer Druckerhöhung ausgesetzt, ohne daß die Rohrwände sich dehnen, so wird der auf die Membran 52 wirkende-Druck größer und die Glocke 51 bewegt sich in F i g. 2 abwärts. Dadurch strömt Druckmittel nach, und es steigt der Druck in der Leitung 60 bis wieder Gleichgewicht herrscht.

Die nur schwach vorgespannten Federn 48 sind

ίο vorgesehen, damit ausgeschlossen wird, daß die beiden Servomotoren 47 ungleiche Stellungen einnehmen. Die an gegenüberliegenden Ecken befindlichen Spalten zwischen den Enden der benachbarten Gürtelträger werden damit unter sich stets gleich groß bleiben.

Der Exzenter 45 ist vorgesehen, um dem System eine Unruhebewegung aufzuzwingen, indem mittels eines nicht dargestellten, z.B. elektrisch angetriebenen Motors der Exzenter dauernd langsam gedreht

so wird. Die dadurch eingeführte Störung wird durch die Steuerung ständig korrigiert. Damit ist vermieden, daß sich bei langem Dauerbetrieb das Hebelsystem festsetzt.

Die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnete Wärmeisolierung der Brennkammer befindet sich zwischen den Rohrwänden und den Gürtelträgern.
' Damit bei Brennkammern mit großen Querschnittabmessungen die Stützen 5 nicht zu lang werden, kann es nach einer weiteren Ausführungsform der Er-

^o findung zweckmäßig sein, die Fixpunkte nicht an den Ecken 8 und 8' anzuordnen, sondern in der Mitte jeder Rohrwand. Bei dieser Anordnung müssen dann allerdings an allen vier Ecken des Gürtels Servomoto- -=ren angebracht werden.

Nach einer anderen Äusführungsform ist es möglich, an Stelle der Stützen 5 Walzen zu verwenden, wie dies in F i g. 3 und 4 für die Rohrwand 17 schematisch gezeigt ist. Hierbei sind an der Rohrwand 17 auf der Höhe des Trägers 37 weitere Träger 77 vorgesehen, die sich jeweils über den Abrollbereich einer Walze 78 erstrecken. Jede Walze 78 hat an ihren Enden je eine Ringschulter 79. Am Innenflansch des Trägers 37 sind Leisten 80 angeschweißt, deren Länge etwa der Länge der Träger 77 und deren Breite etwa der Breite des Flansches der Träger 77 entspricht. Zwischen dem Außenflansch des Trägers 77 und der benachbarten Leiste 80 ist jeweils eine Walze 78 angeordnet, die mit Hilfe der Schultern 79 geführt ist. Es ist auch möglich, an Stelle mehrerer Leisten 80 je Rohrwand eine einzige sich über alle Träger 77 der betreffenden Rohrwand erstreckende Leiste vorzusehen.

An Stelle hydraulisch betätigter Stellglieder ist es auch möglich, als Stellglieder von Elektromotoren angetriebene Schraubenspindeln mit Muttern "vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für aus Gürtelträgern bestehende Bandagen von Dampferzeugern mit gasdichten Rohrwänden und rechteckigem Brennkammerquerschnitt, wobei sich die Rohrwände an den Gürtelträgern abstützen und benachbarte Gürtelträgerenden an mindestens zwei Kanten der Brennkammer nachgiebig über Verbindungselemente derart miteinander verbunden sind, daß sich unter dem Einfluß von Wärmedehnungen der Brennkammerwände der Umfang des Gürtels stets in gleichem Maße verändert wie der Umfang der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente Stellzylinder (4, 47) aufweisen, die so beaufschlagt sind, daß, sie sich in Abhängigkeit von den Wärmedehnungen kraftschlüssig einstellen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellzylinder (47) von einem Übertragungsmedium beaufschlagt sind, dessen Druck vom Druck in der Brennkammer abhängig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede nachgiebige Verbindungsstelle ein deren Stellzylinder steuerndes Meßorgan vorgesehen ist, das vom relativen Abstand der Brennkammerrohrwand (16, 17, 18, 19) vom Gürtelträger (36, 37,38, 39) beeinflußt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, für Dampferzeuger mit gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhtem Druck in der Brennkammer, dadurch ge-,^- kennzeichnet, daß an die Brennkammer (1) ein '35 Druckmeßorgan (54) angeschlossen ist, das die Stellzylinder (47) so steuert, daß die von diesen auf die Gürtelträger (36, 37, 38, 39) ausgeübte Kraft dem Überdruck in der Brennkammer verhältnisgleich ist. .

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß je nachgiebige Verbindungsstelle der Stellzylinder die aneinanderstoßenden Gürtelträger an zwei Punkten verbindet, die auf einer Parallelen zur Diagonale liegen, die durch die beiden benachbarten Brennkammerecken (8, 8') verläuft.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellzylinder hydraulisch betätigte Servomotorkolben (4, 4'; 47) vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einander gegenüberliegende, zueinander rechtwinklige Gürtelträger (36, 37 und 38, 39) zu einem rechten Winkel starr verbunden sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den beiden Zylinderräumen des Servomotors verbundener Steuerschieber (26) vorgesehen ist, dessen Schieber über je einen· als Meßorgan dienenden Hebel (10, 11) gelenkig mit einem der beiden Gürtelträger (37, 39) und mit der benachbarten Ecke (9,9') der Brennkammer (1) verbunden ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je nachgiebige Verbindungsstelle der Servomotor (47) so angebracht ist, daß er mittels einer Hebelübersetzung (43, 44) auf die zu verbindenden Enden der Gürtelträger wirkt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge·· kennzeichnet, daß je nachgiebige Verbindungsstelle eine Lasche (44) vorgesehen ist, deren eines Ende mit dem Ende eines Gürtelträgers (39) und

,_: deren anderes Ende mit einem Arm der Hebelübersetzung (43) gelenkig verbunden ist, deren Drehpunkt (42) am Ende des anderen Gürtelträgers (36) fixiert ist und deren anderer Hebelarm am Servomotorkolben (46) angelenkt ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß je nachgiebige Verbindungsstelle an jedem Ende der beiden zu verbindenden Gürtelträger ein zweiarmiger Hebel (43, 49) der Hebelübersetzung angebracht ist, wobei je ein Arm an einer sie verbindenden Lasche (44) und der andere Arm des einen Hebels (43) am Servomotorkolben (46) angelenkt ist, während der andere Arm des anderen Hebels (49) an einem am Gürtelträger drehbar gelagerten Exzenter (45) anliegt.'