SE505923C2 - Anordning vid inloppsrör till värmeväxlingsenhet i rökgastub - Google Patents

Description

20 25 30 35 505 925 varit att sprickbildningar lätt kan uppstå vid svetsfogen mellan inloppsröret och rökgastuben. Anledningen till denna sprickbildning är att de i ångpannans eldstad alstra- de heta rökgaserna utsätter värmeväxlingstuben för en betydligt kraftigare termisk påverkan än rökgastuben, vilket medför att värmeväxlingstuben, då pannan sättes i drift, undergår en betydligt större längdutvidgning än rökgastuben. Detta gäller särskilt då värmeväxlings- tuben, såsom vanligen är fallet, är försedd med utvändiga ytförstoringselement, exempelvis i form av ett stort antal från värmeväxlingstubens rörformiga stomme radiellt utskjutande pinnar. På grund av att utloppsröret normalt är avsevärt kortare än inloppsröret och dessutom van- ligen har en betydligt större diameter än detta kommer nämnda skillnad i längdutvidgning mellan värmeväxlings- tuben och rökgastuben att ge upphov till avsevärt högre mekaniska påkänningar vid fogen mellan inloppsröret och rökgastuben än vid fogen mellan utloppsröret och rökgas- tuben. Risken för att utmattningssprickor med tiden skall uppstå är därför betydligt större vid den förstnämnda fogen än vid den sistnämnda fogen.

Uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en förbättrad värmeväxlingsenhet av inledningsvis angivet slag, som medger en reduktion av risken för att utmattningssprickor av den ovan beskrivna typen skall uppträda och som häri- genom uppvisar en i förhållande till tidigare kända värme- växlingsenheter av nämnda slag ökad livslängd.

Den enligt uppfinningen för detta ändamål föreslagna värmeväxlingsenheten kännetecknas i första hand av att det mellanliggande, bågformigt bockade partiet hos in- loppsröret uppvisar en bockningsvinkel överstigande 90° och att det andra ändpartiet hos inloppsröret sträcker sig i en av denna bockningsvinkel bestämd, lutande rikt- ning mot krökningscentrum för ett delsfäriskt parti hos 10 '15 20 25 30 35 505 923 värmeväxlingstubens undre ändvägg, i vilket inloppsöpp- ningen är anordnad i ett i förhållande till värmeväx- lingstubens centrala längdaxel excentriskt läge.

Genom att utföra det bockade partiet hos inloppsröret med en bockningsvinkel överstigande 90° kan man uppnà en ökad böjlighet hos inloppsröret. Den ökade bocknings- vinkeln medför nämligen såväl en ökning av nämnda rörs totala längd som en ökning av längden hos rörets bockade parti, vilket uppvisar en i förhållande till rörets raka partier reducerad styvhet till följd av de godsförtun- ningar och den något ovala tvärsektion som uppkommer hos nämnda parti vid bockningen av detsamma.

Den föreslagna orienteringen av det andra ändpartiet hos inloppsröret och den föreslagna placeringen av in- loppsöppningen säkerställer samtidigt att inloppsöpp- ningen kan ges en rent cirkulär form och att det till denna öppning anslutna ändpartiet hos inloppsröret kan uppvisa en mot dess längdriktning vinkelrät cirkulär ändyta. Härigenom undvikes att den föreslagna bocknings- vinkeln hos inloppsrörets bockade parti kommer att kräva någon speciell och komplicerad form hos inloppsöppningen och den närbelägna ändytan hos inloppsröret och någon därav orsakad ökning av tillverkningskostnaderna för värmeväxlingsenheten.

Genom beräkningar har det kunnat konstateras att man redan vid en bockningsvinkel hos inloppsrörets bockade parti, som är enbart nágra få grader större än 90°, er- häller en betydande ökning av utmattningshàllfastheten hos fogen mellan inloppsröret och rökgastuben. Enligt uppfinningen kan nämnda bockningsvinkel dock företrädes- vis uppgâ till åtminstone cirka 100°.

För att det enligt uppfinningen föreslagna utförandet 10 '15 20 30 35 505 925 av värmeväxlingsenheten icke skall medföra någon risk för att det vid värmeväxlingstubens nedre ände skall uppkomma ett parti, som då pannan tages ur drift ej kan dräneras via inloppsröret, bör värmeväxlingstubens centrala längdaxel företrädesvis sträcka sig genom värme- växlingstubens undre ändvägg vid ett innanför inloppsöpp- ningens perifera kant beläget ställe.

Uppfinningen beskrivs nedan ytterligare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en delvy, i sektion, av en cylinderàngpanna, som är försedd med ett flertal värmeväxlingsenheter av tidigare känt slag, fig. 2 visar en längdsektionsvy, i förstorad skala, av en av nämnda kända värmeväxlingsenheter, fig. 3 visar en motsvarande längdsektionsvy av en värme- växlingsenhet enligt en såsom exempel vald utföringsform av uppfinningen och fig. 4 visar en delvy, i längdsektion och ytterligare förstorad skala, av en nedre del av värmeväxlingsenhuten enligt fig. 3.

I fig. 1 betecknas generellt med 10 en cylinderängpanna av känt utförande, vilken uppvisar en eldstad ll och ett ovanför denna beläget tryckkärl 12, som bildar pan- nans vatten- och àngrum. I tryckkärlet 12 är ett flertal generellt med 13 betecknade värmeväxlingsenheter montera- de för att utvinna värme ur de i eldstaden ll alstrade rökgaserna.

Varje värmeväxlingsenhet 13 innefattar en vid dess bada ändar öppen rökgastub 14, som är tätt förbunden med de 10 '15 20 25 30 35 505 923 undre och övre gavelväggarna hos tryckkärlet 12 och bildar en i vertikal led genom detta förlöpande iökgas- kanal, genom vilken rökgaser kan avledas från eldstaden 11 till ett ovanför tryckkärlet 12 anordnat rökgasutlopp 15. Vidare innefattar varje värmeväxlingsenhet 13 även en inuti rökgastuben 14 anordnad, generellt med 16 be- tecknad värmeväxlingstub, som består av en vid dess bada ändar tillsluten rörformig tubstomme 17 samt ett stort antal vid dennas yttre sida anbringade, radiellt utskiutan- de pinnar 18, vilka bildar utvändiga ytförstoringselement pá tubstommen 17.

Värmeväxlingstuben 16 uppbäres koncentriskt inuti rökgas- tuben 14 à ena sidan av ett inloppsrör 19, vilket, sasnm tydligast framgår av fig. 2, sträcker sig från en nedre öppning 20 i rökgastubens perifera vägg till en inlopps- öppning 21 i en undre utåtbuktande ändvägg 22 hos värme- växlingstuben, och å andra sidan av ett utloppsrör 23, som sträcker sig från en utloppsöppning 24 i en övre del av värmeväxlingstubens perifera vägg till en övre öppning 25 i rökgastubens perifera vägg.

Den närmare uppbyggnaden och funktionen hos cylinderàng- pannan 10 kan vara av godtyckligt lämpligt känt slag och någon närmare beskrivning synes därför ej behövlig.

Det torde vara tillräckligt att nämna att man med hjälp av lämpliga icke visade medel kan åstadkomma en kontinuer- lig cirkulation av vatten genom kring eldstaden 11 befint- liga passager 26 i syfte att härigenom överföra värme från eldstaden till det i tryckkärlet 12 befintliga vatt- net via eldstadens väggar. Detta vatten tillföres dessutom värme från de genom rökgastuberna 14 passerande rökgaserna såväl till följd av värmeledning genom rökgastubernas väggar som med hjälp av värmeväxlingstuberna 16, genom vilka en ständig cirkulation av vatten kommer att äga rum. I tryckkärlet 12 sker till följd av den ovan nämnda 10 215 20 25 30 35 505 923 värmetillförseln en generering av ånga, som kan avledas från tryckkärlet med hjälp av lämpliga ej visade organ.

Såsom framgår av fig. 2 uppvisar inloppsröret 19 vid den kända värmeväxlingsenheten ett första, horisontellt, rakt ändparti 19A, medelst vilket det är förbundet med rökgastuben 14, och ett andra, uppàtriktat, rakt ändpartí 19B, medelst vilket det är förbundet med den undre änd- väggen 22 hos värmeväxlingstuben 16 samt ett mellanliggan- de bågformigt bockat parti 19C, som förbinder de bada ändpartierna 19A och 19B med varandra. Det bågformigl bockade partiet 19C uppvisar en bockningsvinkel av exnkx 90° och det andra ändpartiet 19B sträcker sig i rent vertikal riktning och koncentriskt i förhållande till värmeväxlingstubens 16 centrala längdaxel.

Den i fig. 3 och 4 visade värmeväxlingsenheten enligt uppfinningen skiljer sig från den i fig. 2 visade kända värmeväxlingsenheten enbart med avseende på utformningen av inloppsröret 19 och placeringen av den med detta kom- municerande inloppsöppningen 21 i värmeväxlingstuhens undre ändvägg 22.

Medan det bágformigt bockade partiet hos inloppsröret vid värmeväxlingsenheten enligt fig. 2 uppvisar en bock- ningsvinkel av exakt 90°, uppvisar det bockade partiet 19C hos inloppsröret 19 vid den i fig. 3 och 4 visade värmeväxlingsenheten enligt uppfinningen en bocknings- vinkel 43, som är större än 90° och vid den visade ut- föringsformen uppgår till 101°.

Vidare sträcker sig det uppåtriktade raka ändpartiet 19B hos inloppsröret 19 enligt fig. 3 och 4 i en av bocknings- vinkeln oC bestämd lutande riktning mot det i fig. 4 med C betecknade krökningscentrumet för det delsfäriska parti i vilket hos värmeväxlingstubens 16 undre ändvägg 22, 10 15 505 923 inloppsöppningen 21 är anordnad. Längdaxeln för det raka ändpartiet 19B bildar härvid en vinkel/6 med värmeväx- lingstubens 16 centrala längdaxel. Inloppsöppningen 21 är på grund härav anordnad i ett i förhållande till värme- växlingtubens 16 centrala längdaxel excentriskt läge i väggen 22. vinkeln!/3 har ett värde motsvarande värdet på vinke1nCXï minus 90°. Vid den visade utföringsformen av uppfinningen uppgår vinkeln/A3 följaktligen till 11°.

För att säkerställa att värmeväxlingstuben 16 då pannan tages ur drift skall kunna dräneras genom inloppsröret 19 är läget för inloppsöppningen 21 så valt, att värme- växlingstubens centrala längdaxel sträcker sig genom väggen 22 vid ett innanför öppningens 21 perifera kant beläget ställe.

Claims (3)

10 15 20 25 30 505 925 Patentkrav

1. Värmeväxlingsenhet för utvinning av värme ur rökgaserna från en cylinderàngpanna, vilken värmeväxlings- enhet innefattar en vid dess båda ändar öppen rökgastub, som är avsedd att monteras i vertikalt läge i ett ovanför pannans eldstad beläget tryckkärl för att bilda en i vertikal led förlöpande rökgaskanal genom detta, samt en vid dess båda ändar tillsluten värmeväxlingstub, som uppbäres koncentriskt inuti rökgastuben av å ena sidan ett bockat inloppsrör, som sträcker sig från en första nedre öppning i rökgastubens perifera vägg till en in- loppsöppning i en undre utåtbuktande ändvägg hos värme- växlingstuben, och å andra sidan ett rakt utloppsrör, som sträcker sig från en utloppsöppning i en övre del av värmeväxlingstubens perifera vägg till en andra, övre öppning i rökgastubens perifera vägg, varvid inloppsröret uppvisar ett första, horisontellt, rakt ändparti, medelst vilket det är förbundet med rökgastuben, och ett andra, uppátriktat, rakt ändparti, medelst vilket det är för- bundet med den undre ändväggen hos värmeväxlingstuben, samt ett mellanliggande bâgformigt bockat parti, som förbinder nämnda båda ändpartier med varandra, k ä n - n e t e c k n a d av att det mellanliggande, bågformigt bockade partiet hos inloppsröret uppvisar en bocknings- vinkel överstigande 90° och att det andra ändpartiet hos inloppsröret sträcker sig i en av denna bockningsvin- kel bestämd, lutande riktning mot krökningscentrum för ett delsfäriskt parti hos värmeväxlingstubens undre änd- vägg, i vilket inloppsöppningen är anordnad i ett i för- hållande till värmeväxlingstubens centrala längdaxel excentriskt läge.

2. Värmeväxlingsenhet enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda bockningsvinkel uppgår till åtminstone cirka 100°. 505 923

3. Värmeväxlingsenhet enligt krav 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a d av att värmeväxlingstubens centrala längdaxel sträcker sig genom värmeväxlingstubens undre ändvägg vid ett innanför inloppsöppningens perifera kant beläget ställe.