Dampferzeuger mit über der Brennkammer angeordneten tafelartigen Heizflächen Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit über ider Brennkammer angeordneten tafeIarttigen Heizflächen, von denen jede aus mehreren .arbeitsmittlel- seitvg zwischen einem Verteiler und einem Sammler parallel geschalteten Rohren besteht, die: in der Tafel ebene gewundensind.
!Bes Diampferzzug rn mit Heizflächen dieser Art ist ;das untzrste Rohr jeder tafelartigen Heizfläche durch Übertemperatur gefährdet. Zum Vermeiden :dieser Ge fahr sind schon Mittel bekannt.
Ein erstes Mittel be- stehtdarin, den tafelartngen Heizflächen je :eine Heiz- fläche in Form eines Verbindungsrohres, beispielsweise zwischen Kesseltrommel und einem im Rauchgaszug befindlichen überhitzer, vorzulagern. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass die tafelartige Heizfläche zu sammen mit ,
dem vorgelagerten Verbindungsrohr nicht ein einheitliches Ganzes bildet, das ,in der Werkstatt hergestellt und dann nur noch in die Brennkammer eingehängt und mit den Anschlussstellen verbunden werden kann.
Als weiteres Mittel ist bekannt, :das äusserste, der Feuerstrahlung am "stärksten :ausgesetzte Rohr jeder tafelartigen Heizfläche kürzer oder mit grösserem Durch messer auszuführen als die übrigen parallel geschalteten Rohre in der zugehörigen tafelartigen Heizfläche, so dass durch das äusserste Rohr infolge seines kleineren Strömungswiderstandes mehr Arbeitsmittel strömt. Auch diese beiden Lösungen haben ihre Nachteile.
Die Lö sung mit ldem kürzeren Rohr ,ist an sich zweckmässig, ist aber nicht in der Lage, immer eine :ausreichende Arbeitsmittelmenge !durchströmen zu lassen.
Bei der Lösung mit dem Rohr grösseren Durchmessers nimmt ,dieses Rohr mit der grösseren Arbeitsmittelmenge auch mehr Wärme auf, und darüber hinaus ist seine Wand- dicke :
grösser als bei den ührigen Rohren, was beides zur Folge hat, dass die höchste Wandtemperatur des der stärksten Feuerstrahlung ausgesetzten Rohres nicht genügend tief liegt. Weiter ist, dabei nachteilig, dass wegen des grösseren Rohrdurchmessers idie Anschluss- bohrung im Verteiler und im Sammler und damit die Wanddicke dieser beiden Kollektoren vergrössert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger mit tafelartigen Heizflächen der ein gangs @genannUen Art zu schaffen, bei denen in einfacher Waise ein wirksamer Schutz des der stärksten Feuer strahlung ausgesetzten Rohres erreicht wird, ohne d@ass die Nachteile .der bekannten Anordnungen auftreten.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch :gelöst, dass je eine das unterste Rohr der tafelartigen Heiz fläche wenigstens teilweise umgebende, sich über die dem Feuer zugewendete waagrechte Länge :des Rohres erstreckende :und .auf der dem Feuerabgewendeten Seite des Rohres aufliegende Abschirmung aus wärme beständig= Metall vorgesehen ist. Als wärm@Dbeständi- ges Metall kommen vor allem hochlegierte Werkstoffe in Frage, wie sie für elektrische Heizdrähte verwendet werden.
Durch eine solche Abschirmung wird ein siche rer Schutz ;das :untersten Rohres jeder tafelartigen Herz fläche gegen Übertemperatur erreicht, wobei das An bringen der Abschirmung keinerlei Schwierigkeiten be- r;
.,itet. Die Abschirmung kann schon bei der Herstellung der tafelarfigen Heizfläche in der Werkstatt oder .auch noch nachträglich an der schon über der Brennkammer eingebauten Heizfläche angebracht werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Tempera- turverteilung im untersten, durch die Abschirmung.ge- sehützten Rohr vergleichmässigt wird, indem die vom wärmebeständigen .Metall aufgenommene Wärme auf der dem Feuer abgewendeten Seite,an ,das unterste Rohr übertragen wird. Damit werden auch die Spannungen in dem geschützten Rohr vergleichmässigt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Abschirmung aus einem übex :das unterste Rohr geschobenen Rohr aus wärmebeständigem Metall. Bei einem nachträglichen Anbringen des Schutzrohres wird das unterste Rohr an einer der beiden Stellen, an denen es nach oben gebogen ist, durchgeschnitten und das Schutzrohr darübergeschoben. Anschliessend wird die Schnittstelle durch Verschweissen verbunden. Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmung in Form einer Schraubenfeder ausgebildet, .die :aus einem Band ge wickelt ist.
Auch hier kann das Metallband aus einem für elektrische Heizdrähte verwendeten Metall bestehen. Die Abschirmung in Form einer Schraubenfeder hat d, -n Vorteil, dass Pendelunge.n der Abschirmung infolge Karmanscher Wirbelablösungen gedämpft werden und dass Abnützungen infolge Reibung der Abschirmung am geschützten Rohr vermieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abschit- mung aus zwei den Umfang des untersten Rohres etwa je zur Hälfte umfassenden Rinnen besteht, die zweck- mässig mit schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Rän dern derart versehen sind, dass sie sich durch Ver schieben der Rinnen quer zu deren Längsrichtung mit einander verbinden lassen. Diese Abschirmung lässt sich nachträglich anbringen, ohne dass das unterste Rohr aufgeschnitten werden müsste.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung er läutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikal schnitt durch eine Dampferzeugerbrennkammer, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend ;
der Linie A-B in Fig. 1, Fig. 3 einen Teil des untersten Rohres mit schrau- benfederförmiger Abschirmung, Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend zier Linie C-D in Fig. 3, Fig. 5 einen Teil des untersten Rohres .mit rinnen- förmiger Abschirmung,
Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend oder Linie E-F, Fig. 7 einen Teil des untersten, als Flossenrohr ausgebildeten Rohres, Fig. 8 einen Querschnitt entsprechend der Linie G-H, Fig. 9 einen Teil des untersten .Rohres, wiederum mit rinnenförmiger Abschirmung -und Fig. 10 einen Querschnitt entsprechend der Linie I-K,
wobei jedoch die Rinnen um 90 verdreht ge zeichnet sind.
In Fig. 1 ist die Brennkammer eines Dampfer zeugers mit 1 bezeichnet, dessen Brennkammerwände und -decke mit Rohren 2 -bzw. 5 bekleidet sind. über der durch einen Brenner 3 beheizten Brennkammer 1 sind mehrere tafelartige. Heizflächen 4 angeordnet, die sich vertikal und in Richtung des zwischen ihnen durch strömenden Rauchgases in,einem ,gegenseitigen Abstand von etwa 0,5 m erstrecken (Fig. 2).
Jede Heizfläche 4 besteht aus mehreren, arbeitsmittelseitig zwischen einem Verteiler 6 und einem Sammler 7 parallel geschalteten Rohren. Das unterste Rohr 10 jeder tafelartigen Heiz fläche ist mit einer aus wärmebeständigem Material bestehenden Abschirmung versehen, ;die sich über die dem Feuer zugewendete waagrechte Länge des Rohres erstreckt und die hier aus, einer Schraubenfeder 11 gebildet ist.
Die Schraubenfeder ist aus einem Metall band gewickelt und besteht aus einem Material, wie es für elektrische; Heizdrähte verwendet wird. Die Länge dz r Schraubenfeder 11 ist etwas grösser als die waag rechte Länge des Rohres 10, so dass die Feder sich zwischen :den vertikalen Schenkeln des Rohres 10 ab stützt und somit etwas vorgespannt ist. Eine etwaige Verschmutzung der Zwischenräume zwischen der Feder 11 und dem Rohr 10 wie :auch zwischen dem Windungen der Feder ist ohne Nachteil; sie unterstützt vielmehr -die Abschirmung.
Eine solche Wirkung kann auch künstlich erzeugt werden :durch Einbringen von h itze- beständiger Stampfmasse in die Zwischenräume.
Bei Odem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 besteht die Abschirmung aus einer etwa die obere Hälfte des untersten Rohres 10 umfassenden Rinne 15, deren Länge im wesentlichen .der waagrechten Länge des untersten Rohres entspricht, .und aus mehreren kurzen, etwa die untere Hälfte des untersten Rohres umfassenden Rinnen 16.
Die Rinne 15 hat waagrecht nach aussen ragende Ränder 17, auf .die die kurzen Rinnen 16 mit nach innen ragenden Rändern 18 auf liegen. Beim Anbringen dieser Abschirmung wird zu erst die Rinne 15 über das Rohr 10 geschoben und dann in axialer Richtung .nacheinander die kurzen Rinnen 16 über die Ränder 17 der oberen Rinne 15 gestreift. Ein .Abfallen der kurzen Rinnen 16 während des Betriebes kann :
dadurch verhindert werden, dass die beiden äussersten Rinnen 16,durch je einen Schweiss- punkt an oder oberen Rinne-1'5 fixiert werden.
Die von den kurzen Rinnen 16 aufgenommene Wärme wird über die .Ränder 18, 17 in die Rinne 15 geleitet, von der sie weiter in. den oberen Teil des Rohres 10 geleitet wird. Hierdurch ergibt sich als besonderer Vorteil, dass @die Temperatur im zu schützenden Rohr und .damit ,auch die- Spannungen darin vergleichmässigt werden.
Bei Odem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 ist .das :unterste Rohr über seine waagrechte Länge als Flossenrohr ausgebildet. Die Abschirmung besteht hier aus mehreren kurzen, ungefähr die untere Hälfte des Rohres 10 umfassenden Rinnen 16, die mit ihren nach innen gerichteten Rändern 18 auf Aden waagrechtem Flossen 19 des Rohres 10 aufliegen.
Auch hier kann das Fixieren der Rinnen 16 durch einen Schweisspunkt erfolgen, der .an ,den äussersten Rinnen .zwischen diesen und beispielsweise einer Flosse 19 angebracht wird.
Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Abschämung, die aus zwei den Umfang des untersten Rohres 10 etwa je zur Hälfte umfassenden Rinnen 20 und 21 besteht. Die Ränder der beiden Rinnen sind schwalbenschwanzförmilg ausgebildet, und zwar dmarr' dass sie sich durch Verschieben der Rinnen 20 und 21 quer zu deren Längsrichtung miteinander verbinden lassen.
Die miteinander verbundenen. Rinnen werden dann, wie in Fig. 10 dargestellt, um 90 gedreht, so,dass die schwalbenschwanzförmigen Verbindungsstel len dberhalb und unterhalb des zu schützenden Rohres 10 liegen. Wenn oder Abstand zwischen dem untersten Rohr 10 und dem darüber folgenden Rohr der Heiz fläche 4 kleingenug ist, können :die vereinigten Rinnen 20 und 21 von diesen beiden Rohren durch Klemmen gehalten werden.
Bei grösserem Abstand genügt ein Schweisspunkt zwischen den beiden Rinnen, um ein Voneinanderlös-en der Rinnen zu vermeiden.
Steam generator with table-like heating surfaces arranged above the combustion chamber The invention relates to a steam generator with table-like heating surfaces arranged above the combustion chamber, each of which consists of several tubes connected in parallel between a distributor and a collector, which: are wound at the plane of the table .
! Beside a steam train with heating surfaces of this kind, the bottom pipe of every table-like heating surface is endangered by excess temperature. To avoid this: Means are already known of this danger.
A first means consists of placing a heating surface in front of each panel-like heating surface in the form of a connecting pipe, for example between the boiler drum and a superheater located in the flue gas duct. This arrangement has the disadvantage that the panel-like heating surface together with
the upstream connecting pipe does not form a uniform whole that can be manufactured in the workshop and then only hung into the combustion chamber and connected to the connection points.
As a further means it is known: the outermost, the "strongest": exposed pipe of each panel-like heating surface to be made shorter or with a larger diameter than the other parallel pipes in the associated panel-like heating surface, so that through the outermost pipe due to its smaller flow resistance more work equipment flows in. These two solutions also have their disadvantages.
The solution with the shorter pipe is practical in itself, but is not able to always allow a sufficient amount of working medium to flow through.
In the case of the solution with the pipe with a larger diameter, this pipe with the larger amount of working medium also absorbs more heat, and its wall thickness is:
larger than in the case of the tubes, both of which have the consequence that the highest wall temperature of the tube exposed to the strongest fire radiation is not sufficiently low. Another disadvantage here is that because of the larger pipe diameter i, the connection bore in the distributor and in the collector and thus the wall thickness of these two collectors must be increased.
The invention is based on the object of creating a steam generator with panel-like heating surfaces of the type mentioned above, in which an effective protection of the pipe exposed to the strongest fire radiation is achieved in a simple orphan, without the disadvantages of the known arrangements occurring .
According to the invention, this object is achieved by the fact that in each case a heat-resistant shield, which at least partially surrounds the bottom tube of the panel-like heating surface, extends over the horizontal length of the tube facing the fire, and rests on the side of the tube facing away from the fire Metal is provided. High-alloy materials such as those used for electrical heating wires are particularly suitable as heat-resistant metals.
Such a shield provides reliable protection: the lowest tube of each board-like heart surface is achieved against excess temperature, and the attachment of the shield does not cause any difficulties;
., itet. The shielding can already be attached to the heating surface already installed above the combustion chamber when the panel-like heating surface is being manufactured in the workshop.
Another advantage of the invention is that the temperature distribution in the lowest tube, protected by the shielding, is evened out in that the heat absorbed by the heat-resistant metal is transferred to the lowest tube on the side facing away from the fire. This also smooths out the stresses in the protected pipe.
According to one embodiment of the invention, the shielding consists of a tube made of heat-resistant metal, pushed over the bottom tube. If the protective tube is retrofitted, the bottom tube is cut through at one of the two points where it is bent upwards and the protective tube is pushed over it. The interface is then connected by welding. According to another advantageous embodiment of the invention, the shield is designed in the form of a helical spring, .die: is wound from a tape.
Here, too, the metal strip can consist of a metal used for electrical heating wires. The shield in the form of a helical spring has the advantage that pendulum lungs of the shield are dampened as a result of Karmanscher vortex shedding and that wear due to friction of the shield on the protected pipe is avoided.
Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the partition consists of two grooves encompassing the circumference of the lowermost tube approximately in half, which are expediently provided with dovetail-shaped edges in such a way that they slide through displacement let the channels connect with each other transversely to their longitudinal direction. This shield can be retrofitted without having to cut open the bottom tube.
Four embodiments of the invention are explained in the following description with reference to the drawing. 1 shows a schematic representation of a vertical section through a steam generator combustion chamber, FIG. 2 shows a corresponding section;
the line AB in FIG. 1, FIG. 3 a part of the lowest tube with a helical spring-shaped shield, FIG. 4 a cross-section corresponding to the decorative line CD in FIG. 3, FIG. 5 a part of the lowest tube with a channel-shaped shield ,
6 shows a cross section according to or line EF, FIG. 7 shows part of the lowermost tube designed as a fin tube, FIG. 8 shows a cross section according to line GH, FIG. 9 shows part of the lowermost tube, again with a channel-shaped shield, and FIG 10 shows a cross section along the line IK,
However, the gutters are rotated by 90 ge are drawn.
In Fig. 1, the combustion chamber of a steam generator is denoted by 1, the combustion chamber walls and ceiling with pipes 2 -bzw. 5 are dressed. Above the combustion chamber 1 heated by a burner 3 are several panel-like. Arranged heating surfaces 4, which extend vertically and in the direction of the flue gas flowing between them in, a mutual distance of about 0.5 m (Fig. 2).
Each heating surface 4 consists of several pipes connected in parallel between a distributor 6 and a collector 7 on the working medium side. The lowermost tube 10 of each table-like heating surface is provided with a shield made of heat-resistant material, which extends over the horizontal length of the tube facing the fire and which is formed here from a helical spring 11.
The coil spring is wound from a metal band and is made of a material such as that used for electrical; Heating wires is used. The length dz r helical spring 11 is slightly greater than the horizontal length of the tube 10, so that the spring is supported between: the vertical legs of the tube 10 and is thus somewhat pretensioned. Any contamination of the spaces between the spring 11 and the tube 10 such as: also between the turns of the spring is not disadvantageous; rather it supports the shielding.
Such an effect can also be created artificially: by introducing heat-resistant ramming material into the gaps.
In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the shielding consists of a channel 15 encompassing approximately the upper half of the lowermost tube 10, the length of which corresponds essentially to the horizontal length of the lowermost tube, and of several short ones, approximately the lower half of the the lowest pipe comprising grooves 16.
The channel 15 has horizontally outwardly protruding edges 17 on .the short channels 16 with inwardly protruding edges 18 are on. When this shielding is attached, the channel 15 is first pushed over the pipe 10 and then the short channels 16 are pushed over the edges 17 of the upper channel 15 in the axial direction. A fall of the short channels 16 during operation can:
this prevents the two outermost grooves 16 from being fixed by a weld point each on or upper groove 1'5.
The heat absorbed by the short channels 16 is passed through the edges 18, 17 into the channel 15, from which it is passed further into the upper part of the tube 10. This results in a particular advantage that @ the temperature in the pipe to be protected and thus also the stresses in it are evened out.
In the embodiment according to FIGS. 7 and 8, the bottom tube is designed as a fin tube over its horizontal length. The shielding here consists of several short grooves 16 which approximately encompass the lower half of the tube 10 and which rest with their inwardly directed edges 18 on the horizontal fins 19 of the tube 10.
Here, too, the grooves 16 can be fixed by a welding point which is attached to the outermost grooves between them and, for example, a fin 19.
9 and 10 show an exemplary embodiment of a shaving which consists of two grooves 20 and 21 encompassing the circumference of the lowermost tube 10 approximately in half. The edges of the two channels are dovetail-shaped, specifically so that they can be connected to one another by moving the channels 20 and 21 transversely to their longitudinal direction.
The interconnected. Gutters are then rotated by 90, as shown in FIG. 10, so that the dovetail-shaped connection points lie above and below the pipe 10 to be protected. If or distance between the bottom tube 10 and the following tube of the heating surface 4 is small enough, the combined channels 20 and 21 of these two tubes can be held by clamps.
If the distance is greater, a welding point between the two channels is sufficient to prevent the channels from becoming detached.