Überhitzereinrichtung an Dampfkesseln, insbesondere solchen für Hochdruck-Dampflokomotiven. Es bietet bei Hochdru:ckdampflokomotiv- kesseln bekanntlich Schwierigkeiten, den oder die Überhitzer in einer den wärmetech nischen, baulichen und betriebstechnischen Anforderungen gleichzeitig genügenden Form auszubilden und im Rauchgaskessel anzuordnen.
Die Erfindung betrifft nun eine Überhitzereinrichtung an Dampfkesseln, -elche bezweckt, den genannten Anforderun gen gerecht zu werden.
Es sind Vorschläge bekannt geworden, nach denen die Überhitzerelemente seitlich zwischen die vertikalen, aufsteigenden Ver dampf errohre eines Röhrenkessels einge schoben und auf an denselben angeschweissten Rippen oder mittelst Briden befestigt sind. Nach andern Vorschlägen wird die ganze Überhitzerrohrgruppe von einer an der Ober trommel aufgehängten Konstruktion getra gen, und ebenfalls von der Seite in den Kessel eingeschoben.
Solche Konstruktionen haben den Nach teil, dass die das Überhitzerrohrbündel tra genden Konstruktionsteile nur mangelhaft oder gar nicht gekühlt sind, indem als tra gende Teile an den Wasserröhren ange schweisste Rippen, auch Briden oder Laschen vorgesehen sind. In den überhitzerkammern nach diesen Vorschlägen sind Temperaturen von 900 bis 1100 zu erwarten, so dass diese tragenden Teile in kurzer Zeit sich deformie ren und durch Abbrand vollends zerstört werden, sofern sie nicht aus besonders hitze beständigem, sehr kostspieligem Material hergestellt werden.
Dazu kommt, dass, wenn als tragende Elemente Rippen verwendet werden, die Überhitzerrohre an den schmalen Auflageflächen der Rippen durch die Schläge und Erschütterungen im Lokomotiv- betrieb beschädigt werden.
Ferner wird bei diesen bekannten Konstruktionen die Kessel isolierung einer raschen Zerstörung ausge- setzt sein, Ja einerseits die den Rauchgas strom seitlich begrenzenden Rippen sehr hohe Temperaturen annehmen und abbrennen und anderseits die Isolierung oberhalb der Überhitzerrohre nur in Abständen von Ver- dampferrohren getragen und somit sehr stark der direkten Strahlung und Berührung der Feuergase ausgesetzt ist.
Alle diese Nachteile werden durch .die Überhitzereinrichbung nach vorliegender Er findung vermieden, in dem die Überhitzer- rohre in den wassergekühlten Stehrohren wassergefüllter Plattenwände gelagert sind, welche Plattenwände die Überhitzerkammer mindestens seitlich begrenzen. Boden und Decke dieser Kammer können zum Beispiel durch in .diese Kammer eingesetzte, dicht schliessende Rohrreihen oder ebenfalls durch wassergefüllte Plattenwände gebildet wer den, so dass die Kesselisolierung vor Zerstö rung und die Obertrommel mit Sicherheit vor Bestrahlung geschützt sind.
Ebenso wird die seitliche Isolierung durch die wasser gefüllten Plattenwände fast vollständig ab geschirmt und vor Zerstörung bewahrt, sehr im Gegensatz vor allem zu dem zweiten der oben erwähnten Vorschläge, bei welchem auf ,der Einbauseite des Überhitzers die Kessel isolation auf ausgedehnter Fläche direkt den Feuergasen ausgesetzt ist.
Diesem zweiten bekannten Vorschlag kommt allerdings gegen über dem ersten der Vorteil guter Zugäng lichkeit des Kesselinnern nach Ausbau der Überhitzerrohre zu; die vorliegende Ausfüh rung aber vereinigt in sich gleichzeitig vor zügliche Abschirmung der seitlichen Kessel isolation und gute Zugänglichkeit der innern Kesselteile nach Ausbau der Überhitzerrohre samt ZVasserwänden.
In Abb. 1 ist die beispielsweise. Anwen dung .des Erfindungsgegenstandes an einem Höchdrucklokomotivkessel im Längsschnitt dargestellt. Eine oder mehrere Obertrommeln a des als Wasserrohrkessel ausgebildeten Verdampferteils, die Feuerbüchsuntertrom- meln b und die Verbrennungskammerunter- trommeln c sind in bekannter Weise durch drei quergestellte, mit Stehröhrchen abge- steifte, wassergefüllte Plattenwände dl, dz,
d5 miteinander verbunden. Diese Platten wände dl, d2, d3 dienen als Gerüst des Kessels und gleichzeitig als Fallrohre für den Wasserumlauf.
Die Verdampferelernente e bestehen nach Abb. 2, welche einen Sehnut durch Abb. 1 nach der Linie A-A darstellt aus je zwei senkrechten oder nahezu senk rechten und je einem nahezu wagrechten Verdampferrohr. Die Vereinigung der hori zontalen und vertikalen Äste erfolgt in Eck- stücken e1, welche an den äussern Enden ab schraubbare Verschlusskappen e, tragen.
Die Gesamtheit der nebeneinandergestellten Ver- dampferrohre e bildet die Feuerbüchsseiten- wände und -die die Obertrommeln vor Be- heizung schützende Feuerbüchsdecke. Kurze Rohrstutzen f leiten den erzeugten Dampf in die Obertrommeln a ab. Im Innern der Feuerbüchse F sind im vordern Teil zwei Längsreihen von Verdampferröhren g ein gebaut, die die Feuerbüchsheizfläche stark vergrössern und gleichzeitig als Träger des Gewölbes h dienen.
Die Verbrennungskam mer K weist eine ähnliche Rohrbesetzung auf wie die Feuerbüchse, hingegen erstreckt sich die Rohrbesetzung nur auf den hintern Teil der Verbrennungskammer, während im vordern Teil Platz freigelassen ist für .den Einbau er wassergekühlten Überhitzerkam- mer U.
An die vorderste, querverstellte Platten wand d, des Hochdruckverdampfers schliesst ein Niederdruckrauchröhrenspeisewasservor- wärmer V an, in dessen Rauchröhren r, die Rohrschlangen r. eines Hoch.drucks.peise- wasservorwärmers untergebracht sind.
Die Abb. 3 bis 7 zeigen die beispielsweise Ausbildung der Überhitzerkammer und der Überhitzer in Ansichten und Schnitten in grösserem Massstabe. Die Überhitzerkammer nach Abb. 3 und 4 wird gebildet aus zwei seitlichen, senkrechten oder nahezu senkrech ten, durch grosse Stehrohre l abgesteifte, wassergefüllte Plattenwände i, ähnlich .den Wänden dl, d2, d3, die auf den Untertrom meln abgestützt sind.
Der Boden und die Decke der Überhitzerkammer U sind .durch je eine wagrechte oder nahezu wagrechte Wasserrohrreihe k2 bezw. k1 gebildet, die mit dem Wasserinhalt der Seitenwände i durch Löcher p1 in freier Verbindung steht. Der Boden und die Decke können aber auch. wie in den Abbildungen nicht dargestellt ist, durch wassergefüllte, mittelst Stehröhrchen oder Stehbolzen abgesteifte Plattenwände ge bildet sein.
Die grossen Stehrohre I der Kam merseitenwände i dienen zur Lagerung eines aus mehreren Überhitzerrohren bestehenden Rohrbündels m, das von der Seite her ein- und ausgebaut werden kann. Die Auflager fläche der Überhitzerrohre m in den Steh rohren l ist dabei reichlich bemessen und gut gekühlt.
Die Zusammenschaltung der ein zelnen Überhitzerrohrbündel m. und die An ordnung der Eintritts- und Austrittssammel- rohre p kann ausserhalb der Überhitzerkam- mer in verschiedenster, jedoch zweckent sprechender Weise vorgenommen werden. In der Abb. 3 zum Beispiel sind alle in einer Vertikalreihe liegenden Rohrbündel hinter einander geschaltet und zu einem einzigen Strang vereinigt, der oben und unten an die Sammler p angeschlossen ist.
Die Seitenwände der Überhitzerkammer TI nach den Abb. 5 und 6 werden durch Plattenwände i. gebildet, die durch kleine Stehröhrchen n abgesteift sind. Je zwei Steh rohre der einander gegenüberliegenden Plat- i;enwä.nde dienen zur Lagerung je eines über hitzerrohres, das seitlich ein- und ausgebaut werden kann. Die Zusammenschaltung der einzelnen Überhitzerrohre und die Anord nung der Eintritts- und Austrittssammler p kann wiederum auf verschiedene Art zweck entsprechend vorgenommen werden.
Zum Schutze der Überhitzerrohre ni respektive o gegen Ermlühen, insbesondere bei abgestellter Dampfentnahme aus dem i?berhitzer, sind nach Abb. 5 und 7. von denen die letztere die Ansicht der Kammer nach Abb. 5 in Pfeilrichtung zeigt, auf der Gaseintrittsseite der Überhitzerkammer U eine oder mehrere Vertikalreihen annähernd horizontaler Wasserrohre.
q vorgesehen, die mit den wassergefüllten Seitenwänden i der Überhitzerkammer U durch Öffnungen p2 (Abb. 7) in freier Verbindung stehen und wie die Rohre k1, k2 -zum Reinigen mit ab nehmbaren Putzkappen p3 verschlossen sind. Erforderlichenfalls können aber auch den Kammerboden und die Decke verbindende senkrechte Rohre den gleichen Zweck erfüllen.
Die wassergekühlte Überhitzerkammer TT kann entweder an .den Niederdruckspeise- wasservorwärmer V angeschlossen werden (Rohrleitungen q1, q2), also unter Nieder druck, beispielsweise 10 bis 20 at stehen, oder aber auch an die Rohrschlangen r2 des Hochdruckspeisewas.servorwärmers oder den Hochdruckkessel angeschlossen werden und beispielsweise unter 60 at stehen.
Bei entspre chend ausgebildeten Speisesystemen lässt sich die Überhitzerkammer U auch mit Wasser kühlen, dessen Druck nur wenig über der Atmosphäre liegt.
Da die ganze Überhitzerkammer U mit ,samt den Überhitzerrohren m respektive o seitlich ein- und ausgebaut werden kann, er gibt sich eine vorzügliche Zugänglichkeit ins besondere dieses Kesselteils. Die beschriebene Überhitzerkammer lässt sich auch bei andern Kesselsystemen als nach Abb. 1 anwenden, zum Beispiel bei solchen, bei denen der Nie derdruckvorwärmer weggelassen und durch eine Fortsetzung des Hochdruckröhrenkessels ersetzt ist.
Unter Umständen kann es Vorteile bieten, die seitlichen Plattenwände nicht wie ge zeichnet aus einem einzigen Stück herzustel len, sondern sie zu unterteilen, sei es in hori zontaler oder vertikaler Richtung.
Es kann auch das Einstecken der Über- hitzerelemente von :beiden Seiten her erfol gen, wobei in der Mitte zwischen .den Kam mern i die Abstützung der beidseitigen Um kehrenden in einer mittleren Plattenwand il erfolgen kann, wie in Abb. 4 strichpunktiert eingezeichnet ist. Diese mittlere Plattenwand il kann auch vorgesehen werden, wenn eine mittlere Abstützung der Überhitzerrohre nach Abb. 4 oder 6 erwünscht ist. Die Wand il ist irgendwie, zum Beispiel aus einer drit ten Untertrommel cl zu lagern.
Die in Abb. 3 bis 6 dargestellten Rohr führungen erschöpfen die Möglichkeiten na türlich nicht, wie schon oben angedeutet. Als weiteres Beispiel einer andern Ausbil dung sei nur noch jene, nicht gezeichnete, angeführt, bei der die Querstränge der Über hitzerrohre m von oben nach unten abwech selnd an rechts- und linksliegende Sammel- rohre p angeschlossen sind.
Superheating device on steam boilers, especially those for high-pressure steam locomotives. In the case of high-pressure steam locomotive boilers, it is known to present difficulties in designing the superheater or superheaters in a form that simultaneously satisfies the thermal, structural and operational requirements and in arranging them in the flue gas boiler.
The invention now relates to a superheater device on steam boilers, -elche aims to meet the aforementioned requirements.
Proposals have become known, according to which the superheater elements are pushed laterally between the vertical, ascending vapor tubes of a tubular boiler and are attached to the same welded ribs or by means of clamps. According to other proposals, the entire superheater tube group is supported by a structure suspended from the top drum and also pushed into the boiler from the side.
Such constructions have the disadvantage that the structural parts carrying the superheater tube bundle are only poorly cooled or not cooled at all, in that ribs, also brackets or tabs are provided as supporting parts on the water pipes. In the superheater chambers according to these proposals, temperatures of 900 to 1100 are to be expected, so that these load-bearing parts deform in a short time and are completely destroyed by burning, unless they are made of particularly heat-resistant, very expensive material.
In addition, if ribs are used as load-bearing elements, the superheater tubes on the narrow contact surfaces of the ribs are damaged by the blows and vibrations in locomotive operation.
Furthermore, in these known constructions, the boiler insulation is exposed to rapid destruction, on the one hand the ribs laterally limiting the flue gas flow take up and burn off very high temperatures and on the other hand the insulation above the superheater tubes is only worn at intervals from the evaporator tubes and therefore very much is exposed to direct radiation and contact with fire gases.
All these disadvantages are avoided by .die Überhitzereinrichbung according to the present invention, in which the superheater tubes are mounted in the water-cooled vertical tubes of water-filled plate walls, which plate walls delimit the superheater chamber at least laterally. The floor and ceiling of this chamber can be formed, for example, by tightly closing rows of pipes inserted in this chamber or also by water-filled panel walls, so that the boiler insulation is protected from destruction and the upper drum is definitely protected from radiation.
Likewise, the lateral insulation is almost completely shielded by the water-filled panel walls and protected from destruction, in contrast to the second of the above-mentioned proposals, in which the boiler insulation is exposed directly to the flue gases over an extensive area on the installation side of the superheater is.
This second known proposal, however, has the advantage of good accessibility of the inside of the boiler after removing the superheater tubes over the first; However, the present design combines at the same time excellent shielding of the lateral boiler insulation and good accessibility of the inner boiler parts after removal of the superheater pipes including the water walls.
In Fig. 1 is the example. Application of the subject of the invention to a high-pressure locomotive boiler shown in longitudinal section. One or more top drums a of the evaporator part designed as a water tube boiler, the firebox bottom drums b and the combustion chamber bottom drums c are in a known manner through three transverse, water-filled plate walls dl, dz, stiffened with upright tubes,
d5 connected together. These plate walls dl, d2, d3 serve as a framework for the boiler and at the same time as downpipes for the water circulation.
The evaporator elements e consist according to Fig. 2, which represents a groove through Fig. 1 according to the line A-A of two vertical or almost vertical right and one almost horizontal evaporator tube. The union of the horizontal and vertical branches takes place in corner pieces e1, which at the outer ends have screw-off caps e.
The totality of the juxtaposed evaporator tubes e forms the fire box side walls and the fire box cover which protects the upper drums from heating. Short pipe sockets f conduct the generated steam into the upper drums a. Inside the fire box F, two longitudinal rows of evaporator tubes g are built in in the front part, which greatly increase the fire box heating surface and at the same time serve as a support for the vault h.
The combustion chamber K has a similar pipe occupation as the fire box, however, the pipe occupation extends only to the rear part of the combustion chamber, while space is left free in the front part for the installation of the water-cooled superheater chamber U.
A low-pressure smoke pipe feedwater preheater V is connected to the foremost, transversely adjusted plate wall d, of the high pressure evaporator, in whose smoke pipes r, the pipe coils r. of a high pressure feed water preheater.
Figs. 3 to 7 show, for example, the design of the superheater chamber and the superheater in views and sections on a larger scale. The superheater chamber according to Fig. 3 and 4 is formed from two lateral, vertical or almost vertical th, water-filled plate walls i stiffened by large upright tubes l, similar to the walls dl, d2, d3, which are supported on the sub-drums.
The floor and the ceiling of the superheater chamber U are .by a horizontal or almost horizontal row of water pipes k2 respectively. k1 formed, which is in free connection with the water content of the side walls i through holes p1. The floor and the ceiling can also. as is not shown in the figures, be formed by water-filled plate walls stiffened by means of upright tubes or studs.
The large upright tubes I of the chamber side walls i serve to store a tube bundle m consisting of several superheater tubes, which can be installed and removed from the side. The support surface of the superheater tubes m in the upright tubes l is ample and well cooled.
The interconnection of the individual superheater tube bundles m. and the arrangement of the inlet and outlet manifolds p can be carried out outside the superheater chamber in the most varied of but appropriately designed ways. In Fig. 3, for example, all the tube bundles lying in a vertical row are connected one behind the other and combined into a single line that is connected to the collector p at the top and bottom.
The side walls of the superheater chamber TI according to Figs. 5 and 6 are i. formed, which are stiffened by small tubes n. Two upright tubes on the opposing plate walls are used to store one over a heater tube, which can be installed and removed from the side. The interconnection of the individual superheater tubes and the arrangement of the inlet and outlet headers p can, in turn, be carried out appropriately in various ways.
To protect the superheater tubes ni and o against overheating, especially when the steam extraction from the superheater is switched off, according to Figs. 5 and 7, the latter of which shows the view of the chamber according to Fig. 5 in the direction of the arrow, are on the gas inlet side of the superheater chamber U one or more vertical rows of approximately horizontal water pipes.
q provided, which are in free connection with the water-filled side walls i of the superheater chamber U through openings p2 (Fig. 7) and, like the pipes k1, k2, are closed with removable cleaning caps p3 for cleaning. If necessary, however, vertical pipes connecting the chamber floor and the ceiling can also serve the same purpose.
The water-cooled superheater chamber TT can either be connected to the low-pressure feed water preheater V (pipes q1, q2), i.e. under low pressure, for example 10 to 20 atm, or it can also be connected to the pipe coils r2 of the high-pressure feed water preheater or the high-pressure boiler and stand under 60 at, for example.
With appropriately trained feed systems, the superheater chamber U can also be cooled with water, the pressure of which is only slightly above the atmosphere.
Since the entire superheater chamber U, including the superheater tubes m or o, can be installed and removed from the side, there is excellent accessibility, especially this part of the boiler. The superheater chamber described can also be used in boiler systems other than those shown in Fig. 1, for example those in which the low-pressure preheater is omitted and replaced by a continuation of the high-pressure tubular boiler.
Under certain circumstances, it can offer advantages not to manufacture the side panel walls from a single piece as drawn, but to subdivide them, be it in a horizontal or vertical direction.
The superheater elements can also be inserted from both sides, with the two-sided reversals being supported in the middle between the chambers in a central panel wall, as shown in phantom in Fig. 4. This middle plate wall il can also be provided if a middle support of the superheater tubes according to Fig. 4 or 6 is desired. The wall il can be stored somehow, for example from a third lower drum cl.
The pipe guides shown in Fig. 3 to 6 naturally do not exhaust the possibilities, as already indicated above. As a further example of another design, only the one, not shown, is given in which the transverse strands of the superheater tubes m are alternately connected from top to bottom to right-hand and left-hand manifolds p.