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Überhitzerelement mit mehreren Zweigrohren Es sind rohrförmige Überhitzerelemente
bekannt, die in dem Rauchrohr eines Kessels, insbesondere eines Lokomotivkessels,
untergebracht sind und mehrere Rohre für den Zufluß und ein mittleres Rohr für den
Rückfluß besitzen, durch welches der überhitzte Dampf dem Dampfsammler zugeführt
wird. Die Herstellung dieser Überhitzerelemente erfordert am Ende des gegen die
Feuerbüchse gerichteten Elements eine Kappe oder eine mehrfache Krümmung, welche
die Rohre für den Dampfeintritt mit dem Rohr für den Rückfluß verbindet; die Herstellung
einer solchen Kappe durch Schmieden ist sehr kostspielig.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Überhitzerelement mit mehreren
Zuflußrohren und gegebenenfalls auch mit mehr als einem Rohr für den Rückfluß in
der Weise hergestellt, daß die Zuflußrohre einfach am Ende des Elements, das gegen
die Feuerbüchse gerichtet ist, gebogen werden und sich durch rückwärts laufende
Verlängerungen fortsetzen, die an jedem Punkt der gesamten Länge mit dem oder den
Rückflußrohren verbunden werden können. Der gewählte Punkt hängt von der Temperatur
der Gase ab, die durch das Rauchrohr fließen, und man bringt im allgemeinen das
Verbindungsstück an eine Stelle, wo die Temperatur derartig ist, daß dieses Verbindungsstück
nicht durch Hitze zerstört werden kann. Die Verbindung kann alsdann entfernt von
der auf der Seite der Feuerkiste gelegenen Rohrwand liegen, und die Herstellung
dieser Verbindung ist einfacher als die einer Kappe. Die Verbindung dieser Verlängerungen
kann auch am Ende des Rauchrohres an der Rauchkammer oder in der Nähe dieses Endes
erfolgen, so daß dann das Überhitzerelement im Inneren des Rauchrohres mehrere Rückflußrohre
besitzt, welche denselben oder einen anderen Durchmesser haben können als die Zuflußrohre.
In
den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb. i zeigt in Seitenansicht teilweise geschnitten das gegen die
Feuerkiste gerichtete Ende des Überhitzerelements gemäß der vorliegenden Erfindung;
Abb. 2 ist ein Schnitt nach 4-4 der Abb. i ; Abb. 3 ist ein Schnitt nach 5-5 der
Abb. i ; Abb. 4 zeigt in größerem Maßstab, und zwar in Seitenansicht, die Verbindung
der Zuflußrohre mit dem einzigen Rückflußrohr durch Schweißung; Abb. 5 ist ein Schnitt
nach 7-7 der Abb. 4; Abb. 5 a zeigt die Äblenkkappe in perspektivischer Ansicht;
Abb. 6 zeigt in Seitenansicht teilweise geschnitten eine abgeänderte Ausführungsform
des Überhitzerelements, bei welchem die Zusammenführung der Rückflußrohre in der
Nähe der Rohrwand auf der Seite der Rauchkammer erfolgt; Abb. 7 ist eine Ansicht
von oben des in Abb. 6 dargestellten Überhitzerelements; Abb. 8 ist ein Schnitt
nach der Linie io-io der Abb. 7, welcher zeigt, wie die Rückflußrohre ebenso wie
die Zuflußrohre mit Flügeln versehen sind; Abb. 9 zeigt im Schnitt eine Abänderung
der Anordnung nach Abb.8, bei welcher die Lage der Rückflußrohre im Verhältnis zur
Lage der Zuflußrohre verschoben ist.
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Nach der Erfindung wird im Rauchrohr a das Ende der Zuflußrohre e,
die etwa vier an der Zahl sein können, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, gebogen oder
gekrümmt, und zwar auf der Seite der Feuerkiste b, von wo aus ein Rückflußrohr k
für jedes der vier Rohre sich anschließt. Diese Rückflußrohre k werden an dem erweiterten
Ende l eines einzigen Rückflußrohres m angeschlossen, wie aus den Abb. 4 und 5 ersichtlich
ist.
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Um diese Verbindung herzustellen. wird das mittlere Rückflußrohr
m gemäß Abb. ,I zuerst bei I
derart erweitert, daß eine viereckige
Öffnung entsteht. Die vier Rohre k werden alsdann beispielsweise an dem Umfang
AB der Öffnung l angeschweißt. Dabei können sie in ein den Querschnitt
A B einnehmendes Bodenstück eingeschweißt werden, das mit den Rohren k entsprechenden
Öffnungen versehen ist, oder die Zwischenräume zwischen den Rohren k und gegenüber
dem Rohrende I werden zugeschweißt.
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Der Vorteil dieser Verbindung besteht darin, daß die Herstellung sehr
leicht ist und daß die rückwärtigen Verlängerungen k der Rohre des überhitzerelements
von irgendwelcher Länge sein können, und es ist möglich, das Verbindungsstück L
in genügender Entfernung von der Rohrwand b anzuordnen, so daß irgendeine Zerstörung
durch die heißen Gase nicht vorkommen kann.
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Wie bei den bekannten Überhitzerelementen kann man die Zuflußrohre
e' mit Flügeln i versehen, wie aus Abb. 3 ersichtlich ist. Diese haben die Wirkung,
die Wärme aufzunehmen und das mittlere Rückflußrohr l zu umschließen, um es der
negativen Strahlung des-Rauchrohres d zu entziehen.
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Um zu vermeiden, daß die durch die Gase mitgerissenen Kohleteilchen
und der Rauch sich in dem durch das Bündel der vier Rohrverlängerungen k gebildeten
Horn anhäufen, wird vor dem Verbindungsstück l eine Ablenkkappe o angebracht, deren
konische Hutform in den Abb. 4, 5 und 5 a dargestellt und zwischen die vier Rohre
k eingebettet ist, um die in der Achse des Rauchrohres ankommenden Kohleteilchen
gegen den Unifang des Rohres zurückzuwerfen.
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Die durch die Erfindung dargebotene Möglichkeit, in jedem gewollten
Punkt die X-erbindung zwischen den Zuflußrohren und dem einzigen Rückflußrohr herzustellen,
kann dazu fuhren, diese Verbindung beinahe an dem Ausgang des Rauchrohres anzuordnen
in der Nähe der auf der Seite der Rauchkammer gelegenen Rohrwand c. Diese Anordnung
ist in den Abb. 6 bis 9 (bargestellt. In diesem Fall hat das Überhitzereletnent,
wie inan aus Abb.8 sieht, vier Zuflußrohre c, die von dem Dampfzuleitungsrohr d
abzweigen (Abb. 6 und 7) und die gegebenenfalls mit Flügeln i versehen sind, und
vier Rückflußrohre k von gleichem oder geringerem Durchmesser als der Durchmesser
der Rohre e, die in das Ableitungsrohr li für den überhitzten Dampf führen (Abb.
6 und 7). Die Rückflußrohre k können gegebenenfalls auch niit Flügeln p zur Verbesserung
der Wärmeaufnahme versehen sein, wie aus Abb. 9 ersichtlich ist. Es ist zweckmäßig,
alle Rückflußrohrek im Verhältnis zu den Zuflußrohren e derart zu drehen, daß die
in Alb. (t dargestellte Anordnung entsteht, welche gestattet, die vier Rückflußrohre
k gleichmäßig verteilt im Inneren des von den Zuflußrohren e gebildeten Raumes anzuordnen.
Auch können die Rückflußrohre k, die finit Flügeln p versehen sind oder auch ohne
Flügel Verwendung finden, von geringerem Durchmesser als der Durchmesser der Zuflußrohre
c sein, da hierdurch die Wärmeaufnahme infolge der erhiiliten Strömungsgeschwindigkeit
des überhitzten Dampfes bei den in der heißesten Zone der Rauchgase liegenden Rückflußrohre
verbessert wird.
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Um Unterschiede in der Ausdehnung zwischen dem einzigen Rückflußrohr
und den Zuflußrohren zu vermeiden, ist es bekannt, Ausdehnungskrümmer r vor dem
Eintritt der Zuflußrohre in das Rauchrohr anzuordnen. Diese Anordnung kann auch
für das Cberhitzerelement nach der vorliegenden Erfindung entsprechend den Abb.
6 und 7 Verwendung finden. -Man kann selbst eine Anordnung treffen, derart, (laß
(las Verbindungsstück I außerhalb der Rohrwand c in der Rauchkammer liegt und daß
die Rückflußrohre k, bevor sie an dem Verbindungsstück l befestigt werden, Ausdehnungskrümmer
bilden, die den für die Eingangsrohre e vorgesehenen gleich sind.
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Die Flügel an den Rückflußrohren k können, wie Abb.8 zeigt, auf einem
Kreisumfang angeordnet sein, oder sie .können auch radial stehen, d. 1i. in einer
Ebene, die durch einen Durchmesser des Rauchrohres geht. Die Flügel können demnach
nicht nur für den Zufluß vorgesehen werden, sondern auch für den Rückfluß auf der
ganzen Länge des Rohres oder nur auf einem Teil derselben.
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Eine Berechnung zeigt, daß der Durchgangswiderstand
der
Rauchgase, der durch die Riickflußrohre k nach der vorliegenden Erfindung und durch
das Verbindungsstück l entsteht, geringer ist als der Querschnitt der Kappe der
bekannten Überhitzerelemente. Es folgt daraus, daß das vorliegende Überliitzerelement
einen besseren Zug im Rauchrohr und infolgedessen auch einen besseren Wirkungsgrad
hat als die bekannten Überhitzerelemente. Schließlich bestehen die Vorteile, welche
das vorliegende Ü berhitzerelement darbietet, in einer Vereinfachung der Bauweise,
welche das Schmieden einer die vier Eingangsrohre mit einem Rückflußrohr verbindenden
Kappe vermeidet. Über einer mehr oder weniger großen Länge hat das Überhitzerelement
mehrere Rückflußrohre k, was gestattet, die Länge der Rohre des Elements für die
gleiche Wirkung zu vermindern.
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Außerdem kann die Kompensation der Ausdehnungsunterschiede viel leichter
durch Anordnung von Ausdehnungskrümmern an den Rückflußrohren erreicht werden als
bei einem einzelnen Rückflußrohr größeren Durchmessers, auch ist zu beachten, daß
die Ausdehnungsdifferenzen zwischen dein Rückflußrohr und den Zuflußrohren im Fall
der vorliegenden Erfindung geringer sind als bei der bekannten Anordnung, da erfindungsgemäß
das einzige Rückflußrohr sich nur auf eine geringe Länge des Rauchrohres erstreckt,
und daß ein mehr oder weniger großer Teil des Rücklaufes des Elements durch Rohre
von kleinem Querschnitt gebildet wird, die biegsamer sind als ein einziges Riickflußrohr
von größerem Durchmesser. Dieselben Grunde können außerdem zu einer Gewichtsverminderung
des Cberhitzerelements für eine bestimmte Leistung führen.
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Die auf den Zuflußrohren vorgesehenen Flügel i und ebenso die Flügel
p, die auf den Rückflußrohren angeordnet sind, können in der Längsrichtung gewellt
sein, derart, daß Stöße in dem Strom der Gase und der in dem Rauchrohr a außerhalb
der Rohre fließenden Rauchgase entstehen.
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Um die gekrümmten Teile der Rohre e, welche, wie Abb. i zeigt, nach
k zurücklaufen, zu schützen, kann man auf den Krümmungen der Rohre Schutzkappen
s anordnen, wodurch diese Krümmungen gegen die Einwirkung der heißen Gase verstärkt
«erden und auch gegen Erosionen, die von Kohleteilchen herrühren.
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Die Zahl der Eingangsrohre kann selbstverständlich beliebig sein.