DE686576C

DE686576C - Superheater for locomotives, especially high pressure locomotives

Info

Publication number: DE686576C
Application number: DE1935SC107068
Authority: DE
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1935-05-14
Filing date: 1935-05-14
Publication date: 1940-01-12

Description

Überhitzer für Lokomotiven, insbesondere Hochdrucklokomotiven Die Erfindung bezieht sich auf einen Überhitzer für Lokomotiven, insbesondere Hochdrucklokomotiven, deren Feuerbüchse und anschließende Verbrennungskammer auf minclestens drei Seiten durch Wasserrohre begrenzt sind. Der Überhitzer soll dabei in bekannter Weise am Ende der Verbrennungskammer im Zuge der Rauchgase angeordnet sein.Superheaters for locomotives, especially high pressure locomotives The invention relates to a superheater for locomotives, in particular high-pressure locomotives, its fire box and subsequent combustion chamber on at least three sides are limited by water pipes. The superheater should be in a known manner on Be arranged at the end of the combustion chamber in the course of the flue gases.

Es ist bekannt, bei Lokomotiven dieser Bauart den Überhitzer aus lauter gleichen Spiralrohrelementen zusammenzusetzen, die im Rauchgasstrom als Rohrtafeln hintereinander angeordnet sind. DieseBauart erfordert jedoch zum wärme- und gasdichten Abschluß des Rauchgaszuges besondere, den hohen Temperaturen der Feuergaseausgesetzte feuerfeste Verschalungen, die der Gefahr rascher Zerstörung ausgesetzt sind. Auch ist es schwierig, diesen den SpiralÜberhitzerelementen angepaßten Rauchgaszug an die einen rechteckigen Kanal bildenden Wasserrohre der Verbrennungskammer anzuschließen.It is known that the superheater is louder in locomotives of this type assemble the same spiral pipe elements as pipe panels in the flue gas flow are arranged one behind the other. However, this type of construction requires heat and gas tightness Completion of the flue gas flue special, exposed to the high temperatures of the flue gases refractory cladding exposed to the risk of rapid destruction. Even it is difficult to adapt this flue gas draft adapted to the spiral superheater elements to connect the water pipes forming a rectangular channel to the combustion chamber.

Ferner ist es bekannt, an Stelle dieses Spiralrohrüberhitzers einen Überhitzer mit waagerecht und quer verlaufenden Rohrschlangen zu setzen, dessen Rohrschlangen in seitlichen wassergefüllten Plattenwänden gelagert sind, wobei diese Plattenwände zugleich zum Abschluß des Rauchgasstromes nach außen dienen. Diese Bauart weist jedoch den Nachteil auf, daß die wassergefüllten Plattenwände sehr schwer und teuer sowohl in der Anschaffung wie im Unterhalt sind, und daß noch ein Teil der Kesselummantelung der hohen Temperatur der Feuergase und damit einer raschen Zerstörung ausgesetzt ist.It is also known to use one instead of this spiral tube superheater To put superheater with horizontally and transversely running pipe coils, its Coiled pipes are stored in lateral water-filled panel walls, these Plate walls also serve to close off the flue gas flow to the outside. These However, construction has the disadvantage that the water-filled panel walls very are heavy and expensive both to buy and to maintain, and that one more Part of the boiler casing of the high temperature of the fire gases and thus a rapid one Is subject to destruction.

Gemäß der Erfindung wird angestrebt, für solche Lokomotiven eine Überhitzerbauart zu schaffen, die einen wärme- und gasdichten und gleichzeitig auch einen den leichten Ein- und Ausbau des Überhitzers ermöglichenden Abschluß des Rauchgasstromes nach außen erlaubt.According to the invention, the aim is to provide a superheater design for such locomotives to create one that is heat- and gas-tight and at the same time also one that is light Installation and removal of the superheater allowing completion of the flue gas flow after allowed outside.

Zu diesem Zwecke sollen nach der Erfindung in der Richtung des Rauchgaszuges Rohrrahmenelemente mit gleichem Rahmenrohrdurchmesser, die in Ouerebenen der Kessellängsachse liegen, derart aneinandergereiht und ausgebildet werden, daß sie den Rauchgaszug mindestens auf den beiden Seiten und an der Decke begrenzen sowie als-Zu- und gegebenenfalls Abführungsrohre und als Verteil- und Sammelkammern für die den Rauchgaszug durchquerenden Überhitzerrohre dienen.For this purpose, according to the invention in the direction of the flue gas Tube frame elements with the same frame tube diameter, which are in the superplanes of the boiler longitudinal axis are strung together and designed so that they pass the flue gas at least on the two sides and on the ceiling as well as as-zu- and possibly Discharge pipes and as distribution and collection chambers for those crossing the flue gas flue Superheater tubes are used.

Es wird dabei in der Überhitzerausbildung von einem Mittel Gebrauch gemacht, das an sich nicht neu ist. So wurde für Niederdrucklol;omotivkessel schon vorgeschlagen, vor den Rauchrohren des Langkessels in der Rauchkammer einen Überhitzer einzubauen, dessen waagerecht quer liegendes Rohrbündel mit zwei seitlichen Sammelkammern und einer oberen Verteilkammer in Verbindung steht. Der von den Kammern gebildete Rahmen hat jedoch nicht die Aufgabe, einen wärme-und gasdichtenAbschluß derRauchgasführung zu bilden wie bei einem am Ende der Verbrennungskammer angeordneten Überhitzer gemäß der Erfindung. Weiterhin ist es 1yr ortsfesten Wasserrohrkesseln bekanntgeworden, aus Rohrkammern Begrenzungswände für den Verdampfer und den Überhitzer zu bilden. Hierbei sind jedoch nur seitliche Begrenzungswände vorgesehen, und es fehlen die oberen und gegebenenfalls unteren Begrenzungswände, die'gemäß der Erfindung von den Zu- und Abführungsröhren gebildet werden.A means is used in the superheater training made that is not new in itself. So it was for low pressure oil; omotivkessel proposed a superheater in front of the smoke tubes of the long boiler in the smoke chamber to be installed, its horizontally transverse tube bundle with two lateral collecting chambers and an upper distribution chamber is in communication. The one formed by the chambers frame however, it does not have the task of providing a heat-tight and gas-tight seal to form the flue gas duct as with one arranged at the end of the combustion chamber Superheater according to the invention. Furthermore it is 1yr fixed water tube boilers became known, from tubular chambers boundary walls for the evaporator and the superheater to build. Here, however, only lateral boundary walls are provided, and it the upper and possibly lower boundary walls are missing, according to the invention are formed by the supply and discharge pipes.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ein Lokomotivhochdruckröhrenkessel dargestellt, und zwar -zeigt: Fig. i den Röhrenkessel im Längsschnitt im Aufriß, Fig. 2 im Querschnitt, Fig.3 ein Überhitzerelement in größerem Maßstab, Fig.4 eine andere Form eines Überhitzerelementes, Fig. 5 Überhitzerelemente in Seitenansicht, Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsformen von Überhitzerelementen.In the drawing is an embodiment according to the invention a locomotive high-pressure tubular boiler is shown, namely -shows: Fig. i the tubular boiler in longitudinal section in elevation, FIG. 2 in cross section, FIG. 3 a superheater element in larger scale, Fig. 4 another form of a superheater element, Fig. 5 superheater elements in side view, FIGS. 6 and 7, further embodiments of superheater elements.

In Fig. i wird das feste Gerüst des Röhrenkessels -durch die drei wassergefülltenPlattenwände a1, a=, as, die Obertrommel b und die Untertrommeln cl, c2 und. dl, d2 gebildet. Die Wasserröhren e :bilden zusammen mit Rost f und Boden g die Feuerbüchse und den Verbrennungsraum, an den sich das Überhitzerrohrpaket h anschließt. Dieses Paket h setzt sich aus einzelnen Elementen i. zusammen, die an gemeinsame Zu- und Ableitungen k1, k= angeschlossen sind.In Fig. I the solid frame of the tubular boiler - by the three water-filled plate walls a1, a =, as, the upper drum b and the lower drums cl, c2 and. dl, d2 formed. The water pipes e: together with grate f and base g form the fire box and the combustion chamber, to which the superheater pipe package h connects. This package h consists of individual elements i. together, which are connected to common inlets and outlets k1, k =.

Jedes Element i besteht nach Fig. 2 aus den senkrechten, die Seitenwände des Rauchgaskanals bildenden Rohrkammern 11, 12, welche durchQuerrohre m verbunden sind. DieRohrkammern 11, 1, sind durch Querwände n so abgeteilt, daß der bei hl eintretende Dampf gezwungen wird, das Element im Zickzack zu durchströmen und bei k2 das Element zu verlassen. Die inneren Querrohre n sind mit kleinerem Durchmesser ausgeführt als die außenliegenden Zu- und Abführungsrohre in, und nag, so daß die nebeneinanderliegenden Rohre ml aller Elemente i eine geschlossene Decke bilden. Das gleiche gilt für das unterste Rohr m2; nur kann es bei diesen Rohren unter Umständen vorteilhafter sein, sie ein Gitter bilden zu lassen, das Flugasche in einen besonders verschlossenen Raum nach unten austreten läßt.According to FIG. 2, each element i consists of the vertical tube chambers 11, 12 which form the side walls of the flue gas duct and which are connected by cross tubes m. The pipe chambers 11, 1 are partitioned off by transverse walls n in such a way that the steam entering at h1 is forced to flow through the element in a zigzag manner and to leave the element at k2. The inner cross pipes n are designed with a smaller diameter than the outer supply and discharge pipes in, and nag, so that the adjacent pipes ml of all elements i form a closed ceiling. The same applies to the lowest pipe m2; only it may be more advantageous with these pipes under certain circumstances to let them form a grid that allows fly ash to escape downwards into a specially closed space.

Bei dem Element nach Fig. 2 strömt der Dampf stets nur durch ein Rohr in von einem Längsrohr 11 zum anderen h. Es können aber auch zwei oder mehrere oder alle Rohre m für die Leitung -des Dampfes von h nach L= oder umgekehrt dienen. Hinundherführung des Dampfes in zwei Rohren m ist in Fig. 3 gezeigt. Die Führung in mehreren Querrohren :kann auch nur in einem Teil -des Überhitzer-@elementes durchgeführt sein, nämlich dort, wo der Dampf infolge seiner Volumenzunahme durch die Überhitzung bei Anordnung nach Fig. 2 rascher strömen muß. Die Rohre m können alle fluchtend, wie Fig. i zeigt, oder versetzt, wie in Fig. 5, angeordnet werden.In the element according to FIG. 2, the steam always flows through only one pipe in from one longitudinal tube 11 to the other h. But it can also be two or more or all pipes m serve for the line of steam from h to L = or vice versa. Back and forth of the steam in two tubes m is shown in FIG. The guide in several cross tubes : can also only be carried out in a part of the superheater element, namely where the steam as a result of its volume increase due to overheating when arranged must flow faster according to Fig. 2. The tubes m can all be aligned, as Fig. I shows, or staggered as in FIG. 5.

Elemente nach Fig. 2 und 3 werden infolge der von Querstrang -in zu Querstrang m wachsenden Temperatur -des Dampfes gewissen Wärmespannungen ausgesetzt sein. Diese lassen sich vermeiden, wenn die Anordnung nach Fig. 4 getroffen wird. Die Führung des Dampfes ist die gleiche wie in Fig. 2. Die Rohre l1, Z= sind ebenfalls in Umkehrkammern o unterteilt, aber zwischen benachbarten Kammern o völlig durchschnitten :und der Zusammenhalt der einzelnen Kammern durch elastische Verbindungsteile p gewahrt. Der in Fig.4 gezeigte Spalt zwischen den einzelnen Umkehrkammern ist nur zur Verdeutlichung groß gezeichnet. Die Teile p können an den Rohren h, 1, angeschweißt oder sonstwie befestigt sein und müssen eine gewisse Elastizität aufweisen, damit die heißeren Rohrstränge in sich unabhängig von den kühleren ausdehnen können. DieVerbindungsteile p können benachbarte Kammern verbinden, aber auch über mehrere oder alle Kammernhinwegreichenund diese zusammenfassen. Um den Wirkungen der Wärmespannungen zu begegnen, können die Querrohre na in bekannter Weise flach bogenförmig gewölbt ausgeführt werden, was in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist.Elements according to FIGS. 2 and 3 will be exposed to certain thermal stresses as a result of the temperature of the steam increasing from transverse strand -in to transverse strand m. These can be avoided if the arrangement according to FIG. 4 is made. The routing of the steam is the same as in Fig. 2. The tubes l1, Z = are also subdivided into reversing chambers o, but completely cut through between adjacent chambers o: and the cohesion of the individual chambers is ensured by elastic connecting parts p. The gap between the individual reversing chambers shown in FIG. 4 is drawn in large size for clarity only. The parts p can be welded to the pipes h, 1, or otherwise fastened and must have a certain elasticity so that the hotter pipe strings can expand independently of the cooler ones. The connecting parts p can connect adjacent chambers, but also extend over several or all chambers and combine them. In order to counteract the effects of the thermal stresses, the cross tubes na can be designed to be arched flat in a known manner, which is not particularly shown in the drawing.

Eine weitere Anordnung, welche dem Erfindungsgedanken entspricht, ist in Fig.6 gezeigt, nach welcher der Raum zwischen den Rahmenrohren h, 12, ml, m2 durch spiralenartig geführte Innenrohre na, ausgefüllt ist. Das Rahmenrohr kann auch hier vollständig geschlossen und ider Übertritt des Dampfes unmittelbar von der Zuleitung zur Ableitung durch Zwischenwände n verhindert werden.Another arrangement, which corresponds to the concept of the invention, is shown in FIG. 6, according to which the space between the frame tubes h, 12, ml, m2 is filled by inner tubes na, guided like a spiral. The frame tube can also be completely closed here and the passage of the steam directly from the supply line to the discharge line can be prevented by partition walls n.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der -die Rohre 1, in des EIementes halbkreisförmig gebogen sind und auf der einen Seite des Rahmens l die Zuführung, auf der andern die Abführung des Dampfes erfolgt.Fig. 7 shows a further embodiment in which the tubes 1 in the element are bent in a semicircle and the supply is on one side of the frame 1 and the steam is discharged on the other.

Ein Element nach Fig.6 kann auch mit rundem Umriß, ein solches nach Fig. 7 mit rechteckigem Umriß ausgeführt werden. Die Form des Umrisses der Elemente richtet sich vorteilhaft nachdem Umriß der benachbarten Kesselteile. Statt alle Elemente i nebeneinander anzuordnen, können auch einzelne solcher Elemente i zwischen die Wasserrohrelemente e eingeschoben sein.An element according to FIG. 6 can also have a round outline, one according to Fig. 7 can be carried out with a rectangular outline. The shape of the outline of the elements is advantageously based on the outline of the adjacent boiler parts. Instead of To arrange all elements i next to each other, individual such elements can also be used i be inserted between the water pipe elements e.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Superheater for locomotives, especially high-pressure locomotives, for the Einhau at the end of a combustion chamber, which is limited on at least three sides by water pipes and adjoins the fire box, which is also bounded by water pipes, characterized in that pipe frame elements (i) with the same Frame pipe diameters, which lie in the plane of the longitudinal axis of the boiler, are strung together and designed in such a way that they limit the flue gas flow at least on both sides and the ceiling and are used as supply and, if applicable, discharge pipes (ml, 1n2) and as distribution and collecting chambers (l2, h ) for .the superheater pipes (7n, m3) passing through the flue gas pass. a. t = superheater according to claim i, characterized in that the lateral tube chambers (h, 12) are subdivided by transverse walls (n) and form reversing chambers for the superheater tubes (in) connected in series or in pairs.