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Kopfteil von Dampfüberhitzern Die Erfindung bezieht sich auf die Kopfteile
von Dampfüberhitzern, insbesondere von solchen der sogenannten Fingerkammertype,
die bei Rauchrohrüberhitzern für Lokomotiven und ähnliche Kessel verwendet werden.
Solche Kopfteile enthalten zusätzlich zu einer Anzahl von verhältnismäßig kleinen
Taschen, mit denen die Überhitzerelemente verbunden sind, einen Verteilerkanal für
gesättigten Dampf und einen Sammelkanal für überhitzten Dampf, die sich beide in
der Längsrichtung des Kopfteiles erstrecken und von denen der erstere einen mit
einem Flansch versehenen Hals aufweist, der zur Verbindung mit dem Rohr dient, das
Dampf aus dem den gesättigten Dampf enthaltenden Raum des Kessels zuführt, während
der an zweiter Stelle erwähnte Kanal zwei oder mehrere mit Flanschen versehene Hälse
hat, mit denen die Rohre verbunden sind, die den Dampf zu den Ventilkästen des Maschinenzylinders
führen. Diese Kanäle sind ständig in offener Verbindung mit den vorerwähnten Taschen,
von denen einige auf diese Weise gesättigten Dampf aus dem Verteilerkanal entnehmen
und ihn in die Elemente weiterleiten, während der übrige Teil der Taschen überhitzten
Dampf von den Elementen aufnimmt und ihn in den Sammelkanal führt, wobei die Taschen
für gesättigten und überhitzten Dampf in der Längsrichtung des Kopfteiles abwechselnd
angebracht sind.
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Bei gewissen Kopfteilen der erwähnten Art, die als solche mit durchgehenden
Bolzen bekannt sind,
liegen die Taschen in einer gewissen Entfernung
voneinander, und die Klemmbolzen, die die Elemente durch Einfassen ihrer Enden in
Löcher an der unteren Wand der Taschen an diesen halten, erstrecken sich durch die
Räume oder Schlitze zwischen den Taschen hindurch, während bei den anderen Kopfteilen
dieser Art die Köpfe der Klemmbolzen, die die Enden der Elemente in ihrer Lage sichern,
in Nuten von geeigneter Querschnittsform in der Bodenwand des Kopfteiles liegen.
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Um den Übergang von Wärme von dem Sammelkanal für überhitzten Dampf
nach dem Verteilerkanal für gesättigten Dampf zu verhindern, ist es zur Zeit üblich,
diese Kanäle in einer gewissen Entfernung voneinander anzuordnen, um auf diese Weise
einen Isolierraum zwischen ihnen zu schaffen. Außerdem ist es jetzt üblich, einen
Isolierraum zwischen den Taschen für gesättigten und überhitzten bzw. zwischen den
Kanälen für überhitzten und gesättigten Dampf vorzusehen, indem man die Kanäle seitlich
nebeneinander und die Taschen unter ihnen anordnet oder sie in einem verhältnismäßig
weiten Abstand von den Taschen anordnet, die sich quer in dem Raum zwischen ihnen
erstrecken.
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Überhitzerkopfteile der erwähnten Art sind bisher entweder als einheitliche
Gußstücke hergestellt worden oder sie wurden aus zwei miteinander verbolzten Gußstücken
zusammengebaut. Solche Gußstücke sind notwendigerweise verhältnismäßig verwickelter
Art und erfordern zu ihrer Herstellung sehr genaue Arbeit. Wenn die Kopfteile aus
Stahl- oder Eisengußstücken bestehen, so ist es nicht ungewöhnlich, daß die Gußstücke
fehlerhaft werden und infolgedessen ausgeschieden werden müssen, wodurch sich ein
Verlust an Werkstoff und Arbeit ergibt.
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Um die bei der Herstellung von gegossenen Kopfteilen der erwähnten
Art entstehenden Unzuträglichkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden,
die Kopfteile vollkommen aus geschmiedeten Stahlteilen herzustellen, die zusammengeschweißt
werden, oder durch Zusammenschmieden der den gesättigten Dampf zuführenden und der
in den Ventilkasten der Zylinder führenden Rohre, gegebenenfalls auch gewisser Hilfsteile
mit dem betreffenden Längskanal. Aber diese Vorschläge sind nicht in die Praxis
umgesetzt worden, und zwar hauptsächlich wegen der möglichen Zerstörung zugehöriger
Teile beim Schweißen, in gewissen Fällen auch wegen der hohen Kosten.
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Es ist ein Gegenstand der Erfindung, einen verbesserten Kopfteil der
erwähnten Art zu schaffen, der aus geschmiedeten Stahlteilen und gegossenen Teilen
aus Eisenmetall, Stahl oder Eisen, einfacher Form so hergestellt ist, daß die Schweißungen
an leicht zugänglichen Stellen liegen, und die Möglichkeit einer Zerstörung von
Teilen während des Schweißens auf ein Geringstmaß herabgesetzt ist. Es ist ein weiterer
Gegenstand der Erfindung, die Teile so herzustellen, daß Öffnungen von großem Querschnitt
für den Durchfluß des Dampfes aus dem Kanal für den gesättigten Dampf in die betreffenden
Taschen und aus den den überhitzten Dampf enthaltenden Taschen in den Sammelkanal
für den Dampf entstehen. Die meisten Lokomotivüberhitzerköpfe waren bisher ein einziges
Gußstück. Infolgedessen «-ar es möglich, sie von kompakter Bauart so herzustellen,
daß sie verhältnismäßig wenig Raum in der Lokomotivrauchkammer einnahmen. Es ist
nun ein weiterer Gegenstand der Erfindung, einen Kopf der erwähnten Art aus einer
Anzahl von Teilen einfacher Form zusammenzubauen, der im allgemeinen den gleichen
Raum in der Rauchkammer der Lokomotive einnimmt wie der vorher erwähnte, aus einem
Gußstück hergestellte Kopf und gegen' diesen ausgewechselt werden kann, während
gleichzeitig bezüglich der größeren Teile des Kopfes die Vorteile entstehen, die
sich aus dem Gebrauch von geschmiedetem Stahl ergeben.
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Es ist ferner Gegenstand der Erfindung, ein Kopfteil mit geschmiedeten
Stahlkanälen und aus Eisenmetall gegossenen Taschen herzustellen, bei dem alle Taschen,
in gewissen Fällen mit Ausnahme der am Ende des Kopfes befindlichen, Gußstücke gleicher
Größe und Form sein können und bei welchem die Taschen von so einfacher Form sind,
daß die zur Herstellung der sie bildenden Gußstücke erforderliche Arbeit von weniger
gut ausgebildeten Fachleuten geleistet werden kann, als es bei der Herstellung von
Gußstücken notwendig wäre, wenn man die Kopfteile als ein Ganzes gießt, wobei noch
der Vorteil hinzukommt, daß der Verlust an Werkstoff, Zeit und Arbeit verhältnismäßig
gering ist, falls sich ein Gußstück bei der Prüfung vor dem Anschweißen an den Kopf
als fehlerhaft erweist und fortgetan werden muß.
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Gemäß der Erfindung wird ein t berhitzerkopf der erwähnten Art aus
einzeln geformten Gußsiücken aus Eisenmetall bestehender Fingerkammern oder Taschen
hergestellt, mit welchen die Überhitzerelemente verbunden sind, wobei sich Kanäle
aus geschmiedetem Stahl für die Dampfverteilung und -sammlung in der Längsrichtung
des Kopfes erstrecken und Öffnungen enthalten, an welche die betreffenden Taschen
angeschweißt sind. Platten sind an die Enden der Kanäle angeschweißt und schließen
diese ab, und mit Flanschen versehene Hälse, Ansätze oder dergleichen Teile sind
an Öffnungen der Kanäle angeschweißt, um diese mit den Rohren zu verbinden, die
den gesättigten Dampf zu den Verteiler- und Sammelkanälen zuführen und überhitzten
Dampf von diesen Kanälen abführen.
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Zusätzlich kann an einen Kanal des Kopfes ein oder mehrere mit Flanschen
versehene Hälse oder Büchsen angeschweißt sein, die zur Verbindung des Kopfes mit
anderen Vorrichtungen, z. B. einem Schnüffelventil oder einem oder mehreren dampfverbrauchenden
Hilfsgeräten, dienen.
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Die Dampfverteil- und Sammelkanäle eines Kopfes gemäß der Erfindung
können aus zusammengeschweißten Kanalteilen aus Stahlplatten oder Walzstahl oder
in der Hauptsache aus gezogenen oder gewalzten, nahtlosen Rohrteilen von geeignetem
Querschnitt bestehen. In ersterem Falle sind die Kanäle aus zwei aus Platten gebildeten
Hauptteilen zusammengesetzt, die sich in der 1_ängsrichtung des Kanals erstrecken
und von denen einer oder beide im Querschnitt
in der erforderlichen
Weise geformt sind, wobei die betreffenden Taschen an Öffnungen eines dieser Teile
angeschweißt sind, bevor die benachbarten oder gegenüberliegenden Längskanten der
beiden Plattenteile zusammengeschweißt sind. In letzterem Falle werden die Taschen
vorzugsweise an die gewalzten oder gezogenen, rohrförmigen Teile angeschweißt, bevor
die Endverschlüsse dieser Teile angeschweißt sind.
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Vorzugsweise werden die mit Flanschen versehenen Hälse oder Stützen
aus Gußstücken aus Eisenmetall hergestellt, falls erwünscht, können sie aber auch
aus geschmiedetem Stahl entweder durch Schmieden oder durch maschinelle Bearbeitung
aus dem Vollen hergestellt werden.
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Kopfteile, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, bestehen aus
zwei Einheiten, nämlich einer Einheit für gesättigten Dampf und einer für überhitzten
Dampf, und es sind geeignete Ansätze, Ohren o. dgl. an den betreffenden Einheiten
vorgesehen, um sie in der entsprechenden Lage anzubringen und gegeneinander zti
befestigen. Ferner sind an die Einheiten des Kopfes geeignete Ohren oder Flansche
angebracht oder acigeschweißt, die zum Befestigen des letzteren an dem üblichen
Tragrahmen dienen, der an der Rauchkammerbekleidungsplatte an den Seiten der Rauchkammer
angeordnet ist.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i einen teilweisen Aufriß und teilweisen
Schnitt durch einen Kopf nach einer Ausführungsform der Erfindung für einen Lokomotivrauchrohrüberhitzer;
Fig. 2 ist ein Grundriß, teilweise im Schnitt durch den in Fig.i gezeigten Kopf;
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den in Fig. i gezeigten Kopf in Richtung der Linie
A-A von Fig. i; Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine der Taschen des in Fig. i, 2 und
3 gezeigten Kopfes; Fig.5 ist ein teilweiser Schnitt in Richtung der Linie B-B in
Fig. i und zeigt die Ohren an den Einheiten des Kopfes, die zum Befestigen der Einheiten
aneinander dienen; Fig. 6 ist ein Querschnitt durch einen Lokomotivüberhitzerkopf
nach einer weiteren Ausführungsform der Ertindung; Fig. 7 zeigt im Grundriß eine
der Taschen des Kopfes gemäß Fig.6; Fig. 8 ist ein Querschnitt durch einen Lokomotivüberhitzerkopf
entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis 5 sind i und 2 die Dampfverteilerund
Sammelkanäle, die oberhalb der Taschen 3, 4 liegen, mit deren Enden die nicht dargestellten
frberhitzerelemente verbunden sind. Die Kanäle r, 2 haben trapezförmigen Querschnitt;
ihre Seitenwände liegen in parallelen, senkrechten Ebenen, ihre obereWandin einerwaagerechten
Ebeneund ihre untere Wand zum größten Teil in einer nach aufwärts nach dem anderen
Kanal hin geneigten Ebene. Die Wände des Kanals i, werden aus zwei streifenartigen
Teilen 5, 6 von Stahlplatten gebildet, und die längs verlaufenden Randteile des
Streifens 5 sind abwärts und die Randteile des Streifens 6 aufwärts gebogen, und
die so gebogenen Streifen sind an ihren einander gegenüberliegenden Kanten durch
die Schweißnähte 7, 8 miteinander verbunden, die an den senkrechten Wänden des Kanals,
etwa in der Mitte zwischen der Ober- und Unterseite dieser Wände entlang laufen.
Die Wände des Kanals 2 sind in ähnlicher Weise aus gebogenen Streifen 9, io geformt,
die bei ii und 12 zusammengeschweißt sind.
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In den unteren `Fänden des Kanals i und 2 sind in geeigneter Weise
geformte Öffnungen 13, 14 vorgesehen, die zur Verbindung mit den Taschen 3, 4 dienen.
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Jede der Taschen oder Fingerkammern 3, 4, die sämtlich aus Eisenmetallgußstücken
der üblichen rechteckigen Form bestehen, weisen einen Stutzen 15 auf, der sich von
der Oberwand aus in geneigter Richtung nach aufwärts erstreckt und dessen oberes
Ende bei 16 an die geneigte, untere Wand des betreffenden Kanals i und 2 an den
zugehörigen Öffnungen 13 und 14 angeschweißt ist. Die unteren `'Fände der Taschen
3, 4 liegen in der gleichen waagerechten Ebene, und die Stutzen 15 sind sämtlich
so geneigt, daß ihre axialen Mittellinien senkrecht zu der Ebene des geneigten Teiles
der unteren Wand des betreffenden Kanals liegen.
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Bei der Herstellung des Kopfteiles werden die Taschen 3, 4 an die
geformten Streifen oder Platten 6, io, die den unteren Teil der Kanäle i, 2 bilden,
angeschweißt, und alsdann werden die geformten Streifen oder Platten 5, 9, die den
oberen Teil der Kanäle bilden, mit den Streifen 6, io zusammengeschweißt. Hierauf
werden in geeigneter Weise geformte Endplatten 17, 18, i9 und -2o so angeschweißt,
daß die Enden der Kanäle i und 2 geschlossen sind. Die Platten 17 und 20 sind vorzugsweise
nach aufwärts und nach der Mitte des Kopfes zu um etwa 45° gegenüber der Waagerechten
geneigt, um sich so eng wie möglich der nicht dargestellten Deckplatte der Rauchkammer
anzupassen.
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An die hintere Wand des Verteilerkanals i ist an eine in geeigneter
Weise geformte Öffnung 21 ein mit einem Flansch versehener Stutzen 22 angeschweißt,
der vorzugsweise aus einem Stahlgußstück besteht und zur Verbindung des Kopfteiles
mit einem nicht dargestellten Rohr dient, das gesättigten Dampf aus dem Dampfraum
des Kessels entnimmt. Nahe den Enden der Vorderseite des Sammelkanals 2 sind ähnliche
mit Flanschen versehene Stutzen 23 an geeignete Öffnungen dieses Kanals angeschweißt,
und diese Stutzen dienen zur Verbindung des Kopfteiles mit den nicht dargestellten
Dampfrohren des Ventilkastens des Maschinenzylinders. Ein ähnlicher mit einem Flansch
versehener Stutzen 24 kann zur Anbringung eines Schnüffelventils an die obere Wand
des Kanals i angeschweißt werden.
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Um die den Kopfteil bildenden Einheiten in der richtigen Lage gegeneinander
und in der geforderten Entfernung voneinander zu halten und zu ihrer Befestigung
aneinander, sind geeignete Ohren an die Kanäle angeschweißt. So sind z. B. Ohren
25 an der Rückwand des Sammelkanals 2 angebracht, die sich auf entsprechende Ohren
26 an der Vorderwand des Verteilerkanals i auflegen, während an den beiden
Enden
des Kopfteiles je ein Ohr 27 an den einen Kanal angeschweißt ist, das zwischen die
Arme 28 eines waagerecht angeordneten, U-förmigen Teiles faßt, der an den anderen
Kanal angeschweißt ist, wobei das Ohr 27 und der Teil 28 durch einen sich senkrecht
erstreckenden Bolzen 29 verbunden sind. Zur Befestigung des Kopfteiles an den üblichen
Tragrahmen der Rauchkammerdeckplatte sind plattenförmige Teile 3o an die Endtaschen
angeschweißt, die Flanschen bilden, die auf den erwähnten Rahmen aufliegen und mit
ihnen verbolzt sind.
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Wie bei gegossenen Kopfteilen erstrecken sich die Klemmbolzen für
die Elemente durch die Räume zwischen den Taschen 3, 4 hindurch, wobei Sitzflächen
31 für die Köpfe der Bolzen an den oberen Wänden der Taschen eingearbeitet sind.
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Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 6 und 7 haben die Kanäle
i, 2 eine mehr oder weniger dreieckige Querschnittsform, wie Fig.6 erkennen läßt,
und die die Taschen 3, 4 bildenden Gußstücke liegen zwischen den Kanälen. Jeder
Kanal ist aus einem flachen Streifen oder einer Platte 32 und einem Streifen 33
gebildet, der in die gewünschte Form gebogen ist, wobei der Streifen bei 34 an die
Platte angeschweißt ist, und die Enden der Kanäle werden durch nicht dargestellte
Platten geschlossen, die an die Streifen 32, 33 angeschweißt sind. Die Streifen
33 der beiden Kopfteileinheiten sind so ausgebildet, daß eine geneigte Wand entsteht,
die mit Öffnungen versehen ist, an die die Stutzen 15 der Taschen 3, 4 angeschlossen
sind. Wie bei dem in Fig. i bis 5 gezeigten Kopfteil ist eine Anordnung getroffen
worden, um das Zuführrohr für gesättigten Dampf und die Dampfrohre, die nach dem
Ventilkasten des Maschinenzylinders führen, anzuschließen. Ein mit einem Flansch
versehener Stutzen 22 ist an den Streifen oder die Platte 32, die die Rückwand des
Verteilerkanals i bildet, angeschweißt; aber an Stelle des Stutzens 23 (Fig. 2)
können Büchsen oder Platten 35 mit Zapfen an den Streifen 32 angeschweißt werden,
der die Vorderwand des Sammelkanals 2 bildet. Fig. 6 zeigt auch einen Stutzen 24
zum Anbringen eines Schnüffelventils an dem Kanal i, wie bei den vorhergehenden
Figuren. Die Kopfteileinheiten werden durch eine mit Öffnungen versehene, sich in
der Längsrichtung erstreckende Stange 36 in der richtigen Lage gehalten und miteinander
verbunden. Die Stange liegt in eingearbeiteten Aussparungen in den Ohren 37 an der
oberen Wand und den Stutzen der Taschen 3, 4; wobei die Ohren Zapfen 38 tragen,
die sich durch die betreffenden Öffnungen in der Stange 36 hindurch erstrecken und
mit Muttern 39 versehen sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 8, bei
welcher sich ebenso wie in Fig. 6 die Taschen 3, 4 zwischen den Kanälen i, 2 erstrecken,
sind die letzteren von mehr oder weniger dreieckigem Querschnitt, und jede besteht
aus einem Streifen oder einer Platte 40, die etwa rechtwinklig gebogen ist und die
obere Wand und eine senkrechte Wand des Kanals bildet, und einem Streifen oder einer
Platte 41, an die die betreffenden Taschenstutzen 15 angeschweißt sind. Die Platte
41 liegt geneigt gegenüber der Senkrechten, und die untere Kante ist in die waagerechte
Ebene umgebogen und an ihren Kanten an die Platte 4o angeschweißt. Gegebenenfalls
können die Stutzen 15 an den Taschen, statt, wie bei den vorhergehenden Figuren,
kreisförmig, auch von mehr oder weniger rechteckigem Querschnitt sein, um einen
möglichst großen Querschnitt für den Dampfdurchfluß zu haben, wobei die Öffnungen
in den geneigten Wänden 41 des Kopfteiles entsprechend geformt sein müssen. Wie
bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. i bis 5 sind mit Flanschen versehene
Stutzen 22, 23 und 24 an die Kanäle angeschweißt; sie dienen zur Verbindung mit
den betreffenden Dampfrohren und zum Anbringen eines Schnüffelventils. Ferner können
geeignete Flanschen an die Endtaschen zum Verbolzen mit dem Tragrabmen angeschweißt
sein.
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Zur Sicherung der Lage der Kopfteileinheiten zueinander und zu ihrer
Verbindung dienen ein nach oben gerichtetes Ohr 42 an dem Stptzen 15 und eine Stange
43, die sich in waagerechter Richtung von einem Ende des Kopfes bis zum anderen
erstreckt und in Aussparungen einfaßt, die in diese Ohren eingearbeitet sind. Die
Stange ist mit Zapfen 44 versehen, welche sich durch Löcher in den Ohren hindurch
erstrecken und zur Aufnahme von Muttern 45 mit Gewinde versehen sind. An Stelle
der Zapfen 44 können auch Bolzen verwendet werden.
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Wie bereits erwähnt, braucht gemäß der Erfindung ein in der Längsrichtung
sich erstreckender Kanal eines Überhitzerkopfes nicht in der Hauptsache aus zwei
Platten oder Streifen gebildet zu werden, die in die geeignete Querschnittsform
gebogen und zusammengeschweißt sind, sondern kann auch in der Hauptsache aus einem
nahtlosen, rohrförmigen Körper hergestellt werden, der aus einem Block gezogen oder
gewalzt ist, z. B. aus einem Teil eines nahtlosen Stahlrohres von geeignetem Durchmesser,
das durch Walzen, Pressen oder durch ein anderes bekanntes Verfahren auf die gewünschte
Querschnittsform gebracht ist und dessen Enden durch Anschweißen von Platten, wie
bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen, geschlossen sind. Die rohrförmigen,
den Kanal bildenden Teile müßten dann an den Stellen der Taschen mit Öffnungen versehen
werden, und die mit Flanschen versehenen Stützen oder Büchsen müßten an diese rohrförmigen
Teile angeschweißt werden, und zwar vorzugsweise bevor die Endverschlüsse der letzteren
angeschweißt sind.
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Anstatt den Kopfteil gemäß der Erfindung so auszuführen, daß die Enden
der Elemente durch durchgehende Bolzen oder Klammern damit verbunden werden, die
Taschen in einer Entfernung voneinander liegen und die Schenkel der Bolzen zwischen
ihnen so angeordnet sind, daß ihre Köpfe oben auf den Taschen aufliegen, können
die Taschen des Kopfteiles auch dicht nebeneinander angeordnet und die Köpfe der
die Elemente haltenden Bolzen in Nuten am Boden des Kopfteiles angeordnet sein.
Solche Nuten können durch in gleicher Richtung liegende Kanäle an den unteren Teilen
der einander gegenüberliegenden Wände benachbarter Taschen gebildet werden, wobei
die Teile der betreffenden Wände unterhalb der Kanäle
so weit weggeschnitten
sind, daß die Schenkel der Bolzen zwischen ihnen untergebracht werden können.