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Kleinrohrüberhitzer für Heizrohrkessel Gegenstand der Erfindung ist
ein Kleinrohrüberhitzer für Heizröhrenkessel, d. h. ein Überhitzer, bei dem sämtliche
oder nahezu sämtliche Heizrohre mit Überhitzerelementen besetzt sind: Dieser Überhitzer
ist insbesondere für Heizröhrenkessel von großer Leistung bestimmt, die also mit
einer sehr großen Anzahl von Heizröhren versehen sind. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit,
die Elemente so auszugestalten, daß sie möglichst -einfache Formen und geringes
Gewicht besitzen, um ihre Handhabung und das Einbringen in die Heizrohre zu erleichtern
sowie die Anzahl der Dichtungen und Befestigungsmittel gering zu halten. Weiter
soll eine gute Reinigungsmöglichkeit der Heizrohre bzw. Überhitzerelemente erzielt
werden. Andererseits bietet auch die Unterbringung einer großen Anzahl von Enden
der L'berhitzerelemente an den Dampfkästen Schwierigkeiten. Ferner ist bei der Ausbildung
eines Überhitzers für Heizröhrenkessel von großer Leistung darauf Bedacht zu nehmen,
daß die Abmessungen des Dampfkastens die normale Größe nicht übersteigen, um der
Notwendigkeit enthoben zu sein, entweder den Durchmesser der Rauchkammer oder die
Länge derselben zu vergrößern. Dieser letztere Umstand ist insbesondere dann von
Wichtigkeit, wenn es sich darum handelt, einen vorhandenen Heizröhrenkessel, z.
B. einer Lokomotive, bei dem also die Abmessungen der Rauchkammer von vornherein
bereits festliegen und der Raum zwischen Rohrwand und Schornstein. beschränkt ist,
nachträglich mit einem Heizröhrenüberhitzer auszustatten.
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Die bisher bekannten Kleinrohrüberhitzer sind für den vorgenannten
Zweck aus verschiedenen Gründen nicht geeignet. Bei einer bekannten Ausführung derartiger
Überhitzer ist es üblich, die Enden der Elemente von unten an die Dampfkästen anzuschließen
und die in zwei oder mehr Heizröhren von zwei benachbarten Heizröhrenreihen liegenden
Elemente zu Gruppen zusammenzufassen. Der Anschluß der Elemente erfolgt hierbei
in der Weise, daß entsprechend dem Zusammenfassen der in zwei benachbarten Heizröhrenreihen
liegenden Elemente die Naß- und Heißdampfenden abwechselnd nebeneinanderliegen.
Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß verhältnismäßig sperrige Elemente
entstehen, deren Schenkel in zwei Ebenen liegen und die daher schwer zu handhaben,
zu transportieren und ein- und auszubauen sind. Außerdem sind Übergangsbögen zwischen
den benachbarten Heizröhrenreihen
erforderlich, welche einerseits
den Heizgasquerschnitt verengen und andererseits das Einführen eines Reinigungswerkzeuges
zwischen den Schenkeln der Elemente hindurch in die Heizrohre erschweren bzw. gänzlich
unmöglich machen. Auch die einwandfreie Lagerung in den Heizrohren und das Dichthalten
derartiger Elemente bereitet Schwierigkeiten, da hier stets zwei ungleichartige
Anschlußenden, also ein Naßdampf- und ein Heißdampfende, durch einen gemeinsamen
Flansch mit Schraube in den nebeneinanderliegenden Reihen zusammengefaßt werden
müssen und infolge der ungleichmäßigen Ausdehnung dieser beiden Enden Undichtigkeiten
entstehen. Auch die Auswechselung solcher Elemente gestaltet sich nicht einfach,
da man z. B. beim Auswechseln der ersten Gruppe die verhältnismäßig große Anzahl
der vor dieser liegenden Gruppen zunächst entfernen müßte. Wollte man, um den Dampfkasten
kurz zu halten, die einzelnen Elemente über mehr als zwei untereinanderliegende
Heizröhren sich erstrecken lassen, so würden diese Elemente noch schwerer und unhandlicher.
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Wollte man andererseits zu dem sogenannten Stufenkasten greifen, der
ja im allgemeinen den Vorzug hat, daß er die Möglichkeit bietet, die Enden der Überhitzerelemente
voreinander in leicht übersichtlicher und zugänglicher Weise an die stufenförmigen
Vorderflächen des Kastens anzuschließen, so müßte man den Stufenkasten unterteilen,
d. h. die Anzahl der Stufen vervielfachen. Dabei ergibt sich dann aber eine nicht
unwesentliche Vergrößerung der Abmessungen der Dampfkästen und damit auch der Rauchkammer,
da sowohl der Durchmesser als auch die Entfernung zwischen Rohrwand und Schornstein
vergrößert werden müßte.
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Die vorstehend angegebenen Vorschläge sind also für den vorliegenden
Fall nicht geeignet, dagegen gibt die Erfindung eine vorteilhafte Lösung der gestellten
Aufgabe an. Die Erfindung besteht darin, daß die zu einer jeden Heizröhrenreihe
gehörenden Überhitzerelemente zu zwei selbständigen, voreinanderliegenden Gruppen
geordnet und die Enden dieser Gruppen an die Unterseite des Dampfkastens so angeschlossen
sind, daß in jeder Gruppe die Naß-und Heißdampfenden und deren Anschlußstellen an
den Dampfkasten voreinanderliegen, derart, daß zwei gleichartige Enden der Elementengruppen
sich in, der Mitte des Kastens befinden; und zwei gleichartige, nebeneinanderliegende
Enden in jeder Gruppe durch eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung (wie Klammer
mit Schraubenbolzen o. dgl.) zusammengefaßt werden.
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Durch die Anordnung gemäß der. Erfindung werden die vorstehend angegebenen
belstände beseitigt. Denn man erhält verhältnismäßig einfache und leichte Elemente,
die leicht zu handhaben und in die Rauchrohre ein- und auszubauen sind. Die Reinigungsmöglichkeit
ist dabei nicht behindert, und die Anzahl der Dichtungen und Befestigungsmittel
ist gering. Die Befestigungsmittel umfassen stets zwei gleichartige Elementenenden,
also entweder nur Naßdampfenden oder nur Heißdampfenden, so daß also das Dichthalten
der verschiedenen Elementenenden wegen ungleichmäßiger Wärmedehnung nicht beeinträchtigt
wird. Weiter wird die Lagerhaltung gering, da man entsprechend der Anzahl der Gruppen
nur zwei Arten von Elementen auf Vorrat zu halten braucht. Und schließlich ergibt
sich der wesentliche Vorteil, daß die Abmessungen des Dampfkastens auch bei einer
erheblich großen Anzahl von Elementen in den normalen Grenzen bleiben, so daß also
eine Vergrößerung des Durchmessers oder der Länge der Rauchkammer bzw. der Entfernung
zwischen vorderer Rohrwand und Schornstein nicht erforderlich wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Heizrohrüberhitzers
der Erfindung entsteht dadurch, daß der Dampfkasten aus zwei gesonderten Teilen
hergestellt wird, und zwar einer mittleren Kammer und zwei diese seitlich umgebenden
Kammern, die durch ein oder mehrere Übergangsstücke oder Brücken verbunden sind,
so daß die mittlere Kammer von dem U-förmig gestalteten seitlichen Kasten umgeben
ist. Die Herstellung eines solchen Kastens ist außerordentlich einfach, da jede
Kammer für sich als einfaches Gußstück oder Rohrstück hergestellt werden kann, während
die beiden seitlichen Kammern mit dem oder den Übergangsbogen oder Brücken entweder
aus einem Stück oder gesondert hergestellt und nachträglich mit der Brücke verbunden
werden können. Ein weiterer Vorzug dieses Kastens besteht darin, daß er sich auch
in dem Falle verwenden läßt, wo der Regler hinter dem Überhitzer angeordnet ist,
ebenso wie bei vor dem Überhitzer angeordnetem Regler.
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Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dar. Abb. = zeigt den Heizröhrenüberhitzer einer Lokomotive in Vorderansicht von
der Rauchkanuner aus gesehen, Abb. 2 ist ein Längsschnitt hierzu nach Linie I-I
der Abb. i, die Abb. 3 zeigt den Dampfkasten in Draufsicht, die Abb. 4 bis 6 zeigen
eine zweite Ausführungsform des Dampfkastens, und zwar Abb.4 in Vorderansicht, Abb.
5 in Draufsicht und Abb.6 im Schnitt nach Linie IV-IV der Abb. 4. Die Abb. 7 und
8 zeigen in den Abb. i und 2 entsprechenden Darstellungen zum Vergleich eine bekannte
Ausführung eines Kleinrohrüberhitzers.
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Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Lokomotivheizröhrenkessel,
bei dem die sämtlichen Heizröhren i mit Überhitzerelementen 2 besetzt sind, wie
aus Abb. i und 2
zu ersehen ist, so angeordnet, daß die zu einer
jeden senkrechten Heizröhrenreihe gehörenden Elemente zu zwei Gruppen
A und B zusammengefaßt sind, die voreinander in einer senkrechten
Ebene liegen, und zwar in der Ebene der betreffenden Heizröhrenreihe. Ein jedes
Überhitzerrohr erstreckt sich in zwei untereinanderliegende Heizröhren, und je drei
Heiß- und Naßdampfenden sind durch Zwischendampfkammern 3 verbunden, so daß also
bei zwölf untereinanderliegenden Heizröhren, wie bei dem Ausführungsbeispiel, in
jeder Reihe nur vier Zwischendampfkamrnern 3 vorhanden sind, welche an die Unterseite
des Dampfkastens q. durch Bügel 5 und eine mittlere Schraube 6 angeschlossen werden,
und zwar derart, daß, wie aus Abb. 2 zu ersehen ist, in jeder Gruppe von Elementen
die Naß- und Heißdampfenden und deren Anschlußstellen bzw. Befestigungsmittel in
einer waagerechten Ebene voreinanderliegen. Ein gemeinsamer Bügel 5 hat also stets
nur gleichartige Elemente, also entweder Naßdampfenden oder Heißdampfenden, festzuhalten.
Der Dampfkasten q. enthält eine mittlere Heißdampfkammer 7, welche von dem U-förmigen
Naßdampfkasten umschlossen wird. Dieser enthält zwei seitliche Kammern 8, die durch
einen Übergangsbogen g verbunden sind. Die Zuführung des Naßdampfes erfolgt durch
einen Stutzen io, die Abführung des überhitzten-Dampfes nach der Maschine durch
einen Stutzen 1i.
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Wie sich insbesondere aus Abb. i und 2 ergibt, sind die Elemente sehr
einfach und von geringen Abmessungen. Da die Rohrstränge alle in einer Ebene liegen,
bereitet die Herstellung, Handhabung-und Montage dieser Elemente keine besonderen
Schwierigkeiten, im Gegensatz zu der bekannten Anordnung nach Abb. 7 und 8, wo ein
Element sich über zwei benachbarte Heizrohrreihen erstreckt. Auch wird, wie Abb.
i zeigt, der Querschnitt der Rauchrohre durch den Einbau der Überhitzerelemente
nicht beengt, und es ist genügend Raum vorhanden, um ein Reinigungswerkzeug zwischen
den Elementen in die Heizrohre einzuführen, was bei der Anordnung nach Abb. 7 und
8 infolge der Übergangsbögen 12 zwischen benachbarten Heizrohrreihen sehr schwierig
oder überhaupt nicht möglich ist. Bei dieser letzteren Anordnung liegen ferner bei
jeder Gruppe Naß- und Heißdampfenden nebeneinander, so daß also die Verbindungsglieder
ungleichmäßigen Ausdehnungen unterworfen sind. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung
liegen in jeder Gruppe die Naß- und Heißdampfenden voreinander, und die Bügel 5
umfassen, wie gesagt, nur gleichartige Elementenenden.
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Die mittlere Kammer 7 des Dampfkastens q. kann für sich hergestellt
werden ebenso wie die seitlichen Kammern 8, und der Verbindungsbogen 9 kann
mit dieser Kammer aus einem Stück bestehen oder nachträglich aufgesetzt werden.
Demgegenüber stellt der bekannte Dampfkasten nach Abb. 7 und 8 ein verhältnismäßig
kompliziertes und weil aus einem Stück bestehend, schwer herstellbares Gußstück
dar, welches zudem mit querliegenden Zwischenwänden versehen sein muß, die bei dem
Dampfkasten gemäß der Erfindung vollkommen entbehrlich werden.
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Bei dem Dampfkasten nach Abb. q. bis 6 liegt die Naßdampfkammer 13
in der Mitte und wird von den seitlichen Heißdampfkammern 1¢ umgeben, die durch
Übergangsbögen 15 verbunden sind. Auf der linken Seite der Abb. ¢ und 5 ist angenommen,
daß der Regler vor dem Überhitzer angebracht ist. Der Naßdampf wird durch einen
Stutzen 16 zugeführt und der Heißdampf durch einen Stutzen 17 nach der Maschine
geleitet. In Abb. q und 5 rechts sowie Abb. 6 ist angenommen, daß die Reglerventile
2o hinter dem Überhitzer angeordnet sind, und zwar in einem Gehäuse 18, welches
hinter dem Dampfkasten an die Heißdampfkammer 14 angeschlossen ist und durch Rohrleitungen
19 mit der Maschine in Verbindung steht. Durch die Anordnung der Reglerventile hinter
dem Überhitzer wird an der einfachen Bauart des gesamten Dampfkastens nichts geändert,
dagegen hat man den Vorteil, da.ß die Uberhitzerrohre auch während des Anheizens
oder Stillstandes der Maschine mit Dampf gefüllt sind.