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In den Strahlungsraum eines Dampferzeugers hineinragender Rückwandvorsprung
Die Erfindung bezieht sich auf einen in den Strahlungsraum eines Dampferzeugers
hineinragenden, aus Rohren gebildeten, in seinem oberen Teil als Gasdurchtritt dienenden
Rückwandvorsprung, dessen Rohre von der Feuerraumrückwand abgezweigt und unmittelbar
über dem Vorsprung wieder in die Rückwandebene hineingebogen sind, wobei sich an
den vorderen Teil des Vorsprunges eine sich nach oben erstreckende, dichte, den
absteigenden Gaszug von dem Feuerraum abtrennende Rohrwand anschließt.
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Bei Dampferzeugern werden zwecks Erzielung eines günstigen Wärmeübergangs
bzw. zwecks Umlenkung der Rauchgase aus Rohren bestehende Wandteile vorgesehen,
die vom Rauchgasstrom und/oder von der Flammenstrahlung beaufschlagt werden. Bei
diesen Wandteilen ist die Aufhängung und Aussteifung in vielen Fällen mit nicht
unerheblichen Schwierigkeiten verbunden.
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Es ist bereits bekannt, die in den Rauchgasstrom hineinragenden bzw.
von der Flammenstrahlung beaufschlagten, aus Rohren bestehenden Wandteile als aus
der ankommenden Rohrwand gebildete Rohre herzustellen und in diese nachher wieder
einzuleiten. Dabei kann ein Teil der die ankommende Rohrwand bildenden Rohre als
Tragrohre fortgeführt werden. Bei diesen bekannten Ausführungsformen besteht die
Gefahr, daß die in den Rauchgasstrom bzw. in den Strahlungsbereich ausgebogenen
Rohre nicht die mitunter erforderliche, gasdichte Wand bilden können. Um jedoch
bei solchen Konstruktionen eine gasdichte Wand zu erreichen, hat man, wie bereits
bekannt, zwischen den einzelnen, auf größerem Abstand liegenden Rohren beispielsweise
Flacheisen angeschweißt, was selbstverständlich mit einem erhöhten fertigungstechnischen
und damit erhöhten Kostenaufwand erfolgt. Es ist auch bereits bekannt, an Stelle
der zwischen den Rohren eingeschweißten Flacheisen eine Abdeckung in Form von Steinen,
Stampfmassen, Blechen od. dgl. auf den Rohren vorzusehen, mit denen ebenfalls eine
Gasdichtheit erzielt werden kann.
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Es ist ferner bekannt, sämtliche Rohre der ankommenden Rohrwand in
den Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich auszubiegen und anschließend als Rohrwand
nach oben fortzuführen. Die Aufhängung und Aussteifung bei dieser bekannten Konstruktion
kann dabei durch Einschweißen von sogenannten ungekühlten Tragankern erfolgen. Die
Nachteile, die sich bei dieser bekannten Konstruktion ergeben, liegen insbesondere
auf der wärmetechnischen Seite, weil zwischen den die Aussteifung bildenden Tragankern
und dem in den Feuerraum bzw. Strahlungsbereich hineinragenden Rohrsystem zum Teil
erhebliche Temperaturunterschiede bestehen, die zwangläufig zu unerwünschten Materialspannungen
führen.
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Es ist ferner bekannt, die aus der ankommenden Wand gebildeten, in
den Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich hineinragenden Wandteile durch ein von
oben nach unten geführtes sogenanntes Fallrohrsystem abzufangen. Dadurch entsteht
zwangläufig ein zweites, beispielsweise parallel zu der Rohrwand verlaufendes Rohrsystem.
Je nach der konstruktiven Ausbildung der Wandteile, d. h. offen oder geschlossen,
unterliegt dieses Fallrohrsystem im Tragrohrbereich einer Wärmebeaufschlagung, die
dort gerade unerwünscht ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine den heutigen Anforderungen
entsprechende Aufhängung und Aussteifung von in den Rauchgasstrom bzw. in den Strahlungsraum
hineinragenden, aus Rohren bestehenden Wandteilen erreicht werden kann, wenn in
Strömungsrichtung des in den Rohren geführten Arbeitsmediums gesehen, die Abzweigungsstelle
bzw. die Einmündungsstelle dieses Rohrsystems entsprechend ausgebildet ist.
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Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß die Abzweigstellen an
der Rückwand in an sich bekannter Weise aus Gabelstücken bestehen, deren abzweigender
Schenkel den Vorsprung bildet und den gleichen Innendurchmesser wie das betreffende
Rohr aufweist, und deren gerade weitergeführter Schenkel als Tragrohr zwischen den
Gabelstücken dient und mit einer Drosselstelle versehen ist.
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Den Querschnitt des abzweigenden Schenkels des Gabelstückes entsprechend
dem Querschnitt des ankommenden Rohres auszubilden und bei dem in Achsrichtung des
ankommenden Rohres fortgeführten Schenkel eine Drosselstelle vorzusehen, verfolgt
den Zweck, daß über den abzweigenden Schenkel des Gabelstückes die Hauptmenge des
Arbeitsmediums den die Wandteile bildenden Rohren zugeführt
wird,
während nur eine verhältnismäßig kleine Teilmenge über die Drosselstelle den zwischen
den Gabelstücken der Abzweigung und den Gabelstücken der Einmündung des Rohrsystems
liegenden Verbindungsrohren, die eine reine Tragfunktion haben, zugeführt wird.
Die Abzweigung einer Teilmenge des ankommenden Arbeitsmediums in die als Tragrohre
ausgebildeten Verbindungsrohre dient einer Temperaturangleichung dieser Rohre an
die Rohre des in dem Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich liegenden Rohrsystems.
Diese Temperaturangleichung ist erforderlich, um die bei den bekannten Ausführungsformen
in diesem Bereich auftretenden Materialspannungen zu vermeiden. Neben diesem Vorteil
ist der weitere Vorteil gegeben, daß in den Tragrohren eine Stagnation des dort
geführten Arbeitsmittels nicht eintreten kann. Dieses Tragrohrsystem kann nämlich
als Steigrohrsystem oder als Fallrohrsystem wirken.
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Die an der Abzweigung des in den Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich
hineinragenden Wandteile vorgesehenen Gabelstücke weisen gemäß einem weiteren Vorschlag
der Erfindung eine oben bereits erwähnte Drosselstelle auf, deren Querschnitt vorzugsweise
um ein Vielfaches kleiner sein kann als der Querschnitt des ankommenden Rohres.
Die Drosselstelle selbst kann dabei innerhalb der Gabel konzentrisch um die fortgeführte
Achse des ankommenden Rohres angeordnet sein. Am Ende der Drosselstrecke kann eine
düsenartige Erweiterung vorgesehen sein, wobei diese Erweiterung bis auf den Querschnitt
des abgezweigten Schenkels erfolgt und von dort bis zur Anschlußstelle des als Tragrohr
dienenden Verbindungsrohres fortgeführt ist.
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Das in den Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich hineinragende Rohrsystem
weist im Einmündungsbereich der dort geführten Rohrwand ebenfalls Gabelstücke auf,
die erfindungsgemäß derart ausgebildet sind, daß die freien Kanalquerschnitte der
einzelnen Schenkel gleich sind. Die Gleichheit der Kanalquerschnitte der einzelnen
Schenkel des Gabelstückes hat an dieser speziellen Stelle den Vorteil, daß eine
Rückströmung des Arbeitsmittels möglich ist, und die äußerst urerwünschte Stagnation
des Arbeitsmediums in den Tragrohren vermieden wird.
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Der Erfindungsgegenstand ist an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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F i g. 1 stellt schematisch einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger
dar; F i g. 2 stellt im Längsschnitt die an der Abzweigungsstelle des in den Rauchgasstrom
bzw. Strahlungsbereich hineinragenden Rohrsystems eingesetzten Gabelstücke dar;
F i g. 3 zeigt im Längsschnitt gesehen die an der Einmündungsstelle des in den Rauchgasstrom
bzw. Strahlungsbereich hineinragenden Rohrsystems eingesetzten Gabelstücke.
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Wie aus F i g. I hervorgeht, sind die die Abzweigstellen 1, 2 bildenden
Rohre sämtlich oder nur teilweise an ihren freien Enden mit Gabelstücken 4, 5 versehen.
Dabei sind die Gabelstücke 4 an der Eintrittsstelle 6 des Rohrsystems R 1 auf den
Rohrstrekken 3 derart ausgebildet, daß deren abzweigende Schenkel 7 einen dem ankommenden
Rohr 8 im wesentlichen entsprechenden Kanalquerschnitt aufweisen, während der in
Achsrichtung A des ankommenden Rohres 8 fortgeführte Schenkel 9 eine Drosselstelle
10 aufweist. -Am Ende der Drosselstelle 10, die um ein Vielfaches kleiner ist als
der Kanalquerschnitt des ankommenden Rohres 8, und die konzentrisch um die fortgeführte
Achse A des ankommenden Rohres 8 angeordnet ist, ist eine düsenartige Erweiterung
des Kanalquerschnittes vorgesehen. Diese düsenartige Erweiterung ist so weit fortgeführt,
bis der freie Querschnitt des abgezweigten Schenkels 7 erreicht ist, der im Anschluß
daran bis zur Anschlußstelle 11 des Rohrsystems R 2 mit den Verbindungsrohren 12
fortgeführt ist. Es versteht sich von selbst, daß zur Erzielung der gleichen Wirkung
nicht unbedingt zwischen dem fortgeführten Kanalquerschnitt des Schenkels 9 und
dem Kanalquerschnitt des abgezweigten Schenkels 7 Gleichheit bestehen muß.
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An der Austrittsstelle 13 des Rohrsystems R 1 in die
fortgeführte Rohrwand sind erfindungsgemäß ebenfalls Gabelstücke vorgesehen, deren
konstruktive Ausbildung von den Gabelstücken an der Abzweigungsstelle verschieden
ist. Diese Gabelstücke 5 weisen wiederum einen abgezweigten Schenkel 14 und einen
in Achsrichtung der Rohrwand fluchtenden Schenkel 15 auf, deren Kanalquerschnitte
erfindungsgemäß gleich sind. Es versteht sich von selbst, daß auch die Kanalquerschnitte
der Schenkel 14 und 15 Abweichungen voneinander haben können.
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Mit dem Erfindungsgegenstand wird erreicht, daß aus Rohrwänden bestehende,
in den Rauchgasstrom bzw. Strahlungsbereich ausgebogene Rohrsysteme sicher abgefangen
und ausgesteift werden können, ohne die bei bekannten Ausführungsformen sich einstellenden
besonderen konstruktiven Maßnahmen und festigkeitsmäßigen Schwierigkeiten, die durch
die unterschiedlichen Wärmespannungen in den einzelnen Konstruktionselementen bedingt
sind. in Kauf nehmen zu müssen.