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Überhitzer für Dampfkessel. Die bisher für den Einbau in Dampfkessel
gebräuchlichen Überhitzer haben entweder die Grundform nach Abb. z oder nach Abb.
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Der Überhitzer nach Abb. z ist ein Überhitzer liegender Anordnung,
bestehend aus einer Rohrschlange c, einem oberen Sammelkaten o und einem unteren
Sammelkasten av; mittels Haken oder ähnlicher Verbindungsvorrichtungen werden hierbei
die einzelnen Windungen jeder Uberhitzerschlan-e c untereinander festgehalten. Da
die Schlangen nur an ihren in die Kästen o und rc eingewp lzten Enden festliegen,
muß außerdem an den freien Enden eine zur Unterstützung geeignete Vorrichtung, z.
B. ein Balken a, angebracht werden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Balken
a glühend werden kann, wodurch er seine Festigkeit verliert und die Gefahr vorliegt,
daß der Überhitzer zusammenbricht.
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Die hängende Überhitzeranordnung nach Abb. 2 v erm;-idet diesen Übelstand,
da die Rohrschlangen mit ihren Enden an den Kästen o', o" aufgehängt sind. Während
die liegende Anordnung nach Abb. r den Vorteil hat, daß bei der Anheizperiode der
Überhitzer mit Wasser gefüllt werden kann und der sich bildende Dampf stets nach
dem oberen Kasten o und weiterhin zum gemeinsamen Dampfraum strömen kann, wobei
der Kasten u mit dem Wasserraum des Kessels verbunden wird, ist diese Möglichkeit
bei der hängenden Anordnung nach Abb.2 nicht gegeben, da sich an den oberen Windungen
der Schlange Dampfsäcke bilden, die ein Nachströmen des Wassers verhindern. Hieraus
ergibt sich entweder der Eintritt von Wasserschlägen oder ein Überhitzen des Dampfes
auf Rauchgastemperatur, was ein Erglühen und ein Undichtwerden der Einwalzstellen
an den Kästen zur Folge hat.
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Der gemäß der Erfindung ausgebildete Überhitzer verbindet den Vorteil
der hängenden Anordnung mit dem Vorteil des liegenden Systems unter Vermeidung der
gekennzeichneten Nachteile der beiden Anordnungen nach Abb. z und Abb. 2.
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Zu diesem Zwecke sind statt eines einzigen oberen Sammelkastens zwei
solcher Sammelkästen, wie bei dem hängenden System nach Abb.2, angeordnet, dazu
kommt noch ein unterer Sammelkasten gemäß dem bekannten System nach Abb. z. Die
Schlangen münden wechselweise in je einen der oberen Sammelkästen und sind so verlegt,
daß sie von dem unteren Sammelkasten in stetiger Steigung zu einem der beiden oberen
Sammelkästen geführt sind.
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Durch den Erfindungsgegenstand ergibt sich noch ein weiterer wesentlicher
Vorteil gegenüber den bisher bekannten Systemen. Bei dem nach Abb. i angeordneten
Überhitzer wird nämlich normalerweise der Sattdampf in den unteren Sammelkasten
rr eingeleitet und der überhitzte Dampf aus dem oberen Sammelkasten o abgeführt.
Bei hohen Drücken wird die Geschwindigkeit in den Überhitzerrohren bei gleicher
Überhitzergröße zu gering, da bekanntlich das spezifische Volumen des Dampfes mit
steigendem Druck abnimmt. In diesem Fall ist es allgemein üblich, den oberen Sammelkasten
o durch eine Ouerwand zu teilen oder statt dessen in zwei in der Überhitzerbreite
nebeneinanderliegende Hälften zu zerlegen, der Dampf wird in eine dieser Sammelkastenhälften
eingeleitet, durchströmt die zu ihm gehörigen Überhitzerschlangen zum unteren Sammelkasten
u, tritt in diesem Sammelkasten auf die andere Seite über und durchströmt die andere
Überhitzerhälfte zur anderen oberen Sammelkastenhälfte, von w o aus der überhitzte
Dampf weitergeleitet wird. In diesem Fall verlassen die Rauchgase die beiden Überhitzerhälften
mit verschiedenen Temperaturen, da die mittlere Temperaturdifferenz zwischen Rauchgasen
und Dampf in jeder Überhitzerhälfte eine wesentlich andere ist. Dieser Unterschied
in den Rauchgastemperaturen ist sogar noch am Kesselende festzustellen. Der Kessel
ist also in seiner Breite infolge der verschiedenen Wärmebeanspruchung unsymmetrisch
belastet.
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Dieser Nachteil ist durch die Erfindung beseitigt, indem der Sattdampf
in den einen der beiden oberen Sammelkästen eingeführt wird, dann durch die Rohrschlange
zum unteren Sammelkasten strömt und von hier aus durch die Rohrschlange zum oberen
Sammelkasten tritt. Sowohl Sattdampf als auch überhitzter Dampf verteilen sich also
gleichmäßig auf die ganze Kesselbreite. Ein Unterschied in den Rauchgastemperaturen
tritt nicht ein und damit auch keine unsymmetrische Kesselbelastung.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Abb 3 bis 7 veranschaulicht, und
zwar zeigt Abb. 3 die schematische Ansicht einer Ausführungsform, Abb. q. einen
Schnitt nach S-S der Abb. 3, Abb. 5 die schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform,
Abb. 6 bis 9 Einzelheiten.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und
.1 sind zwei Gruppen von Rohrschlangen zu unterscheiden, die zweckmäßig im Wechsel
aufeinanderfolgen. Die eine Gruppe der Rohrschlangen verläuft wie bei dem bekannten
Ausführungsbeispiel der Abb. i nach dem liegenden System. Das obere Ende ist in
den oberen Sammelkasten o und das untere Ende in den . unteren Sammelkasten ar eingewalzt.
Die .' zweite gestrichelt dargestellte Gruppe d der Rohrschlangen ist ebenfalls
an dem unteren Sammelkasten 2c angeschlossen und verläuft von diesem aus zunächst
nach Art des liegenden Systems der Abb. i, während der letzte senkrechte Strang
d' an der Unterseite des zweiten oberen Sammelkastens o' endigt. Die beiden Gruppen
c und d der Rohrschlangen sind in der senkrechten Ebene gegeneinander versetzt,
so daß zwischen ihnen ein oder mehrere Zwischenstücke (e) eingeschaltet werden können,
auf denen die frei ragenden Enden der Rohrschlangen c sich abstützen, während die
Zwischenstücke diese Belastung auf die Rohrschlangen d und von hier durch die senkrechten
Endstücke d' auf den oberen Sammelkasten o' übertragen. Auf diese Weise wird der
Vorteil der hängenden Bauart ausgenutzt. Anderseits wird das Gewicht der frei ragenden
Schenkel der Rohrschlangen d durch Verbindungsstücke, z. B. Klammern g, auf die
benachbarten fest eingewalzten Enden der Schlangengruppe c übertragen.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 3 der obere Strang der
Rohrschlangen c in wagerechter Richtung an den oberen Sammelkasten o in Übereinstimmung
mit Abb. i mündet, zeigt Abb. 5 eine Ausführungsform, bei welcher beide Gruppen
c und d der Rohrschlangen in senkrechten Ästen d' bzw. c' endigen, die nach dem
hängenden System der Abb. 2 in die oberen Sanunelkästen o' bzw. o" eingewalzt sind.
Bei dieser Anordnung werden also beide Einwalzstellen der oberen Enden der Schlangenzüge
auf Zug beansprucht. Im übrigen entspricht die Ausführungsform der Abb. 5 derjenigen
nach Abb. 3.
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Bei höheren Dampfdrücken tritt die Gefahr der Ausbauchung ebener Wände
der Ober- und Unterkästen um so eher in die Erscheinung, je größer der Kastenquerschnitt
ist, d. h. also bei großen Dampfmengen. Man geht deshalb bei hohen Drücken zu runden
Querschnittsformen über (Abb. 6), die aber bei der üblichen Versetzung der nebeneinanderliegenden
Schlangen (Abb. 7, 8) den Nachteil haben, daß die Einwalzenden der Schlangen nochmals
gekrümmt sein müssen, um radial eintreten zu können. Um diese zusätzlichen Krümmungen
zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung statt je eines Kastens mehrere kleine Kästen
angewendet, die entweder rechteckigen oder runden Querschnitt haben (Abb. g).