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Rauchrohr-Dampfüberhitzer, insbesondere für Lokomotiv-und Seffskessel.
Bei Lokomotiv-und Schiffskesseln wird bekanntlich der Sattdampf in Rauchrohrüberhitzern überhitzt, die in den Grossrauchrohren des Kessels angeordnet sind. Werden hiebei sogenannte Haarnadelrohre (Schmidt-Überhitzer) verwendet, so wird der Dampf im Gegenstrom überhitzt, im Gleichstrom gibt er jedoch einen Teil der aufgenommenen Wärme an die im letzten Teil ihres Weges bereits abgekühlten Rauchgase wieder ab. Diesen Nachteil suchte man durch ineinander angeordnete Doppelrohre (Fieldrohrüberhitzer) zu beheben, bei denen der zu überhitzende Dampf in dem von den beiden Röhren gebildeten Mantelraum im Gegenstrom zu den Rauchgasen und der überhitzte Dampf in dem inneren Rohr zurückgeführt wird.
Die obenerwähnten Überhitzer haben eine Reihe von Nachteilen. Da die Rauchgase nur wenig wirksam sind, muss die Heizfläche des Überhitzer sehr gross sein, so dass im Kessel zwei, in der Regel sogar drei Reihen von Grossrauchrohren für die Aufnahme der Überhitzerelemente vorgesehen sein müssen, wodurch die Zahl der unterbringbaren Feuerrohre und die Grösse der Dampf erzeugenden Heizfläche verringert wird. Die grosse Anzahl von Überhitzerrohren bedingt aber ferner eine geringe und in den verschiedenen Rohren nicht gleichmässige Dampfgeschwindigkeit und diese hat zur Folge, dass die in der heisseren Rauchgaszone befindlichen Teile der Überhitzerrohre, insbesondere jener, in denen bei geringem Dampfverbrauch die Dampfgeschwindigkeit sehr klein wird, nicht hinreichend durch den Dampf gekühlt werden und einem raschen Verschleiss durch Verzunderung unterliegen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die geschilderten Nachteile der bekannten Überhitzer dadurch behoben, dass die Überhitzung des Sattdampfes nicht bloss durch die die Grossrauchrohre durchströmenden Rauchgase, sondern darüber hinaus durch unmittelbare Einwirkung der Feuerung selbst erfolgt, indem der geschlossene Endteil des äusseren Mantelrohres aus einem feuerbeständigen Material (z. B. Nickel, Nickelstahl od. dgl. ) hergestellt wird und ohne Wärmeisolation in den Feuerraum vorragt.
Zu dieser neuen Methode der Dampfüberhitzung bei Lokomotiv-und Schiffskesseln führte die Erkenntnis, dass bei solchen Kesseln die Intensität der Feuerung bei Stillstand der Maschine sogleich ausserordentlich stark absinkt, so dass dadurch die bei Einwirkung sehr hoher Temperaturen auf die Überhitzerröhren entstehenden Gefahren so weit verringert werden, dass sie bei Wahl von hochfeuerfesten Baustoffen für die in den Feuerraum vorragenden Überhitzerteile zur Gänze beseitigt werden.
Ausserdem aber kann infolge der intensiven Wirkung der Feuerung, insbesondere durch Wärmestrahlung,
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsformen als Fieldrohrüberhitzer veranschaulicht. Die Fig. 1 und 3 zeigen die erfindungsgemässen Überhitzer in einem Längsschnitt durch das Grossrauchrohr ; die Fig. 2 und 4 zeigen die Überhitzer nach den Fig. 1 und 3 im Querschnitt nach den Linien A-B und GD der Fig. 1 und 3.
Der Dampfverteilkasten 2 ist in zwei Räume 3 und 4 geteilt, von denen der erstere (durch ein nicht dargestelltes Rohr) den zu überhitzenden Dampf erhält, wogegen der letztere den überhitzten Dampf empfängt und ihn an die Dampfmaschine abgibt. An den Verteilerkasten 2 ist ein Kasten 10 angeschlossen, an den der Überhitzer angesetzt ist und der durch eine Mittelwand 11 in zwei Kammern 12 und 13 geteilt ist. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht der Überhitzer aus einem
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umgibt, besteht aus einer röhrenförmigen Kappe, die mit ihrem geschlossenen Ende in den Feuerraum 18 hineinragt.
Der Dampf strömt, wie die mit vollen Linien gezeichneten Pfeile in der Fig. 1 zeigen, aus der Kammer 3 des Verteilerkastens in den Raum 12, durchfliesst im Gegenstrom zu den Rauchgasen (strichlierte Pfeile) den mantelförmigen Zwischenraum 20 zwischen dem Innenrohr 14 und dem Aussenrohr 15, gelangt dann in die Kappe 11, kehrt in der durch die Kappe 17 gebildeten Endkammer 21 (Fig. 1) um und strömt durch das Innenrohr 14 in die Kammer. M des Endkastens 10. In der kühleren Zone der Rauchgase (Fig. 1 linke Hälfte) nimmt der Sattdampf von den bereits stark abgekühlten Rauchgasen nur wenig Wärme auf. Der Hauptteil der Überhitzung kommt in der heisseren Zone (Fig. l rechte Hälfte) zustande und insbesondere in dem in den Feuerraum 18 hineinragenden Teil der röhrenförmigen Kappe 17.
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kannter Weise eine nach einem steilen Schraubengang verlaufende Einlage 23 angeordnet, die aus einem Blechstreifen besteht und den Dampf in einer Schraubenlinie führt.
Die überaus intensive Überhitzung des Dampfes in dem in den Feuerraum 18 hineinragenden Teil der Kappe 17 gestattet es, die Zahl der Überhitzerelemente wesentlich zu verringern, so dass man mit einer einzigen Reihe von Grossrauchrohr-Überhitzern das Auslangen findet. Aus den eingangs angeführten Gründen wird eben durch die Verringerung der Zahl der Überhitzerröhren die Gefahr des Verzunderns und Durchbrennen verringert.
Den hohen Wärmebeanspruchungen des im letzten Teil der Grossrauchrohre 7 liegenden und in den Feuerraum hineinragenden Teiles des Überhitzers wird dadurch Rechnung getragen, dass die Kappe 17 aus einem einzigen Stuck des besten nicht verzundernden Materials hergestellt ist, beispielsweise aus Nickel oder einer der feuerfesten Stahlsorten, welche die moderne Metallurgie zu liefern imstande ist.
Das hintere Ende des Rohrteiles 15 ist mit dem vorderen Ende der Kappe 17 durch Einwalzen in Rillen 19 und durch Verschweissen verbunden.
In den in den Feuerraum. M hineinragenden Teilen des Überhitzers, die unter der überaus intensiven Wirkung der Wärmestrahlung der Feuerung stehen, könnte eine zu plötzliche Überhitzung des Dampfes erfolgen, die Dampfstauungen und in deren Folge zu hohe Erhitzungen dieser Teile verursachen würde. Um dies zu verhindern, sind der Erfindung gemäss die folgenden Massnahmen getroffen.
Da der durch das Innenrohr 14 zurückströmende überhitzte Dampf einen grossen Teil seiner Über- hitzungswärme an den Nassdampf abgeben würde, hat man bei den bekannten Überhitzern über das Rückleitungsrohr 14 ein sich über dessen ganze Länge erstreckendes Rohr gelegt, das mit dem Rohr 14 einen isolierenden Luftmantel bildet. Der Erfindung gemäss ist das Rückleitungsrohr 14 für den überhitzten Dampf bloss in der kühleren Zone der Rauchgase durch einen isolierenden Luftmantel 25 von dem zu überhitzenden Frischdampf (Mantelraum 20) getrennt, während in der heisseren Rauchgaszone das Rück- leitungsrohr 14 unmittelbar in dem von der Kappe 17 gebildeten Überhitzerraum liegt.
Die Anordnung des Isolationsrohres 24 bloss in der kühleren Zone der Rauchgase gewährt folgende Vorteile.
Die Überhitzung des Dampfes in dem in den Feuerraum-M hineinragenden Teil der Kappe 17 erfolgt nicht zu stossförmig und nicht über die zulässige Höhe, da der in dem Innenrohr 14 zurückströmende hoehüberhitzte Dampf einen Teil seiner Wärme an den in die Kappe 17 eintretenden Dampf abgibt, wodurch ein gewisser Temperaturausgleich stattfindet. In der heissen Zone der Rauchgase wird für den in Überhitzung begriffenen Dampf ein um die Querschnittsfläche des Luftmantels 25 grösserer Durchtrittsquerschnitt erzielt. Dies ermöglicht es, ohne Verringerung des Durchtrittsquerschnittes für den in Überhitzung begriffenen Dampf innerhalb der Kappe 17, die schraubenförmige Einlage 23 weniger steilgängig auszuführen.
Dadurch wird nicht nur der Dampfweg verlängert, sondern auch infolge der grösseren Fliehkraft des Dampfes ein kräftigeres Andrücken desselben an die Wandung des Überhitzers und eine bessere Kühlung desselben erzielt. Wie die Fig. 1 zeigt, nimmt die Steigung dieser schraubenförmigen Einlage 23 in der Strömungsrichtung des Dampfes allmählich ab, so dass der Durchgangsquerschnitt des schraubenförmigen Dampfkanals 22 in der Richtung der zunehmenden Rauchgastemperatur immer kleiner wird. Dadurch wird in dem Ende der Kappe 17 eine kräftige Drehbewegung des Dampfes erzielt, so dass die der hohen Temperatur ausgesetzte Kappe 17 wirksam gekühlt wird. Ausserdem erfährt der Dampf eine wirksame Ablenkung, durch welche seine Umkehr in das Rückströmungsrohr 14 erleichtert wird und Dampfstauungen hintangehalten werden.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Aussenrohr des Überhitzers aus den Teilen 15 und 17 zusammengesetzt ; es kann aber selbstverständlich auch aus einem einzigen, an seinem Ende geschlossenen Rohr bestehen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist das in der kühleren Zone liegende Aussen- rohr 15 (Fig. 1) durch ein System von engen Röhren 26 ersetzt. Diese sind, wie die Fig. 4 zeigt, in einem geringen Abstand von dem Innenrohr 14 angeordnet und längs ihrer Berührungslinien miteinander ver- schweiss ; sie schliessen daher mit dem Innenrohr 14 einen Luftmantel 25 ein (Fig. 4), durch den der über-
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