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Rauchrohrüberhitzerelement Gegenstand der Erfindung ist ein Rauchrohrüberhitzerelement.
insbesondere für Rauchrohre von größerer Länge und größerem Innendurchmesser.
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Bei dem Bestreben, die Größe von Dampflokomotiven zur Erzielung einer
höheren Leistung nach Möglichkeit zu steigern, ergeben sich Kesselrohre von besonders
großer Länge, vor allem dann, wenn die Feuerung nicht mit einer Verbrennungskammer
ausgerüstet ist, und von besonders großem Innendurchmesser, bedingt durch den verhältnismäßig
geringen Unterdruck in der Rauchkammer, der eine Folge der mit Rücksicht auf wirtschaftliche
Füllungen der Dampfzylinder gewählten niedrigen Auspuffspannungen der Dampfzylinder
ist. Für den Konstrukteur des Dampfkessels ergibt ;ich dabei die Aufgabe, den Dampfüberhitzer
diesen außergewöhnlichen Verhältnissen anzupassen. Die Durchmesser derRauchrohre
undüberhitzerrohre sollen im allgemeinen proportional der Länge der Rohre sein,
was bei den Kesselrohren keinerlei Schwierigkeiten bereitet, während der Wahl des
Durchmessers der Überhitzerrohre sehr enge Grenzen gesetzt sind. Bei einem Überschreiten
einer bestimmten Größe des äußeren Durchmessers der Überhitzerrohre sinkt zum Beispiel
die Wärmeaufnahme des zu überhitzenden Dampfes aus den Rauchgasen beträchtlich,
weil der Heißdampf ein sehr schlechter Wärmeleiter ist, und beim Unterschreiten
einer bestimmten Größe dieses Durchmessers stellen sich bei derartig langen Rohren
unerwünschte Dampfdruckverluste ein, ganz abgesehen von Nachteilen rein mechanischer
Art, wie z. B. Verbiegungen der Rohre unter dem Einfluß von Wärmedehnungen im Betrieb,
beim Ein- und Ausbau und hei der Reparatur.
Überhitzer mit einmaliger
Eintauchung der überhitzerrohrstränge sind wegen verschiedener Mängel für den vorliegenden
Zweck wenig geeignet. Die Erfindung benutzt daher die an sich bekannte zweimalige
Eintauchung, die aber bei der bisher üblichen Anordnung nicht zum Ziele führen kann.
Bei einem sogenannten Achtrohrüberhitzer, bei dem die Zu- und Ableitungsrohre in
je zwei entsprechend engere Rohrstränge gegabelt sind, würde sich, selbst bei entsprechend
kleinerem Durchmesser, eine solche Verstopfung der Rauchrohre ergeben, daß die Rauchgase
.durch die unbesetzten Heizrohre abströmen würden, woraus sich eine entsprechend
niedrigere Heißdampftemperatur ergibt. Eine Vergrößerung der Überhitzerheizfläche,
die bei diesem bekannten Überhitzer angestrebt wird, ist aber keineswegs notwendig;
man kann diese Heizfläche vielmehr verkleinern, wenn man dem zu überhitzenden Dampf
ein größeres Temperaturgefälle zur Verfügung stellt, also, mit anderen `'orten,
die Zone der heißeren Rauchgase im Rauchrohr zweckentsprechend ausnutzt.
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Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der für die Überhitzung
des Dampfes wirksamste Teil des Elementes, der sich etwa von der Mitte des Rauchrohres
ab zur Feuerbüchse hin erstreckt, aus zwei parallel geschalteten, dreimal hin und
her geführten, mit ihren Achsen auf den Ecken eines Sechseckes liegenden Rohrsträngen
besteht, deren Enden durch je ein Gabelstück an das Zuleitungs-und Ableitungsrohr
angeschlossen sind und die zusammen angenähert den gleichen Dampfquerschnitt haben
wie das Zuleitungs- bzw. Ableitungsrohr.
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Es kann entweder das Dampfzuleitungsrohr oder das den überhitzten
Dampf zum Dampfkasten abführende Rohr an das der Feuerstelle am nächsten liegende
Ende der Doppelrohre angeschlossen werden.
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Ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der
Strömungswiderstand für die Rauchgase in der für die Überhitzung nicht ausschlaggebenden
Zone des Rauchrohres, also hinter den Doppelrohren, herabgesetzt wird.
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Bei der Wahl der Abmessungen der Rauch- und Heizrohre sowie der Überhitzerrohre
ist auch die Forderung zu berücksichtigen, daß sich in den Rauch- und Heizrohren
eine angenähert gleiche Abgastemperatur, also eine gleiche Wärmeausnut.-zung ergibt.
Ein geeignetes Mittel zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, daß der Mittelwert
der sogenannten Rohrkennziffer, worunter das Verhältnis der von den Feuergasen bespülten
Heizflächen zum Gasquerschnitt verstanden wird, für die mit Überhitzerheizfläche
besetzten Rauchrohre gleich oder annähernd gleich gewählt wird der Rohrkennziffer
für die Heizrohre.
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Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
in Fig. i und 2 in vereinfachter Anordnung dar; Fig. 3 zeigt ein Rauchrohr mit einem
Überhitzerelement in einem senkrechten Mittelschnitt; Fig. 4 ist ein Schnitt nach
Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 3. und Fig.6
zeigt ein Schema des Dampfverlaufes in einem Element.
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In dem Rauchrohr i ist das Überhitzerelement so untergebracht, daß
seine wirksamste Heizfläche sich etwa von der Mitte des Rauchrohres ab nach der
Feuerbüchse hin erstreckt. Dieser Teil der Heizfläche besteht aus zwei parallel
geschalteten Rohrsträngen 6 und 7, die dreimal hin und her geführt sind. An die
beiderseitigen Enden dieser Doppelrohre sind Einzelrohre 2 und 3 angeschlossen,
die den vom Kessel kommenden Sattdampf aus dem nicht dargestellten Dampfkasten dem
Element zuführen bzw. den überhitzten Dampf in den Dampfkasten zurückleiten. Die
Doppelrohre 6 und 7 sind, wie die Fig. 4 bis 6 erkennen lassen, so angeordnet, daß
ihre Mittelachsen auf den Ecken eines Sechseckes liegen, eine Einteilung. die am
günstigsten für die Unterbringung der Rohrstränge in der Querschnittsfläche des
Rauchrohres ist. Die Zu- und Ableitungsrohre 2 und 3 gehen mit einer Gabelung in
die Doppelrohre 6 und 7 über, die sich nach dem bekannten Preßschweißverfahren mittels
Stempels und Gesenk herstellen läßt. Der Gesamtquerschnitt von zwei parallel geschalteten
Doppelrohren ist angenähert gleich dem Querschnitt der Zu- und Ableitungsrohre.
Der Dampf verteilt sich aus dem Zuleitungsrohr 2 auf die beiden an der Gabelstelle
nngeschlossenen Doppelrohre 6 und 7 (vgl. Fig.6), durchströmt die beiden dreimal
hin und her geführten Rohrstränge 6 und 7 und verläßt das Überhitzerelement durch
den gemeinsamen Rohrstrang 3 nach dem Dampfkasten. Wie bereits eingangs erwähnt,
kann das Zuleitungsrohr 2 an das der Feuerbüchse am nächsten liegende Ende der Doppelrohre
6 und 7 (vgl. Fig.i) oder auch an das nach der Mitte des Rauchrohres liegende Ende
dieser Rohre (vgl. Fig. 2) angeschlossen werden.