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Wärmeaustauschvorrichtung für unter Druck stehende Mittel, insbesondere
zum Überhitzen von Dampf. Die Erfindung betrifft eine für den Wärmeaustausch von
flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Mitteln, im besonderen zum überhitzen
von Dampf bestimmte Vorrichtung, bei der ein Rohrsystem in einem Behälter untergebracht
ist, der beispielsweise von dem zu überhitzenden Mittel durchflossen 'wird, während
durch das Rohrsystem ein Heizmittel von hohem Druck strömt.
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Da der Druck des Heizmittels in den für
die Erfindung
hauptsächlich in Betracht kommenden Fällen sehr beträchtlich sein und bis zu i .5o
Atm. betragen kann, hat die Durchbildung des Behälters für das Rohrsystem und des
Rohrsystems selbst bisher Schwierigkeiten Betnacht. Auf den Deckeln dieses Behälters
ruht der volle Druck des auf der einen Seite in die Röhren eintretenden und auf
der andern Seite aus ihnen austretenden. hoch-Bespannten Heizmittels. Wenn man die
Befestigungsmittel (Schrauben) für diese Deckel für eine Fläche, welche dem inneren
freien Durchmesser des Rohrbodens entspricht, beines#.en wollte, würden sie Abmessungen
erhalten müssen, die zu unmöglichen Kotistrtiktionen führen würden. Man hat deshalb
versucht, durch Einziehung der Rolirbündelenden auf eine Fläche von kleinerem Durchmesser
den auf die Befestigungsschrauben übertragenen Druck möglichst gering zu halten.
damit die Befestigungsschrauhen nicht zu grol-i ausgeführt zu werden brauchen. Dabei
hat nian Schlangenrohre gewählt. die ineinander geschoben oder geschraubt werden.
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lach der Erfindung wird eine Vorrichtung zum L`berhitzen von Dampf
so durchgebildet, daß die Rohrböden mit unter hohem Druck des Heizmittels stehenden
Deckeln durch Gewinde verbunden sind. Dabei können entweder beide Deckel gleichzeitig
die Deckel für den Behälter bilden, oder nur ein mit einem Rohrboden durch Gewinde
verbundener Deckel wird gleichzeitig als Deckel für den Behälter ausgebildet und
mit diesem durch Schrauben oder auf andere `'eise verbunden. Beide Deckel können
jedoch auch getrennt von den Behälterdeckeln ausgeführt sein. Um das den Rohrboden
mit einem Deckel verbindende Gewinde gegen Anrosten zu schützen, «erden auf beiden
Seiten des Gewindes Dichtungen angeordnet. Die Vorteile der Durchbildung einer Vorrichtung
nach der Erfindung bestehen darin. daß der Durchmesser der Vorrichtung lind damit
die ganze Vorrichtung größer ausgeführt werden kann, als es bei Befestigung der
Deckel durch Schrauben bei sonst gleichen Verhältnissen möglich sein würde. Ferner
sind die schädlichen Räume in der Vorrichtung auf das geringstmögliche Maß eingeschränkt.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung in einem
Ausfübrungsbeispiel dargestellt.
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Abb. t ist ein Längsschnitt durch die Vorrichtung.
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Abb.2 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung nach Linie A-A von
Abb. t, in der Pfeilrichtung gesehen.
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Das Rohrsystem t ist mit einem Behälter 2 umgeben, der einen Einlaßstutzen
3 und einen Auslaßstutzen 4 aufweist. Die Rohre des Rohrsystems t sind in Rohrböden
5 und 6 eingesetzt. Der Behälter 2 kann aus Stahl-oder Metallgul.@ hergestellt «erden;
er kann aber auch aus Flußeisen mit angeschweil.@ten oder angenieteten Einlaß- und
Auslal.>stutze ii bestehen.
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Der Rohrboden 5 ist mit einem Deckel ; durch Gewinde S verbunden;
ebenso ist der Rohrboden ti mit einem Deckel c) durch Gewinde t o verbunden. jedes
Gewinde ist so bemessen, daß es den Druck des Heizmittels aufnehmen kann, der auf
der ranzen Fläche des Deckels ; im Eintrittsraum t t und ebenso auf die ganze Fläche
des Deckels c@ iin Austrittsraum 12 zur Wirkung kommt. Das Heizmittel strömt in
Richtung der Pfeile B durch die Vorrichtung. Die Gewinde 8 und t o sind durch besondere
Anordnung; der Abdichtungen. beispielsweise durch Verwendung einer Hartdichtung
an dem inneren Ende deGewindes S und einer Weichdichtung am äußeren Ende, gegen
Anrosten geschützt.
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Der Deckel c) der Heizmittelaustrittseitc der Vorrichtung ist im Ausführungsbeispiel
gleichzeitig als Behälterdeckel ausgebildet und ist mit dem Behälter 2 durch Schrauben
t ; verbunden, die in einen Ring 14 eingeschraubt sind, der, wie gezeigt, als besonderer
Teil ausgeführt und beispielsweise durch Gewinde mit dem Behälter 2 verbunden sein
oder aus einem Stück mit diesem Behälter bestehen kann. Der Austrittstutzen t ;
für das Heizmittel ist nahe dem Umfang des Deckels g so angeordnet, daß das sich
im Raum 12 ansammelnde Kondensat des Heizmittels auch bei wagerechter Lage der Vorrichtung
aus diesem Raum leicht abfließen kann.
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Der Deckel auf der anderen Seite des Behälters könnte gleichfalls
als Behälterdeckel dienen und durch Schrauben mit dem Behälter zusammengehalten
sein, wenn für das Rohrsystem eine Ausdehnungsmöglichkeit vorgesehen ist, was dann
der Fall ist, wenn die Rohre des Rohrsystems als Schlangenrohre oder auf andere
Weise so gestaltet sind. daß sie der `Värineausdehnung nachgeben können. Die bei
der dargestellten Ausführungsform gezeigten geraden Rohre machen eine andere Einrichtung
für die Ausdehnungsmöglichkeit des Rohrsystems erforderlich. Diese Einrichtung besteht
darin, daß der Boden 5 mit dem Deckel ? durch Gewinde verbunden ist und Boden 5
und Deckel 7 gemeinsam im Behälter verschiebbar sind, so daß sie gemeinsam den Wärmeausdehnungen
des Rohrsystems folgen können. Der Deckel ; ist mit einem Halsansatz 16 versehen,
der als Stopfbüchse 17 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser ausgebildet
ist, so daß er leicht abgedichtet werden kann. Die Stopfbüchse t 7
sitzt
in einem besonderen Deckel 18, der durch Gewinde 19 mit dem Behälter 2 zusammengehalten
wird. Die Abdichtung des Behälters an der Eintrittseite des Heizmittel kann verhältnismäßig
leicht erfolgen, da die Stopfbüchse nur gegen den zu überhitzenden Dampf von niedriger
Spannung abgedichtet zu werden braucht; ebenso steht das Gewinde 19 unter dem Druck
des zu überhitzenden Dampfes, so daß es verhältnismäßig leicht bemessen werden kann.
Das gleiche ist der Fall auf der Austrittseite des Heizmittels, wo die Schrauben
13 ebenfalls nur den niedrigen Druck des zu überhitzenden Dampfes aufzunehmen haben,
während der Druck des Heizmittels von höherer Spannung durch das Gewinde 1o aufgenommen
wird. Der Einbau, die Reinigung und gegebenenfalls die Auswechselung der Rohre kann
leicht und in kurzer Zeit erfolgen.
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Die ganze Vorrichtung kann zur Isolierung von einem Mante12o umgeben
sein, der zwecks leichterem Zusammenbau in mehrere Teile unterteilt werden kann.
Zweckmäßig werden Zwischenböden 21 vorgesehen, die dem zu überhitzenden Mittel Richtungsänderungen
innerhalb des Rohrsystems erteilen und gleichzeitig die Rohre stützen.
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Der Erfindungsgedanke könnte, wie erwähnt, auch bei Vorrichtungen
Verwendung finden, die Schlangenrohre ähnlich Gien bekannten Zwischenüberhitzern
haben. Dann braucht die Verschiebbarkeit des einen Rohrbodens mit dem Deckel und
die Stopfbüchse im äußeren Deckel nicht vorgesehen zu sein. Die Vorteile der Verwendung
gerader Rohre sind jedoch bedeutend; sie bestehen darin, daß man bei Verwendung
gerader Rohre von gleicher Länge alle Teile, der Vorrichtung in Serienfabrikation
herstellen kann. Um beliebig große Heizflächen, Rohrbündeldurchmesser oder -längen
zu erhalten, braucht man nur die Länge der Rohre verschieden zu wählen, während
die Rohrböden und die Deckel so wie auch die Zwischenböden gleich bleiben können.
Bei Verwendung von geraden Rohren ist auch noch der Vorteil vorhanden, daß man die
Vorrichtung in beliebiger Lage, also beispielsweise senkrecht oder wagerecht oder
schräg aufstellen kann, was bei Verwendung von Schlangenrohren nicht möglich ist,
da sich während des Betriebes bei wagerechter oder schräger Lage einer solchen Vorrichtung
in dem unten liegenden Teil der Rohrschlangen Kondenswasser ansammeln kann, welches
das Durchströmen des Heizmittels behindert und die Wirkung der Vorrichtung beeinträchtigt.
Weitere Vorteile der geraden Rohre beruhen darin, daß mit ihnen eine größere Heizfläche
als bei Schlangenrohren erreichbar und daß ferner eine einfache und leichte Möglichkeit
zur Reinigung der Rohrbündel und Rohre vorhanden ist.
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Gewünschtenfalls kann man zwei oder mehr @'4 ärmeaustauschvorrichtungen
hintereinanderschalten, wenn besonders große Heizflächen erforderlich sind. Dazu
können gleichartige Vorrichtungen durch Verbindungsrohre hintereinander oder parallel
geschaltet werden. Man kann aber auch mehrere Rohrbündel in einem Gehäuse dicht
nebeneinander anordnen und durch schwache Brandungen von einander trennen und .gemeinsam
isolieren, wodurch an Platz gespart wird.