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Heizrohrüberhitzer mit geteilter Hin- oder Rückführung für den Dampf.
Die Erfindung bezieht sich auf Heizrohrüberhitzer mit geteilter Hin- und Rückführung
für den Dampf und besteht insbesondere darin, daß bei Verwendung flachgedrückter
Hin- oder Rückführungsrohre diese mit ihrer Querschnittslängsachse derart radial
im Heizrohr liegen, daß die Heizgase durch sie in möglichst geschlossene Ströme
unterteilt werden.
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Bei Verwendung von drei flachgedrückten Rohren werden diese zweckmäßig
um das runde Mittelrohr derart symmetrisch angeordnet,
daß die Querschnittslängsachsen
der beiden unteren, in gleicher Höhe liegenden flachen Rohre mit der senkrechten
Achse einen Winkel bilden, um Ablagerung von Ruß und 'Flugasche auf den unteren
flachen Rohren zu verhindern. Die Unterteilung des gesamten Heizgasstromes erfolgt
vorteilhaft in drei geschlossene Ströme, die je einen mehr oder weniger gleichen
Anteil an der gesamten, für die Dampfüberhitzung und Wassererhitzung zur Verfügung
stehenden Rohrfläche und gleiches Fassungsvermögen haben. Die Anordnung der Überhitzungsrohre
in dem Heizrohr kann so getroffen sein, daß ein rundes Überhitzungsrohr exzentrisch
angeordnet ist, während zwei flachgedrückte Rohre sowohl in bezug auf das erstgenannte
Überhitzungsrohr als auch in bezug auf das die Überhitzerrohre aufnehmende Feuerrohr
auf radialen Achsen angeordnet sind. Das Streben nach einem möglichst hohen Überhitzungsgrad
hat beim Bau von Heizrohrüberhitzern in vielen Fällen dazu geführt, eine möglichst
große Anzahl von Überhitzerrohren in den Feuer- oder Heizrohren anzuordnen. Hierdurch
würde nicht nur der Durchtritt der Heizgase verzögert, sondern die Unterteilung
des Heizgasstromes in eine Mehrzahl von kleinen Einzelströmen brachte es mit sich,
daß trotz des Vorhandenseins einer genügend großen Überhitzerfläche der erwünschte
Wirkungsgrad nicht erreicht wurde, denn die Überhitzungsfläche wurde praktisch nur
zu einem geringen Teil ausgenutzt. Man achtete weder darauf, daß einzelne Heizgasströme
im wesentlichen nur mit Überhitzerrohrflächen in Berührung kamen, noch beachtete
man, daß eine gute Überhitzung nur durch große geschlossene Ströme zu erzielen ist.
Ein weiterer Übelstand bei der obenerwähnten Anordnung der Überhitzerrohre bestand
darin, daß die durch die enge Aneinanderlegung der Rohre entstehenden kleinen Zwischenräume
leicht durch Ablagerungen verstopft wurden und nur sehr schwer mit den üblichen
Reinigungsvorrichtungen zu säubern waren.
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Gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile dadurch beseitigt.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigen: Abb. i und 2 Aufriß und Grundriß einer Reihe von Überhitzerelementen
gemäß der Erfindung, die in den Heizrohren eines Lokomotivkessels angeordnet sind,
Abb. 3 einen Querschnitt in größerem Maßstabe einer zweckmäßigen Rohranordnung für
die Elemente, Abb. d. einen Querschnitt, der einen anderen Weg für die Anordnung
der Rohre zeigt. Abb. 5 und 6 sind Endansichten eines Kopfstückes oder Torpedoendes
und eines Zweigstückes für die Rohranordnung gemäß Abb. i, 2 und 3.
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Abb. 7 zeigt eine Endansicht eines Kopfstückes oder Torpedoendes für
eine Rohranordnung nach Abb. q..
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In der Anordnung, wie sie in Abb. i, 2, 3, 5 und 6 gezeigt ist, ist
in jedem der Kesselheizrohre eine aus drei Rohrlängen bestehende Gruppe angeordnet.
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Die Gruppe besteht aus einem oberen zylindrischen Rohr a, das bei
a1 am Rauchkammerende hochgebogen ist und am anderen Ende unmittelbar an den größeren
Verbindungszweig einer Haube oder eines Torpedos b, wie es in Abb. 5 im Schnitt
dargestellt ist, angeschweißt ist.
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Unter dem Rohr a liegen zwei Rohre c, cl von länglichem Querschnitt,
die bei c=, c3 auf, zylindrischen Querschnitt von kleinerem Durchmesser als dem
des Rohres a überführt worden sind, wobei diese Teile mit kleinerem Durchmesser
am Feuerkistenende mit den unteren öffnungen der Haube b und am Rauchkammerende
mit den beiden Öffnungen eines Zweigstückes d nach Abb. 6 verbunden sind. Das andere
Ende des Zweigstückes d hat eine einzige öffnung von gleichem Durchmesser wie das
Rohr a und ist mit der anderen Dampfkammer durch ein Stück gebogenes, zylindrisches
Rohr a2 verbunden.
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Die beiden flachen Rohrstücke c, cl können solchen Querschnitt und
solche Abmessungen haben, daß sie zusammen denselben oder annähernd denselben Strömungswiderstand
für Dampf haben, wie das einzige Rohrstück a, oder mit anderen Worten, daß die beiden
flachen Rohrstücke c und cl bei gleicher Rohrlänge und ähnlichem Druckabfall die
gleiche Dampfmenge durchlassen wie das einzige Stück a..
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Die drei Rohrlängen sind innerhalb des Querschnittes des Heizrohres
in einer einem umgekehrten V ähnelnden Form angeordnet, wobei die großen
Achsen der beiden flachen Stücke einen Winkel von ungefähr 6o° miteinander bilden
und diese Stücke mehr oder weniger senkrecht zur Krümmung der inneren Seite des
Heizrohres stehen. Der Zweck ist hierbei, soweit wie möglich die Querschnittsfläche
des Rauchrohres, die für den Heizgasfluß verfügbar ist, in drei geschlossene Ströme
von mehr oder weniger ähnlichem Rauminhalt zu teilen und enge oder verengte Durchflußquerschnitte,
die dem von den Verbrennungsgasen mitgeführten Staub und Asche Gelegenheit geben,
sich abzusetzen, soweit wie möglich zu beseitigen.
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Durch Anordnung der Rohre in der oben beschriebenen Art kann leichte
Zugänglichkeit der ganzen Oberfläche sowohl der Heizrohre
als auch
der überhitzerrohre mit Bürsten oder anderen Reinigungswerkzeugen erreicht werden,
während gleichzeitig die Oberfläche vollständig der Wirkung des Heizmittels ausgesetzt
und dieses vollkommen ausgenutzt wird.
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Bei dein Ausführungsbeispiel nach Abb.4 weist das Überhitzerelement
eine Gruppe von vier Rohrstücken auf, von dem ein zylindrisches Rohrstück e konzentrisch
in dem Heizrohr gelagert und von drei Rohrstücken umgeben ist, von denen jedes einen
kleineren Querschnitt als das mittlere Rohr hat.
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Auf dem Ende des mittleren Rohres ist eine Haube b1, wie sie im Querschnitt
in Abb. 7 gezeigt ist, befestigt, die ein Torpedoende hat, das der Feuerkiste gegenübersteht
und in die dargestellte strahlen- oder sternförmige Gestalt übergeht. Auf der Rückseite
der Haube ist zur Verbindung mit dem mittleren Rohr eine mittlere Öffnung und auf
dem Ende eines jeden Armes eine kleinere Öffnung zur Verbindung mit den kleineren
Rohren f, f1 und f= vorgesehen. Die drei engeren Rohre sind, wie in Abb. i und 2
bei c°, c3 angedeutet, vorteilhaft auf ein kurzes Stück ihrer Länge an jedem Ende
mit einem kleineren zylindrischen Ouerschnitt gewählt, und zwar zu dem Zwecke, einen
Übergangsteil zu schaffen, der den Durchzug für die Heizgase nicht versperrt und
eine leichte Verbindung mit der Haube b1 durch Schweißen o. dgl. gestattet.
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Die drei engeren Rohre sind vorteilhaft, wie dargestellt, angeordnet,
wobei das eine obenliegende, b1, mit seiner großen Achse in einer senkrechten Ebene
liegt, die durch die Achse des mittleren Rohres e geht, während von den anderen
beiden, f und f=, auf jeder Seite eins, und zwar größtenteils unterhalb des
mittleren Rohres liegt. Die drei engeren Rohre sind in annähernd gleichen Abständen
voneinander angeordnet. Die großen Achsen der abgeplatteten Teile der beiden unteren
Rohre liegen in zwei Ebenen, die unter einem Winkel von ungefähr 6o° gegeneinander
geneigt sind und sich irgendwo oberhalb des oberen engen Rohres schneiden. Die Querschnittmittelpunkte
dieser beiden unteren Rohre können auch etwas weiter voneinander entfernt sein,
als der gleich weiten Zwischenraumeinteilung entspricht, die mit dazu dient, die
Heizgase in drei im großen und ganzen gleiche Hauptströme zu teilen und das Ablagern
auf den abgeplatteten Oberflächen zu verhindern.
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Es ist wesentlich, daß durch die Anordnung der Cberhitzerrohre gemäß
der Erfindung ein gesonderter mittlerer Heizgasstrom vermieden wird, der lediglich
mit den Überhitzerrohrflächen in Berührung steht, wie dies bei den früher bekannten
Anordnungen von drei oder vier zylindrischen Rohren unvermeidlich war. Durch die
Unterteilung des Heizgasstromes in drei itn großen und ganzen gleiche Ströme, welche
einen möglichst gleichen Anteil an der gesamten Überhitzer- und Wasserheizfläche
haben, sind die einzelnen Ströme den gleichen Bedingungen unterworfen, so däß ein
Teil der Gase nicht mehr abgekühlt wird als ein anderer.
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Die Torpedoenden und Befestigungszweige sind ebenfalls derart ausgebildet
und angeordnet, daß sie in keiner Weise die geschlossenen Heizgasströme stören.