-
Dampfüberhitzerelement Gegenstand der Erfindung ist ein Dampfüberhitzerelement
für in den Heizgaszügen eines Kessels untergebrachte Überhitzer, wie Rauchröhrenüberhitzer
o. dgl., mit hin und her gehenden Rohrsträngen, die durch Umlehrstücke mit verstärkter
Wandung verbunden sind.
-
Es hat sich bei der Beschädigung der Rohrstränge von Rauchröhrenüberhitzern.
o. dgl. gezeigt, daß das Aufplatzen der Rohre in der großen Mehrzahl von Fällen
in dem Heißdampfstrang auftritt, und zwar in einer gewissen Entfernung von der Umkehrstelle.
Es sind zwar bisher verschiedene Vorschläge gemacht worden, um diese Rohrreißer
zu beseitigen, jedoch konnten die verwendeten Mittel nicht zum Erfolg führen, weil
die Ursache dieser Erscheinung nicht bekannt war. Der in den Rohrschlangen strömende
Dampf erfährt an der Umkehrstelle eine Umlenkung aus seiner Strömungsrichtung, womit
eine Verringerung der Geschwindigkeit verbunden ist, aus der sich dann eine Steigerung
des Druckes ergibt. Durch die Verringerung der Geschwindigkeit stellt sich eine
Verschlechterung der Kühlwirkung ein, so daß die Außenwände der Rohre an den betreffenden
Stellen von den Rauchgasen angegriffen werden und schließlich verbrennen, wozu dann
noch die Wirkung des gesteigerten Druckes kommt.
-
Der angegebene Übelstand wird nach der Erfindung dadurch beseitigt,
daß mindestens der Heißdampfstrang von der Umkehrstelle ab auf einem Teil seiner
Länge einen geringeren Durchgangsquerschnitt und eine größere Wandstärke besitzt
als, auf dem übrigen Teil seiner Länge.
-
Um einem nach rückwärts sich fortpflanzenden Druckstau entgegenzuwirken,
ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auch der zur Umkehrstelle
hingehende Rohrstrang von der Umkehrstelle ab auf einem Teil seiner Länge mit verstärkter
Wandung und mit verringertem Durchgangsquerschnitt ausgeführt.
-
Es ist bei Wärmeaustauschrohren bekannt, diejenigen Rohrteile, welche
unmittelbar der Feuerung ausgesetzt sind, mit kleinerer Lichtweite und größerer
Wandstärke auszuführen als jene Teile, welche von kalten Heizgasen bestrichen werden.
In diesem Falle handelt es -sich aber um Rohre für einen Dampferzeuger, die auf
dem größten Teil ihrer Länge von Wasser durchströmt werden, während im letzten Teil,
der unmittelbar der Wirkung der Feuerung ausgesetzt ist, sich ein Dampf-Wasser-Gemisch
befindet. Dieser Teil ist mit der größten Wandstärke ausgeführt. In diesem Falle
ist aber die Aufgabe der Erfindung nicht gegeben.
-
Es ist ferner bei schlangenförmigen überhitzerelementen bekannt, den
Rohrquerschnitt an der Biegungsstelle selbst zu verengen. Diese Verengung hat jedoch
den Zweck, eine
größere Anzahl von gebogenen Röhren auf kleinem
Raum unterzubringen. Ferner soll durch die ungleiche Dampfgeschwindigkeit. vor,
innerhalb und hinter der Umkehrstelle eine innige Mischung und Wärmeausgleichung
des Dampfes herbeigeführt werden. Da die Verengung des Rohrquerschnittes aber nur
an der eigentlichen Umkehrstelle vorgenommen ist, so herrscht auch nur an dieser
Stelle eine größere Dampfgeschwindigkeit. Unmittelbar hinter der Umkehrstelle hat
der Rohrstrang der Überhitzerschlange den normalen Durchgangsquerschnitt. Bei diesem
vorbekannten' Überhitzer handelt es sich übrigens um einen in der Rauchkammer einer
Lokomobile o. dgl. untergebrachten Überhitzer mit kurzen, geraden Rohrsträngen.
Bei einem Rauchröhrenüberhitzer o. dgl.. gemäß der Erfindung sind aber andere Gesichtspunkte
bezüglich der Strömungsverhältnisse des Dampfes in den einzelnen Rohrsträngen zu
berücksichtigen als bei einem kurzen Überhitzer in der Rauchkammer eines Kessels.
Bei' einem Rauchröhrenüberhitzer o. dgl. sind ferner die Umkehrenden und diesen
benachbarten Stellen der Rohrstränge durch den Angriff der Rauchgase weit mehr gefährdet
als bei Rauchkammerüberhitzern. Die Verengung. an der Umkehrstelle selbst ist im
allgemeinen nicht notwendig, da an dieser Stelle infolge der Durchwirbelung des
Dampfes eine ausreichende Kühlung stattfindet. Eine starke Verengung an der Biegungsstelle,
wie. bei dem vorbekannten überhitzer, hat ferner den Nachteil, daß Druckverluste
des Dampfes auftreten, die jedoch nach Möglichkeit' zu vermeiden sind. Der Erfindungszweck
-wird bei diesem vorbekannten Überhitzer ebenfalls nicht erreicht. .
-
Bei Elementen für Rauchröhrenüberhitzer o. dgl. mit verstärkter Wandung
an der Umkehrstelle ergibt sich in solchen Fällen, wo die Umkehrkappe besonders
aufgesetzt ist., im Innern der Kappe selbst ein geringerer Durchgangsquerschnitt
als in den Rohrsträngen selbst, wenn die Rohrstränge; wie bei einem bekannten Element
dieser Art, außen eine glatte Wandfläche besitzen sollen. Diese Verringerung des
Durchflußquerschnittes - findet aber nur auf der sehr kurzen Strecke von der Schweißstelle
bis zu der inneren Umkehrstelle der Verbindungskappe statt und kann daher den Erfindungszweck
nicht erreichen.
-
Die Zeichnung stellt drei -beispielsweise Ausführungsformen eines
Dampfüberhitzerelementes gemäß der axialen in Fig. i bis 3 in je einem axialen
Längsschnitt-dar. Die beiden Rohrstränge i und 2 des Dampfüberhitzerelementes,,
von denen der Rohrstrang i zum Beispiel der- Naßdampfrohrstrang und 2 der Heißdampfrohrstrang
ist, sind an der Umkehrstelle durch eine Kappe 3 verbunden, die in an sich bekannter
Weise mit einer verstärkten Spitze versehen ist. Die Rohrstränge i und 2 besitzen
bis zu einer Stelle a in einer gewissen Entfernung von der Umkehrkappe 3 einen größeren
Durchgangsquerschnitt und eine kleinere Wandstärke als auf dem Teil von der Stelle
a bis zur Umkehrkappe 3. Auf dieser letzteren Strecke sind die entsprechenden Rohrteile
4 mit größerer Wandstärke und geringerem Durchgangsquerschnitt als auf dem übrigen
Teil ausgeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i sind diese Teile 4 so gestaltet,
daß sie auf ihrer ganzen Länge bis zur Umkehrstelle eine glatte Außenfläche besitzen,
während bei dem . Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Rohrteile 4 von der Stelle
a bis zur Umkehrstelle 3 außen eingezogen sind. Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen
nach Fig. i und 2 besitzen ferner die Rohrteile 4 mit der verstärkten Wandung und
dem verringerten Durchgangsquerschnitt auf - ihrer ganzen Länge gleichbleibenden
äußeren bzw. inneren Durchmesser, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 die Verstärkung der Wand so gewählt ist, daß zwischen den Rohrsträngen i und 2
von normalen Abmessungen und der Umkehrkappe 3 sich je ein kegelförmig zulaufendes
Übergangsstück 5 ergibt. Unter Umständen genügt es, wenn nur die von der Umkehrstelle
-weggehenden Rohrstränge :2 mit verstärkter Wandung und verringertem Durchgangsquerschnitt
ausgeführt werden. Die Rohrstränge können von ihrer Vereinigung mit der Umkehrkappe
3 an den zu vereinigenden Enden angestaucht und gleichzeitig eingezogen werden,
so daß die in den- Fig: i bis 3 gezeigten Formen der Rohre entstehen.