DE612210C - Rauchrohrueberhitzer - Google Patents

Rauchrohrueberhitzer

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DE612210C
DE612210C DESCH101891D DESC101891D DE612210C DE 612210 C DE612210 C DE 612210C DE SCH101891 D DESCH101891 D DE SCH101891D DE SC101891 D DESC101891 D DE SC101891D DE 612210 C DE612210 C DE 612210C
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DE
Germany
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superheater
pipe
ribs
smoke
tubes
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DESCH101891D
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English (en)
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Schmidtsche Heissdampf GmbH
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Schmidtsche Heissdampf GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G7/00Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
    • F22G7/06Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in furnace tubes
    • F22G7/065Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in furnace tubes for locomotive boilers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Rauchrohrüberhitzer Gegenstand der Erfindung ist eine neue Form eines Rauchrohrüberhitzers oder ähnlichen Wärmeaustauschers, bei welchem der Wärmeaustausch bzw. die Überhitzung dadurch gesteigert werden soll, daß der Rauchgasstrom in einem mittleren, nur die Überhitzerrohre beheizenden Kernstrom und einen auch die Rauchrohrwand beheizenden äußeren Ringstrom unterteilt wird. Diese günstige Unterteilung des Gasstroms erzielte man bisher bei dem bekannten Mantelrohr- oder Ringrohrüberhitzer, bei dem der Sattdampf in ein doppelwandiges, in das Rauchrohr konzentrisch eingestecktes, an der Feuerbüchsenseite geschlossenes Rohr eingeführt und durch ein mittleres Rohr zum Heißdampfsammler zurückgeführt wird. Dem Vorteil des besseren Wärmeaustausches gegenüber dem üblichen Rauchrohrüberhitzer stehen bei dieser bekannten Lösung als Nachteile gegenüber die verhältnismäßig schwierige und teuere Herstellung, die Gefahr des Durchbrennens der Umkehrstellen, eine erhöhte Zugverminderung durch starke Wirbelbildung im Rauchgasstrom an Ein- und Austrittsstelle in den Ringraum sowie bei der neuerdings eingetretenen Erhöhung des Dampfdrucks bei dem großen Rohrdurchmesser vergrößerte Wandstärke und damit erhöhtes Gewicht. Eine gewisse Unterteilung des Rauchgasstromes mit- günstiger Wärmeaustauschwirkung wird ferner bei dem bekannten Mehrrohrüberhitzer mit vier bis sechs flachgedrückten Rohrsträngen eintreten, die nicht radial oder senkrecht, sondern kreisförmig konzentrisch zur Rauchrohrwand angeordnet sind. Diese überhitzerform hat aber den Nachteil, daß die Reibung mit starkem Spannungsabfall des Dampfes vermehrt wird. Auch hat die Flachform eine verringerte Widerstandsfähigkeit gegen den Innendruck, die zu Formänderungen der Rohre mit deren üblen Folgen führen kann und ebenfalls eine größere Wandstärke mit Gewichtsvermehrung bedingt.
  • Der Erfindung liegt die durch eingehende Vergleichsversuche auf dem Versuchsstand und im Lokomotivbetrieb selbst betätigte Erkenntnis zugrunde, daß die zur Zeit bestmögliche Lösung darin besteht, daß die gewünschte Trennungswand für den Rauchgasstrom durch an die üblichen runden überhitzerrohre angeschweißte gerade oder gekrümmte Längsrippen gebildet wird mit oder ohne Belassung eines Spaltes zwischen den Außenkanten dieser Rippen. Die Vorteile dieser Lösung sind folgende: r. Die Unterteilung des Rauchgasstromes unter gleichzeitiger Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche wird erreicht unter Verwendung der üblichen runden Rohre mit dem für die Widerstandsfähigkeit gegen Innendruck günstigsten Kreisquerschnitt.
  • a. Man hat es in -der Hand, durch Anschweißen der Längsrippen in der Mitte oder je nachdem mehr nach der Mitte oder der Außenwand des Rauchrohres hin das Verhältnis zwischen Rauchgaskernstrom und äußerem Rauchgasringstrom je nach dem gewünschten Grad vor Überhitzung zur Verdampfung und der Feuerung des betreffenden Lokomotivtyps entsprechend abzustufen und diesem anzupassen.
  • 3. Man kann durch die Wahl der Anfangsstelle der Längsrippen erreichen, daß bei der Teilung des Rauchgasstroms dieser bereits eine genügende Führung hat, um starke, den Zugverlust steigernde Wirbelungen zu vermeiden, gleichzeitig aber die Umkehrenden der Überhitzerrohre ebenso weit o"vie beim üblichen Räuchrohrüberhitzer an die Feuerbüchse heranzuführen, ohne der Gefahr des Durchbrennens in gleichem Mäße ausgesetzt zu sein wie beim Ringrohrüberhitzer.
  • Die Zeichnung stellt einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. Fig. i zeigt.in einem senkrechten Teilungslängsschnitt einen Rauchrohrüberhitzer gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i. Die Fig. 3 bis 8 zeigen entsprechend Fig. 2 Querschnitte anderer Ausführungsformen. Fig.9 ist ein Längsschnitt durch ein Rauchrohr mit einem Überhitzerelement einer ahderenAusführungsform. Fig. io ist ein Schnitt nach Linie io-io der Fig. 9. -Eine andere Ausführungsform ist in Fig. i i im Längsschnitt gezeigt. Fig. 12 ist ein Schnitt nach Linie 12-i2 der Fig. i i. Die Fig. 13 und 15 zeigen in vereinfachter Darstellung weitere Ausführungen. Die Fig. 14 und 16 sind Schnitte nach den Linien 14-14 und i6-16 der Fig. 13 und 15.
  • In Fig. i bezeichnet i einen Teil eines Lokomotivlangkessels; 2 und 3 sind die vordere bzw. hintere Rohrwand; 4 sind die Rauchrohre, durch welche die Rauchgase aus der Feuerbüchse 5 in die Rauchkammer 6 eintreten. Im oberen Teil der Rauchkammer 6 ist der Überhitzerdampfkasten 7 untergebracht, der den Dampf aus dem Kessel durch das Rohr 8 zugeführt erhält und eine Anzahl von querliegenden Fingerkammern i i besitzt; welche abwechselnd in die Längskanäle 13 und i2 für den Sattdampf bzw. Heißdampf einmünden. Die Überhitzerelemente 14 sind in den Rauchrohren 4 untergebracht und mit dem einen Ende an die mit der Satttdampfkammer 13 in Verbindung stehenden Querkammer i i, mit dem anderen Ende an die mit der Heißdampfkammer 12 in Verbindung stehende Querkammer i i angeschlossen. Der überhitzte Dampf wird aus dem Dampfkasten 7 durch Rohrstutzen 9 nach dem Schieberkasten abgelassen. Der Durchfluß aus dem Überhitzerkasten nach der Maschine wird durch einen Mehrfachregler io geregelt.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis 8 ist angenommen, daß jedes Überhitzerelement aus fünf Rohrsträngen besteht. Die fünf Rohrstränge sind in bekannter Weise so -zueinander angeordnet, daß die Längsachse von vier Rohrsträngen auf einem Kreisbogen liegen, in welchem das fünfte Rohr angeordnet ist. Vier von diesen Rohrsträngen i4a führen, wie üblich, den Dampf aus dem Sattdampfteil des Überhitzerkastens 7 in Richtung zur Feuerbüchse 5, während das fünfte Rohr 14b den Dampf vom Feuerbüchsende des Elementes nach dem Rauchkammerende zurückführt. 'Die vier äußeren Rohrstränge i4a sind an ein Verbindungsstück 15 angeschlossen, welches den Dampf aus den Querkammern i i entnimmt: Das--Verbindungsstück i5 besitzt die, bekannte Form eines Hufeisens, zwischen dessen Schenkeln das mittlere Rückleitungsrohr 14U gelagert ist, so daß dessen Abstand von den äußeren Rohren gesichert ist. Die vier äußeren Rohrstränge i4a sind mit Rippen 16 (Fig. z) versehen, welche auf die Rohre geschweißt sind. Sie sind so angeordnet, daß sich an jedem Rohre zwei Rippen gegenüberstehen, und daß diese Rippen zusammen mit den nach innen gelegenen@Teilen der betreffenden Rohre den mittleren Teil des Rauchrohres einschließen. Die, Rippen 16 reichen von einer Stelle in der Nähe des Feuerbüchsendes bis kurz vor den Austritt in die Rauchkammer. . Der Abstand der Rippen vom Feuerbüchsende des Elements muß so groß sein, daß ein genügender Durchtrittsquerschnitt für die Rauchgase nach dem mittleren Kern hin verbleibt. Die Rippen 16 werden vorteilhaft aus einer größeren Anzahl von kleineren Rippen gebildet, die mit ihren Enden aneinanderstoßen. Bei einem solchen Überhitzer gibt der Rauchgasstrom, welcher sich in dem eingeschlossenen mittleren Kern im Rauchrohr bewegt, seine Wärme nur an das Überhitzerelement ab und wird durch die wassergekühlte Heizfläche des Rauchrohres nicht in seiner Temperatur heruntergesetzt; er kann daher dem Dampf einen höheren Grad der Überhitzung geben als der äußere Ringgasstrom.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist angenommen, daß fünf in einer senkrechten Reihe gelegene Rauchrohre mit Überhitzerelementen besetzt sind. Die Anzahl der besetzten Rauchrohre kann natürlich geändert werden. Sie hängt ab von der Größe der Lokomotive, von der Menge des erzeugten Dampfes usw. Die Überhitzerelemente gemäß der Erfindung lassen sich ohne weiteres gegen Elemente der bisher gebräuchlichen .Bauart austauschen, -so daß sie als Ersatzelemente und auch für neue Anlagen verwendet werden können.
  • Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 bis 8 zeigen bezüglich der Anordnung der Rohrstränge des Überhitzerelementes die gleiche Ausgestaltung, nur sind die Rippen anders angeordnet. - Nach Fig. 3 sind die Rippen 16a etwas gekrümmt, derart, daß sie auf einem Kreisbogen liegen. Nach Fig.4 sind die Rippen zu gekrümmten Platten 16b verbreitert, welche an den nach der inneren Wand des Rauchrohres zu gelegenen Teilen der Rohrstränge befestigt sind. In diesem Falle liegt jeder Überhitzerrohrstrang vollständig in dem eingeschlossenen mittleren Kern, während dies bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 nur zum Teil der Fall ist. Das gleiche wie für Fig. 4 gilt für Fig. 7, wonach die vier äußeren Rohrstränge außen von einem an beiden Enden offenen Rohr umgeben sind, während nach Fig. 6 die äußeren Rohrstränge durch Rippen bzw. Platten verbunden sind, die ähnlich wie nach Fig. 2 und 3 an einer mittleren Stelle der Überhitzerrohre angeschweißt sind.
  • Nach Fig. 5 sind die gekrümmten Platten 16c an den nach innen gelegenen Seiten der Rohrstränge i4a befestigt. Die Wärme wird von diesen gekrümmten Platten 16c an den Dampf in den Rohren i4a lediglich durch Leitung übertragen. Das Rückleitungsrohr 14b liegt vollständig innerhalb des mittleren Kernes und ist daher sehr hohen Gastemperaturen ausgesetzt.
  • Auch bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis 5 und Fig. 8 bis 16, bei denen die Rippen eines Rohres von denen des benachbarten Rohres getrennt sind, könnten diese Rippen, wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 6 und 7, mit den sämtlichen Rohren ohne Spalt miteinander verbunden sein.
  • Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit einer Anordnung der Rippen, durch welche es ermöglicht wird, daß Asche und sonstige von den Rauchgasen mitgeführte Verunreinigungen leicht aus dem mittleren Kern des Rauchrohres zu Boden sinken können, von wo sie dann ausgeblasen oder ausgewaschen werden können. Zu diesem Zweck sind die beiden unteren Rippen an den beiden untersten Rohren i4a weggelassen.
  • Die Fig.9 und io zeigen eine Ausführungsform der Erfindung bei einem Überhitzerelement mit vier Rohrsträngen. Es besteht aus zwei Schleifen 17, 18 und 19, 23 mit den Umkehrstellen 2o, 2i und 22. Jeder Rohrstrang besitzt zwei Rippen 16, die am Außenumfang der Rohre so angebracht sind, daß sie zusammen mit den Rohren in dem Rauchrohr einen mittleren Raum einschließen, in welchem die Rauchgase nur auf die Überhitzerrohre einwirken und mit wassergekühlten Flächen nicht in Berührung kommen. Bei dieser Ausführungsform könnten die Rippen auch in der Weise angebracht werden, wie es die Fig. 3 bis 8 zeigen.
  • Die Fig. i i und i2 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Element mit nur zwei Rohrsträngen 25, die eine Rohrschlange bilden. Die Rippen 26 an den Rohrsträngen sind vorteilhaft gekrümmt, wie es die Fig. 12 zeigt.
  • Bei dem Element nach Fig. 13 und 14 sind zwei Rohrstränge 27 zum Hinführen des Dampfes und ein einzelner Rohrstrang 28 zum Rückführen des Dampfes vorgesehen. Die beiden Rohrstränge 27 liegen in einer waagerechten Ebene oberhalb des Stranges 28. Die Rippen an den Rohrsträngen sind mit 16 bezeichnet.
  • Nach Fig. 15 und 16 sind drei Rohrstränge 27 zum Einführen und ein Rohrstrang 28 zum Rückleiten des Dampfes vorhanden. Von den drei Rohrsträngen 27 sind die beiden mittleren, abweichend von den anderen Ausführungen, nur mit je einer Rippe 16a versehen, während das obere Rohr 27 zwei Rippen 16a besitzt, die so angeordnet sind, daß sie nach den beiden mittleren Rohren 27 hin gerichtet sind.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. In den Rauchrohren eines Dampfkessels untergebrachter Überhitzer oder sonstiger Wärmeaustauscher, bei welchem der Rauchgasstrom in einen mittleren, nur die Rohre des Überhitzers bzw. Wärmeaustauschers beheizenden Kernstrom und einen auch die Rauchrohrwand beheizenden äußeren Ringstrom unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungswand für die Unterteilung des Rauch gasstromes durch an runde Überhitzerrohre angeschweißte gerade oder gekrümmte Längsrippen gebildet wird, mit oder ohne Belassung eines Spaltes zwischen den Außenkanten dieser Rippen.
  2. 2. Überhitzer oder sonstiger Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer bzw. Wärmeaustauscher als Fünfrohrüberhitzer ausgebildet ist, dessen rippenloses Rückführungsrohr (i4b) von den mit Rippen (i6, i.6a, 16b, 16c) versehenen Hinführungsrohren (i4a) umgeben ist (Fig. 2 bis 8).
DESCH101891D 1932-08-08 1933-08-06 Rauchrohrueberhitzer Expired DE612210C (de)

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DESCH101891D Expired DE612210C (de) 1932-08-08 1933-08-06 Rauchrohrueberhitzer

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DE (1) DE612210C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE837102C (de) * 1949-08-14 1952-04-21 Eisen & Stahlind Ag UEberhitzerelement mit mehreren duennen Rohren und mindestens einem dicken Rohr

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE837102C (de) * 1949-08-14 1952-04-21 Eisen & Stahlind Ag UEberhitzerelement mit mehreren duennen Rohren und mindestens einem dicken Rohr

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