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Dampfbeheizteis Überhitzer mit mehreren Gruppen U-förmig hintereinandergeschalteter
Heizrohre Die Erfindung bezieht sich auf dampfbeheizte LTberhitzer, insbesondere
Zwischenüberhitzer, mit mehreren Gruppen U-förmig hintereinandergeschalteter Heizrohre.
Die Ausbildung der Zwischenüberhitzer für Großdampfanlagen bietet erhebliche Schwierigkeiten,
hauptsächlich wegen der durch die großen Dampfmengen bedingten großen Abmessungen
und wegen der erheblichen Unterschiede in den Temperaturen, die in den verschiedenen
Teilen des überhitzers vorhanden sind. Um die Abmessungen des überhitzers so klein
als möglich zu halten, muß für eine gute Wärmeübertragung vom Heizdampf an den Zwischendampf
und eine möglichst gleichmäßige Ausnutzung des Rauminhaltes. des überhitzerbehälters
gesorgt sein. Dieser Bedingung ist dann genügt, wenn die hingehenden und rückkehrenden
Rohrgrüppen der Heizrohre in gleichfalls U-förmig hintereinandergeschalteten, durch
Lenkwände gebildeten Abteilungen des überhitverbehälters liegen, weil dann der zu
überhitzende Zwischendampf auf seinem ganzen Wege in. gleichmäßiger Berührung mit
den heizdampfführenden Rohren gehalten wird. Dabei treten aber sehr erhebliche Temperaturunterschiede
in den einzelnen Abteilungen des überhitzers auf. Die Temperatur in der Abteilung,
in welche der von der Maschine kommende Zwischendampf eintritt und in welche der
Heizdampf bei der vorzugsweise anzuwendenden Gegenstromführung auch erst gelangt,
nachdem er schon einen erheblichen Teil seiner Wärme abgegeben hat, ist natürlich
erheblich niedriger als in derjenigen Abteilung, welche der Zwischendampf hoch erhitzt
verläßt und in welche der Heizdampf mit seiner höchsten Temperatur eintritt. Um
unzulässige Beanspruchungen in dem Heizrohrsystem und den Behälterwandungen zu vermeiden,
ist deshalb gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß sich die einzelnen Teile bei
ihrer ungleichmäßigen Ausdehnung ungehindert gegeneinander bewegen können. Zu diesem
Zwecke münden die U-förmigen Heizrohre in gegeneinander verschiebbare Kammern ein,
von denen nur die eine -Endkammer, und zwar entweder die mit der Heizdampfableitung
oder die mit = der . Heizdampfzuleitung verbundene Endkammer, gegenüber dem
Behälter festgelegt ist, so daß also infolge der freien 'Bewegungsmöglichkeit des
einen Endes des Heizrohrstranges keine unzulässigen
Beanspruchungen
an den Zwischenkammern durch die ungleichmäßigen Ausdehnungen der Rohrgruppen auftreten.
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Es ist bereits bekannt, bei Wärmeaustauschapparaten eine Rohrwand,
an welche sämtliche Heizrohre mit ihren Enden angeschlossen sind, in einer Kammer
verschiebbar anzuordnen. Diese Ausführung ergibt aber bei großen Abmessungen konstruktive
Schwierigkeiten. Außerdem werden sehr erhebliche Spannungen in dem Rohrsystem hervorgerufen,
weil Rohrgruppen von sehr verschiedener Temperatur an eine gemeinsame Wand angeschlossen
sind. Es ist ferner bereits bekannt, einfache gerade Rohre von Wärmeaustauschern
gruppenweise mit gegeneinander verschiebbaren Kammern zu verbinden. Bei dieser bekannten
Ausführung sind beide Endkammern am Gehäuse festgelegt, also gegenüber dem Gehäuse
unbeweglich. Diese Ausführung ist deshalb für große Zwischenüberhitzer, bei denen
zwischen der ersten und letzten Rohrgruppe sehr erhebliche Temperaturunterschiede
vorhanden sind, nicht geeignet. Es treten unvermeidlich in dem H@eizrohrsystem starke
Spannungen auf, und die ungleichmäßige Ausdehnung der verschiedenen Rohrgruppen
gibt zu einem Verkanten der Zwischenkammern Veranlassung, so daß gegebenenfalls
die gegenseitige Verschiebbarkeit der Kammern in Frage gestellt wäre. Diese Nachteile
sind durch die Erfindung vermieden. Außerdem ist noch der Vorteil vorhanden, daß
nur auf einer Stirnseite des L?berhitzerbehälters Kammern liegen, wodurch die Herstellung
vereinfacht und verbilligt wird, und daß das ganze Heizrohrsystem bequem ausfahrbar
ist, ferner sind auch sämtliche Einwalzstellen der Rohre leicht zugänglich.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Abb. i ist ein Längsschnitt; Abb. 2 zeigt in größerem Maßstabe in der
linken Hälfte leinen Schnitt nach der gebrochenen Linie II-II der Abb.- i und in
der rechten 'Hälfte- einen Schnitt nach Linie III-III der Abb. r.
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i bezeichnet einen zylindrischen Behälter, der auf der einen Stirnseite
durch einen Boden 2 und auf der anderen Stirnseite durch einen leicht lösbaren Deckel
3 verschlossen ist. Für den Eintritt des zu überhitzenden Zwischendampfes ist ein
Stutzen 4 und für den Austritt des überhitzten Zwischendampfes ein Stutzen 5 eorgesehen.
Das im Behälter i liegende Heizrohrsystem besteht aus zwei hintereinandergeschalteten
Gruppen U-förmiger Rohre 6, 7 und 8, 9. Die hingehenden Rohrstränge 6 der ersten
Rohrgruppe sind an eine Eintrittskammer i o angeschlossen, die rückkehrenden Rohrstränge
7 dieser Rohrgruppe münden in eine Zwischenkammer i i ein, von der auch die hinjehenden
Rohr stränge 8 der zweiten Gruppe ausgehen, deren rückkehrende Rohrstränge 9 in
eine Endkammer 12 einmünden. Zwischen den hingehenden und rückkehrenden Rohrgruppen
sind Lenkwände 13, 14, 15 in der Weise angeordnet, daß U-förmig hintereinandergeschaltete
Abteilungen gebildet sind, die vom Zwischendampf auf seinem Wege vom Einlaßstutzen
4 zum Auslaßstutzen 5 durchströmt werden. Die Lenkwände 13, 14, 15 ruhen auf Winkeln
16, die am Mantel des Behälters i befestigt sind. An die Eintrittskammern, io ist
das durch eine Öffnung im Behälterboden 2 dampfdicht hindurchgeführte Heizdampfzuleitungsrohr
18 angeschlossen, das innerhalb des Behälters als Dehnungsrohr ausgebildet ist.
Von der Endkammer 12 führt ein Heizdampf- und Kondensatableitungsrohr i9 durch eine
Öffnung des Behälterbodens 2 dampfdicht nach außen. Das Ableitungsrohr i9 bildet
eine starre Verbindung zwischen der Endkammer 12 und dem Behälterboden 2, so daß
der Heizrohrstrang an diesem Ende gegeriüber dem Behälter festgelegt ist. Das andere
durch die Kammer io gebildete Ende des Heizrohrstranges kann sich dagegen gegenüber
dem Behälter frei bewegen, da das Dehnungsrohr 18 eine solche Bewegung nicht verhindert.
Untereinander sind die Kammern i o, i i, 12 nicht verbunden, so daß sie sich frei
gegeneinander verschieben können. Um diese Bewegung zu erleichtern, sind zwischen
den -Kammern Rollen 2o vorgesehen. Die Rohrstränge der Heizrohrgruppen sind fortlaufend
gegen die Wagerechte um einen geringen Betrag geneigt, so daß das sich bildende
Kondensat ungehindert abfließen kann. Zwischen dem unteren Ende der Zwischenkammer
i i und der Endkammer 12 ist ein Umführungsrohr 21 vorgesehen, durch daß das Kondensat,
das sich in den oberen Rohrsträngen gebildet hat, aus der Kammer i i in die Endkammer
12 abfließen -kann. Dieses _kondensat braucht also nicht die untere Rohrgruppe zu
durchfließen, um zum Kondensätauslaß zu gelangen, wobei es .einen ungünsti gela
Einfluß auf den Wärmedurchgang ausüben würde. Die richtige gegenseitige Lage der
Rohrstränge ist in üblicher Weise durch Zwischenstücke und Abstandhalter 22 gesichert,
die ebenso wie die Sammelkästen in geeigneter Weise gegen den unteren Teil des Behältermantels
abgestützt sind. Da das Heizrohrsystem am Behältermantel nicht befestigt ist, kann
es nach Lösung der Rohränschlüsse 18 und 19 und nach Abnehmen des Deckels 3 aus
dem Behälter ausgefahren werden.
Die Ausbildung des Heizrohrstranges
und die Art der Verbindung mit der Heizdampfzuleitung und -ableitung kann im Rahmen
der Erfindung abgeändert werden. So kann z. B. das Rohrstrangende am Heizdampfeintritt
festgelegt und am Heizdampfaustritt frei beweglich sein, die feste Verbindung am
Heizdampfaustritt dürfte aber wegen der hier vorhandenen niedrigeren Temperatur
vorzuziehen sein. Ferner kann am beweglichen Ende anstatt eines Ausdehnungsrohres
ein in einer Stopfbüchse verschiebbares gerades Rohr zur Verbindung mit der Heizdampfleitung
benutzt werden. Wesentlich ist nur, daß die Art der Verbindung eine geradlinige
Verschiebung der Endkammer an dem einen Rohrstrangende zuläßt, um unzulässige Beanspruchungen
im Rohrstrang, insbesondere ein Verkanten der Zwischenkammern, zu vermeiden.