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Überhitzer
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Die Erfindung betrifft einen neuen Überhitzer für Großwasserraumkessel,
Wasserrohrkessel oder für selbständige Uterhitzungseinheiten.
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Bisher wurden bei Großwasserraumkessel mit Dampfüberhitzung oder
bei Wasserrohrkessel vorwiegend Schlangenrohrüberhitzer (Rohrdurchmesser 25 - 32
mm) verwendet. Bei Großwasserraumkessel wurden diese Schlangenrohrüberhitzer meist
in einer aus Wasserrohren zusammengeschweißten Wendekammer (zwischenterstem und
zweitem Rauchgaszug des Kessels) angeordnet. Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß
der Aufwand für das Biegen des Überhitzer-s und das Zusammenschweißen der Wendekammer
groß ist, was den Verkaufspreis des Kessels erhöht.
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Weiters ist bei Großwasserraunikessel - besonders bei Lokomotivkessel
- ein Überhitzer bekannt geworden, bei dem eine größere Zahl viersträngiger Überhitzerelemente
(Durchmesser der Überhitzerrohre ebenfalls 25 bis 32 mm) in Rauchrohren von ca.
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200 mm Durchmesser angeordnet sind. Nachteilig bei dieser Ausführung
ist es, daß der Aufbau des Überhitzers verhältnismäßig komplex ist, daß eine mechanische
Reinigung der viersträngigen Uberhitzerrohrelementen in den Rauchrohren nicht möglich
ist und daß die iiberhitzerrohre während der Inbetriebnahme des Kessels (da noch
kein Dampf für die Kühlung der Überhitzerrohre vorhanden ist) von den Rauchgasen
beheizt werden.
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Bei beiden bekannten Überhitzerbauarten ist die Konstanthaltung der
Überhitzungsendtemperatur bei verschiedenen Kessellasten normalerweise nicht gewährleistet.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein Überhitzer vorgeschlagen,
der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus mehreren parallel oder
annähernd parallel zueinander angeordneten, innen und außen von Rauchgasen beheizten
und in ihren Zwischenräumen vom Dampf durchströmten Doppelrohren besteht, die zu
einem Bündel angeordnet sind.
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Dieses Überhitzerbündel ist in an sich bekannter Weise in einem,
vorzugsweise zum zweiten Rauchgaszug des Kessel gehörenden Rauchrohr (Durchmesser
400 - 700 mm) allgeordnet und zur Feuerungsseite des Kessels hin ausziehbar. Dies
ist besonders für Kontrollen und Reparaturen vorteilhaft.
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Der neue Überhitzer besteht auch nur aus wenigen - vorzugsweise aus
3 bis 12 - Doppelrohren, die leicht und rasch herstellbar und im eingebauten Zustand
günstig mechanisch zu reinigen sind.
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Während des Betriebes werden wenigstens einige, vorzugsweise aber
alle Doppelrohre vom Dampf parallel durchströmt u. zw.
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im Gegenstrom zu den Rauchgasen. Alle Doppelrohre werden von den Rauchgasen
parallel durchströmt und umströmt.
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Die Doppelrohre sind untereinander durch Rohrverbindungsnippel und/oder
Stützrippen zu einem formbeständigen Überhitzerbündel verbunden, das z.B. bei der
Montage leicht zu handhaben ist. In den peripheren Bereichen des Überhitzerbündels
sind Abstandsrippen angeordnet, die seine Position im Rauchrohr festlegen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Doppelrohre um
wenigstens eine Dampfzuführungsleitung oder eine Dampf abführungsleitung angeordnet,
die vorzugsweise im Zentrum des Überhitzerbündels angeordnet ist. Dies ermaglicht
eine einfache und klare Anordnung der quergestellten Rohrverbindungsnlppel und Kompensatorrohre.
Letztere gleichen die unterschiedlichen Wärmedehnungen der Doppelrohre einerseits
und der Dampfzuführungsleitung bzw. Dampfabführungsleitung andererseits aus-.
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Dabei werden die Dampfzuführungsleitung und die Dampfabführungsleitung
in vorteilhafter Weise auf der der feuerungsseite abgewandten Seite des Kessels
angeordnet und vorzugsweise durch die zwischem ersten und zweiten Rauchgaszug befindliche
Rauchgaswendekammer hindurchgeführt. Die Dampfzuführungsleiturg oder die Dampfabführungsleitung
ist als Doppelrohr ausgebildet und zur anderen Leitung koaxial oder annähernd koaxial
angeordnet.
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In an sich bekannter Weise ist dabei auf der Rauchgasaustrittsseite
des
Rauchrohres rauchgasseitig eine Regel- und/oder Absperrarmatur angeordnet. Mit dieser
kann bei Inbetriebnahme des Kessels (da noch kein Kühldampf für den Überhitzer verfügbar
ist) die rauchgasseitige Durchströmung des erhitzers verhindert und so eine übermäßige
Materialerhitzung desselben vermieden werden. Diese rauchgasseitige Regelarmatur
erlaubt auch eine Konstanthaltung der Überhitzungsendtemperatur über einen weiten
Lestbereich des Kessels.
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Es können auch zwei oder mehrere Überhitzer der neuen, vorbeschriebenen
Art in einem Großwasserraumkessel angeordnet sein.
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Auch bei kleineren Wasserrohrkessel für nicht allzuhohe Drücke (bis
ca. 80 bar) kann der neue überhitzer wegen seiner einfachen Herstellung, seiner
leichten mechanischen Reinigung und seiner Ausziehbarkeit vorteilhaft angewendet
werden.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführung des Brfindungsgegenstandes
an einem Großwasserraumkessel dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Großwasserraumkessel
nach der Linie A - B von Fig. 3.
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Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt durch den GroBwasserraumkessel
nach der Linie C - D von Fig. 3.
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Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch den Großwasserraumkessel
nach der Linie E - P von Pig. 1.
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Pig. 4 einen vergrößerten vertikalen Längsschnitt durch das Rauchrohr
mit tiberhitzerbündel nach der Linie G - H von Fig. 5.
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Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch das Rauchrohr mit Überhitzerbündel
nach der Linie J - K von Fig. 4.
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Fig. 6 eine Ansicht auf das Überhitzerbündel gemäß Richtung L von
Pig. 4.
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Der in Fig. 1, Fig. 2 und Via. 3 dargestellte Großwasserraunkessel
ist mit einem Überhitzer der neuen Bauweise ausgerüstet.
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In dem liegenden Kesseldruckkörper 1 ist das Flammrohr 2 mit innenliegender
Rauchgaswendekammer 3, das geteilte Heizrohrbündel 4 und das Rauchrohr 5, welche
den zweiten Rauchgaszug bilden, sowie das den dritten Rauchgaszug bildende Heizrohrbündel
6 angeordnet. Zwischen dem zweiten und dem dritten Rauchgaszug ist die vordere Wendekammer
7 angebracht. Am Ende des dritten Rauchgaszuges befindet sich der Rauchgasaustrittsstutzen
8.
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In dem zum zweiten Rauchgaszug gehörenden Rauchrohr 5 ist das Überhitzerbündel
9 angeordnet, dessen sechs Doppelrohre 10 über die Dampfzuführungsleitung 11 vom
Dampfraum 12 des Kesseldruckkörpers 1 mit Dampf versorgt wird. Vom Überhitzerbündel
9 tritt der Dampf über die als Doppelrohr ausgebildete
Dampfabfahrungsleitung
13 aus dem Kessel aus. Dampfzuführungsleitung 11 und Dampfabführungsleitung 13 sind
koaxial zueinander angeordnet und durch die innenliegende Rauchgaswende kammer 3
hindurchgeführt.
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Während des Betriebes durchströmt der Dampf die sechs Doppelrohre
10 des ijberhitzerbündels 9 im Gegenstrom zu den Rauchgasen.
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An der Rauchgasaustrittsseite des Rauchrohres 5 ist eine Regel- und
Absperrarmatur 14 für das Rauchgas angeordnet. Mit dieser kann die Überhitzungstemperatur
des Dampf es geregelt und während des Anfahrens des Kessels der noch ungekühlte
Überhitzer vor Beheizung geschützt werden.
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Wie in Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 vergrößert dargestellt, besteht
jedes Doppelrohr 10 des Überhitzerbündels 9 aus dem Innenrohr 1Oa, dem Außenrohr
1Ob und dem vom Dampf durchströmten Zwischenraum 10c, der ringförmigen Querschnitt
besitzt. Die Doppelrohre 10 sind innen uiid außen vom Rauchgas beheizt.
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Der Dampf tritt vom Dampfzuführungsrohr 11 über die Rohrverbindungsnippel
15 in die Zwischenräume 10c der Doppelrohre 10 ein, die parallel vom Dampf durchströmt
werden. + deren Ende der Doppelrohre 10 tritt der Dampf über Kompensatorrohre 16
in die Dampfabführungsleitung 13 ein. Die Kompensatorrohre 16 gleichen die unterschiedlichen
Wärmedehnungen zwischen Dampfzuführungsleitung 11 und Doppelrohre 10 aus. Auf die
Kospensatorrohre 16 kann auch verzichtet werden, wenn in anderer Weise für einen
Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnungen gesorgt wird (z.B. mittels eines
Dehnungskompensators zwischen Dampf zu führungsleitung 11 und Dampfabführungsleitung
13.) Die Doppelrohre 10 sind untereinander durch Stützrippen 17 verbunden und tragen
in ihrem peripherem Bereichen Abstandsrippen 18.
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Um auch die Dampfabführungsleitung 13 während des Anfahrens des Kessels
vor unzulässiger Beheizung zu schützen, ist diese an ihrer Außenfläche zweckmäßig
zu isolieren oder mittels eines Sicromalrohres vor Rauchgasberührung zu schützen.
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Das Überhitzerbündel 9 ist nach der Feuerungsseite des Kessels hin
ausziehbar. Innen- und Außenflächen der Doppelrohre 10 körnigen gu-t mechanisch
gereinigt werden.
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Wie aus den Zeichnungen erkennbar, ergibt sich eine sehr einfache,
zweckmäßige und billige Kesselkonstruktion. Besonders kann auf eine aus Wasserrohren
zusammengeschweißte Rauchg@@wendekammer vollständig verzichtet werden.