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Umbau von Rauchrohrüberhitzern mit je zwei in einem Rauchrohr hintereinander geschalteten
Ilaarnadelrohren.
Zur Überhitzung des Dampfes werden bekanntlich bei Lokomotivdampfmaschinen u. dgl.
Rauchrohrüberhitzer verwendet, bei denen in jedem Rauchrohr entweder eine einmalige Hin-und Ruck- führung des Dampfes mittels sogenannter Haarnadelrohre oder eine zweimalige Hin-und Rückführung mittels zweier hintereinander geschalteter Haarnadelrohre stattfindet. Die zweite Ausführungsform wird gewählt, um eine höhere Überhitzung zu erzielen, sie hat jedoch die Nachteile, dass durch vier Äste des Überhitzerrohres sowie die drei Umkehrsehleifen der Durchsehnittsquerschnitt für die Feuergase so sehr verengt wird, dass eine Flammenentwicklung im Rauchrohre verhindert und nur eine unwesent- liche Erhöhung der Dampftemperatur gegenüber einfachen Haarnadelüberhitzern erreicht wird.
Ausserdem tritt eine starke Ablagerung von Russ und Flugasche auf den Überhitzerrohren und in den
Zwischenräumen zwischen diesen und der Rauchrohrwand auf, wodurch der Wärmeübergang und die
Zugwirkung beeinträchtigt und ein oftmaliges Reinigen der Überhitzer notwendig wird.
Um die erwähnten Nachteile möglichst zu verringern, hat man bei Doppelhaarnadelüberhitzern das Verhältnis zwischen den Durchmessern des Überhitzerrohres einerseits und des Rauchrohres ander- seits kleiner gehalten als bei Rauchrohriiberhitzern mit einfachem Haarnadelrohr. Während bei den letzteren das Verhältnis zwischen dem inneren Durchmesser der Rauchrohre und dem äusseren Durchmesser der Überhitzerrohre in der Regel 1 : 2. 5 beträgt und den Wert von 1 : 3 nicht überschreitet, sind die analogen Verhältniszahlen bei Doppelhaarnadelüberhitzern höchstens 1 : 3'5 oder noch kleiner.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das bei Rauchrohrüberhitzern mit Doppelhaarnadelrohren übliche Verhältnis der Durchmesser auch bei Überhitzern mit einfachen Haarnadelrohren zweckmässig ist und günstigere Verhältnisse sowohl für den Betrieb als auch die Überhitzung ergibt als bei den bekannten Rauchrohrüberhitzern, wenn dafür Sorge getragen wird, dass der Wärmeinhalt der Feuergase, die bei dem erfindungsgemässen Durchmesserverhältnis in grösserer Menge durch das Rauchrohr hindurchströmen, über die ganze Länge der Rauchrohre und namentlich in deren höchster Temperaturzone ausgenutzt wird.
Dies geschieht der Erfindung gemäss dadurch, dass bei dem angegebenen Verhältnis der Durchmesser das einfache Haarnadelrohr mittels einer als besonderer Teil ausgebildeten und aus hochfeuerbeständigem Baustoff bestehenden Umkehrschleife bis in die heisseste Zone des Rauchrohres oder über dieses hinaus in die Feuerkammer verlängert ist. Es wird somit, und dadurch unterscheidet sich die Erfindung sowohl von den Rauchrohrüberhitzern mit Doppelhaarnadelrohren und dem erwähnten kleineren Durchmesserverhältnis als auch von den Überhitzern mit einfachen Haarnadelrohren und dem grösseren Durchmesserverhältnis, ein Teil der Überhitzerfläche aus der mittleren und niedrigsten Temperaturzone weggenommen und in die höchste Temperaturzone verlegt.
An sich ist es bereits bekannt, einzelne Endteile von Rauchrohrdampfüberhitzern ohne Wärmeisolation in den Feuerraum hineinragen zu lassen.
Als besonderen Vorteil gewährt die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis die Möglichkeit eines ausserordentlich einfachen, billigen und sehr rasch durchführbaren Umbaues von Lokomotivkesseln mit Doppelhaarnadelüberhitzern sowohl zum Zwecke der Erhöhung der Überhitzung als auch zur längeren Reinhaltung der Rauch-und Überhitzerrohre. Die im Dienste stehenden Lokomotiven dieser Überhitzerbauart können daher dem wirtschaftlichen Betriebe mit hochüberhitztem Dampf angepasst werden, indem in den ungeändert bleibenden Rauchrohren die Doppelhaarnadelüberhitzer unter Beibehaltung ihres ersten Astes und des diesem diagonal gegenüberliegenden vierten Astes
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in der Erfindung gemäss ausgebildete Haarnadelüberhitzer mit einmaliger Umkehrung der Dampfströmung umgewandelt werden.
Es handelt sich also bei dem Umbau um eine neue Umwandlung bekannter Überhitzertypen in Überhitzer mit ebenfalls bekannten Elementen und Anordnungen.
An dem Beispiel des Umbaues eines Doppelhaarnadelüberhitzers in einen einfachen Haarnadel- überhitzer ist die Erfindung in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht. Die Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch das Rauchrohr und die darin angeordneten Überhitzerrohre dar ; die Fig. 2 zeigt, gesehen in der Richtung des Pfeiles I der Fig. 1, den der Erfindung gemäss umgebauten Rauchrohr- Überhitzer, wobei die Umrisse des ursprünglichen Doppelhaarnadelüberhitzers mit strichliert punktierten Linien angedeutet sind.
In der Zeichnung sind das Rauchrohr mit a, die Äste des der Erfindung entsprechenden einfachen Haarnadelrohres mit bl und b4, das Zuführrohr für den Sattdampf mit m, das Abführrohr für den überhitzten Dampf mit n und die als besondere, aus hochfeuerbest ndigem Baustoff hergestellte und bis an das Ende des Rauchrohres a oder darüber hinaus in den Feuerraum reichende Haarnadelsehleife mit d bezeichnet.
Alle diese Teile sind in den Fig. 1 und 2 mit vollen Linien dargestellt ; durch'strich-" punktierte Linien sind jene Teile eines Doppelhaarnadelüberhitzers veranschaulicht, dessen Durchmesserverhältnisse der vier Überhitzerrohre und des Rauchrohres a der Erfindung gemäss für den
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offenen Enden der verbleibenden Rohräste bl und b4 wird der haarnadelförmige Endteil d angeschlossen, der sich bis an das Ende des Rauchrohren a oder, wie durch die strichlierte Linie d'angedeutet ist, bis in die Feuerkammer erstreckt. Die Verbindung zwischen dem Endteil d und den Rohrästen bl und b4 wird durch Verschweissen hergestellt, wobei die Rohrenden ineinandergeschoben sein können oder mittels besonderer Verbindungsmuffen ; in der Fig. 1 ist die Verbindungsstelle durch blosse Striche angedeutet.
Der Erfindung gemäss ist somit die in der mittleren und kühlsten Zone des Rauchrohres a liegende Heizfläche des Überhitzerrohres kleiner, u. zw. sowohl gegenüber einem Doppelhaarnadelüberhitzer als auch gegenüber einem einfachen Haarnadelüberhitzer mit den bisher üblichen Verhältnissen der Durchmesser der Überhitzerrohre und des Rauchrohres. Diese Verkleinerung der Überhitzerfläche wird durch das Verlängenmgsstück d zahlenmässig zwar bloss teilweise ausgeglichen, dessenungeachtet ist die Überhitzungswirkung besser als bei dem eine grössere Wärmeaustauschfläche aufweisenden Doppelhaarnadelüberhitzer.
Dies ist dem Umstande zu verdanken, dass am vorderen Ende des Rauchrohres a eine gute Flammenentwieklung ermöglicht ist, insbesondere dann, wenn der Teil d so weit in den Feuerraum vorragt, dass seine Umkehrschleife dem Eintritt der Feuergase in das Rauchrohr nicht im Wege steht. Infolge des grossen Temperaturunterschiedes zwischen den Feuergasen und dem zu überhitzenden Dampf ist in der Zone des Teiles b die Wärmeübergangszahl sehr hoch, so dass der Wärmeinhalt der in grösserer Menge und mit höherer Temperatur in das Rauchrohr eintretenden Feuergase auch gut ausgenutzt wird. Selbstverständlich sind auch die Ablagerungen von Russ und Flugasche geringer und weniger schädlich und es werden auch die Zugverhältnisse günstig beeinflusst.
Um eine Rückkühlung des hoehüberhitzten Dampfes in dem Aste b4 des Haarnadelrohres zu verhindern, kann dieser in der kühleren Zone des Rauchrohres a mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) hinreichend dicken Isolationsrohr umkleidet werden, ohne dass dadurch die Gefahr einer unzulässigen Verkleinerung des Durehtrittsquerschnittes für die Feuergase entsteht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Umbau von Rauchrohrüberhitzern mit je zwei in einem Rauchrohr hintereinander geschalteten Haarnadelrohren, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ungeändert bleibenden Rauchrohr (a) der
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in einen einfachen Haarnadelüberhitzer umgewandelt wird, indem an die Enden der beiden beibehaltenen Rohräste (bl und b4) eine in an sich bekannter Weise bis in die höchste Temperaturzone des Rauchrohres (a) reichende oder bis in die Feuerbüchse vorragende Umkehrschleife (d) aus hoehfeuerbeständigem Baustoff angesetzt wird, um unter Vergrösserung der Durehflussmenge der Rauchgase und gleichzeitiger Verringerung der Dampfreibung einen Teil der Fläche der Überhitzerrohre in die höchste Temperaturzone zu verlegen.