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Heißdampf -Temperaturregler Die Erfindung betrifft einen lotrecht
angeordneten IIeißdampf-Temperaturregler, dessen U-förmig gebogene Rohre mit ihren
freien, unteren Enden in einer ebenen Rohrplatte befestigt sind, .die mittels eines
sich in axialer Richtung erstreckenden dünnen Ringes mit dem das Rohrbündel umhüllenden
Mantelrohr verbunden ist. Sie besteht darin, daß dieser Ring auf der dem Rohrbündel
ange-,vendeten Seite der Rolirplatte-angeordnet und an seiner Außenfläche von einem
als Schlammsammler dienenden Ringraum umgeben ist, wobei dieser Schlammsammler mit
einer nach außen führenden Abschlämmleitung versehen ist-Bei Heißdampfkühlern, deren
U-förmig gebogene Rohre in einer ebenen Platte befestigt sind, bildet diese ebene
Platte die Trennwand zwischen dem Kühlwasser- und dem Heißdampfraum und hat daher
ein sehr hohes Temperaturgefälle aufzunehmen. Ist diese Platte fest mit dem Mantel
des Kühlergefäßes verbunden, so entstehen auf Grund der stark unterschiedlichen
Temperaturen beträchtliche Wärmespannungen in der Rohrplatte, die um so-größer sind,
je größer die Wandstärke der Platte ist. Die Wandstärke muß aber groß gewählt werden,
wenn eine große Anzahl von U-Rohren einzuwalzen ist, um einen Ausgleich der Walzspannungen
zu erzielen.
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Zur Vermeidung der hohen Wärmespannungen in der Rohrplatte wurde bereits
vorgeschlagen, die Platte an einen breiten, verhältnismäßig dünnen Ring anzuschweißen,
der auf der gleichen Seite der Platte angeordnet ist, auf der auch die U-Rohre
liegen.
Das freie Ende des Ringes ist mit dem Mantel des Kühlergefäßes verschweißt. Die
.dicke Rohrplatte ist also über ein elastisches Zwischenglied mit dem Kühlergefäß
verbunden, so daß die in der Platte auftretenden Wärmespannungen nicht mehr unmittelbar
an,der Verbindungsstelle zwischen Plätte und Mantel angreifen können. Bei dieser
Anordnung erfordert das Abschlämmen die Abführung einer verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmenge,
weil sich der absetzende Schlamm über den ganzen Querschnitt des Kühlergefäßes verteilt.
Auch für das Entwässern des Köhlers müssen erst besondere Vorkehrungen getroffen
werden.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, den Verbindungsring zwischen
Rohrplatte und Kühlerinantel auf der dem Rohrbündel abgewendeten Seite anzuordnen
und an seiner Außenfläche von einem als Schlammsammler dienenden Ringraum zu umgeben.
Dadurch wird ein tiefer als die Rohrplatte gelegener Raum mit verhältnismäßig kleinem
Querschnitt geschaffen, aus welchem die ausgeschiedenen Verunreinigungen mit einer
denkbar kleinen Wassermenge abgeleitet werden können. Der mit der Abschlämmung verbundene
Wärmeverlust wird daher auf ein Mindestmaß beschränkt. Auch die Möglichkeit einer
restlosen Entwässerung des Kühlergefäßes durch die Abschlämmleitung ist gegeben.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt, und
zwar zeigt Fig. i einen lotrechten Schnitt durch einen Heißdampf-Temperaturregler,
,Fig.2 einen lotrechten Axialschnitt nach der Linie 2-2 der Fig.i. Fig. 3 einen
Querschnitt nach der gebrochenen Linie 3-3 der Fig. i, Fig. 4 einen Querschnitt
nach der Linie 4-4 der Fig. i, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig.
i, Fig.6 die Verbindung der Rohrplatte mit dem Kühlermantel in vergrößertem Maßstab,
Fig. 7 einen lotrechten Axialschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel des -erfindungsgemäßen
Heißdampf-Temperaturreglers, Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 der Fig.
7, Fig. 9 einen Axialschnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 7, Fig. io 'einen lotrechten
Schnitt nach der Linie io-io der Fig. 8 in größerem Maßstab als Fig. 7, 8, 9, Fig.
i i einen - Axialschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Heißdampf-Temperaturreglers, Fig. 12 einen Querschnitt nach der Linie 12-12 der
Fig. i i: Der Heißdampf-Temperaturregler gemäß der Fig. i bis 6 besteht aus einem
lötrechten Gefäß io2, in dem sich ein Bündel von U-förmig gebogenen Rohren 103 bis
io6 befindet, durch welche während des Betriebes überhitzter Dampf strömt, dessen
Menge mit Hilfe eines nicht dargestellten Ventils geregelt wird. Die Röhre 103 bis
io6 sind mit ihren unteren Enden in der Rohrplatte io8 befestigt, entweder durch
Einwalzen oder durch Schweißen oder durch beide Befestigungsarten. Die Rohrplatte
io8 ist mit dem unteren Teil des Gefäßes io2 durch einen Stulpflansch,iio verbunden.
Diese Konstruktion ist iin Ausschnitt in Fig.6 dargestellt: Der Hauptteil der Rohrplatte
io8 ist im Durchmesser kleiner als das Gefäß 102, so daß der mit a bezeichnete Umfangsspalt
verbleibt. Der Stulpflansch rio ist aus einem Stück mit der Rohrplatte io8 hergestellt,
ist dünner als sie und liegt auf der den U-Rohren 103
bis io6 abgewendeten
Seite; sein unteres Ende 112 ist durch eine Kehlnaht 114 mit dein Gefäß i o2 verbunden.
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Die beschriebene Anordnung gestattet radiale Dehnungsbewegungen der
Rohrplatte io8 gegenüber dem Gefäß io2, welche dank der Biegsamkeit des Stulpflansches
iio sich nicht auf den Mantel des Gefäßes 102 auswirken können.
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Der Raum zwischen dem Stulpflansch iio und dein Gefäß 102 dient als
Schlammsammler, aus welchem der Schlamm durch das mit einem Ventil versehene Ausblaserohr
154 zeitweise entfernt wird.
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Das Gefäß io2 ist mittels Einlaßrohres 116 und Auslaßrohre 118, i2o
in -den Wasserumlauf eines -Dampferzeugers eingeschaltet. Das Rohr 116i, das an
ein Fallrohr des Dampferzeugers angeschlossen ist, führt oberhalb der Rohrplatte
io8 Wasser mit Sattdampftemperatur dem Kühlergefäß io2 zu. Biese Verbindung ermöglicht
somit einen natürlichen Umlauf des Kesselwassers durch das Gefäß io2 mit gleichzeitiger
Kühlung der Rohre 103 bis i o6: Die Rohre- i18, i2o führen das Wasser oder das Dampf-Wässer-Gemisch
aus dem oberen Teil des Gefäßes 102 ab: Das Reglergefäß io2 bildet unterhalb der
Rohrplatte io8 eine Hilfskammer für den ankommenden und ausströmenden Dampf. Der
untere Teil des Gefäßes, der diese Kammer bildet, hat zwei Abzweige oder Rohrverbindungen
130 und 134, von welchem die Verbindung r3o, wie dargestellt, mit dem Rohr 74 verschweißt
ist, während die Verbindung 134 an das Dampfaustrittsrohr-78 angeschweißt ist, das
zu einer Hochtemperaturstufe eines Überhitzers oder zu einem Dämpfverbraucher führt.
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Um die Dicke der Rohrplatte i o8 möglichst gering Balten zu können,
ist eine Versteifungsrippe 140 angebracht,. welche sich quer über die Rohrplatte
i o8 erstreckt (Fig. 1, 2 und 4). Der mittlere Teil 141 dieser Versteifungsrippe
ist mit der Rohrplatte verschweißt; um zusätzliche Temperaturspannungen zu vermeiden,
sind die äußeren Enden 143 und 145 der Versteifungsrippe nicht mit der Rohrplatte
io8 verschweißt, sondern nur in Berührung mit ihr. Durch diese Konstruktion ist
bei Überdruck in dem Gefäß io2 oberhalb der Rohrplatte io8 gegenüber dem Räum unterhalb
der Rohrplatte ioß die Versteifungsrippe 140 in der Mitte auf Zug beansprucht. während
ihre Enden gedrückt werden. Es wird zwischen Rohrplatte und Versteifungsrippe eine
gewisse Wärmedehnung eintreten, weil die Versteifungsrippe die niedrigere Temperatur
der Füssigl;
eit in dem Gefäß annehmen wird, während die Rohrplatte
ihre Temperatur entsprechend der Temperatur und Menge des Heißdampfes, der durch
die U-Rohre strömt, verändern wird.
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Die Spannungen in dem Werkstoff der Rohrplatte können wesentlich vermindert
werden durch Verineidung der Berührung .des einströmenden überhitzten Dampfes mit
der Rohrplatte. Dies wird erreicht durch eine zusätzliche Rohrplatte 146, welche
das obere Ende eines Gehäuses 144 verschließt, das finit dem Rohr 74 durch die axial
verschiebbare Verbindung 142 verbunden ist.
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Wie in Fig. i und 6 dargestellt, hat die zusätzliche Rohrplatte 146
mehrere Röhrchen 148, welche in der Zahl der Anzahl der U-Rohre 103 bis io6 entsprechen,
wobei sich jedes Röhrchen 148 durch ein Iiiitrittsloch in der Rohrplatte io8 nach
oben in das Eintrittsende eines U-Rohres 103 bis io6 fortsetzt. Die Austrittsenden
der U-Rohre 103 bis io6 können unmittelbar mit der Kammer 152 in Verbindung stehen,
cla die Temperatur des Dampfes hier infolge der Kühlung bereits wesentlich erniedrigt
ist.
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Mit Ventilen versehene Entwässerungsrohre 156 und 1,98 (Fig. i) ermöglichen
die Entwässerung des unteren Teiles des Reglergefäßes. Die U-Rohre 103 bis io6 können
durch Distanzplatten 16o bis 163 in ihrer gegenseitigen Lage gehalten werden.
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Ein Zugang zu dem Teil des Reglergefäßes oberhalb der Rohrplatte io8
ist möglich durch die Handlöcher 170 bis 173, welche normalerweise durch
Handlochdeckel mit Bügel 176 bis 179 verschlossen sind, wie Fig.4 zeigt.
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Die Fig. 7 bis io zeigen einen Temperaturregler, bestehend aus einem
lotrechten Gefäß io2, das durch eine Rohrplatte io8 in eine obere Hauptkammer 276
und eine untere Hilfskammer 278 unterteilt ist. Die Rohrplatte ist finit einem Stulpflansch
iio versehen, dessen Enden ir2 bis 114 an das Gefäß io2 angeschweißt sind. Der Ringraum
zwischen dem Stulpflansch iio und dem Gefäß 102 ist mit einem Ablaßrohr 154 verbunden.
Die lotrechten U-Rohre 28o bis 287 sind in ihrer gegenseitigen Lage innerhalb der
oberen Kammer 276 gesichert und finit ihren unteren Enden mit der Rohrplatte
io8 verbunden. Der Raum 276 ist durch Verbindungsrohre 29o bis 294 in den Wasserumlauf
eines Dampferzeugers eingeschaltet.
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Der untere Raum 278 hat einen Einlaß 296 für den überhitzten Dampf
und einen gegenüberliegenden Auslaß 298 sowie ein in der Mitte gelegenes Umführungsgehäuse
302, das durch das Rohr 304 finit dem Dampfeinlaß 296 und durch das Rohr
3o6 niit dem Dampfauslaß 298 verbunden ist. In der Mitte dieses Umführungsgehäuses
302 ist eine 1:@lappe 3o8 angeordnet, welche eine Regelung der durch den
Fühler geleiteten Dampfmenge gestattet. Über dem Gehäuse 302 liegt ein zylindrisches
Gehäuse 31-2, welches sich nach oben bis in den Flansch iio erstreckt und nahe an
ihn anschließt. Dieses Gehäuse 312 ist durch die Trennwand 310 in einen l-inlaßteil32o
und einen Auslaßtei13:2-- unterteilt. Der Einlaßtei132o ist nach oben durch eine
Rohrplatte 146 abgeschlossen, welche in Abstand von der Rohrplatte io8 liegt und
aufwärts gerichtete Rohrnippel 148 trägt, die mit ihrem Durchmesser gerade in die
Eintrittsenden der U-Rohre 28o bis 287 passen. Dadurch, daß der überhitzte Dampf
erst mit den U-Rohren an einer Stelle in Berührung kommt, welche genügend weit von
der Rohrplatte io8 entfernt ist, wird eine hohe Wärmeaufnahme der Rohrplatte io8
vermieden.
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Die Rohrplatte io8 ist verstärkt durch eine dicke Versteifungsrippe
140, ähnlich der in Fig. i und 2 dargestellten. Wie Fig. 9 zeigt, hat die Versteifungsrippe
i4o vier nach unten vorspringende Schenkel 35o bis 353, welche mit der Oberfläche
der Rohrplatte io8 in Berührung stehen. Um die Rohrplatte io8 ohne wesentliche Verminderung
ihrer Biegsam-Iceit zu versteifen, sind die beiden unteren Enden der inneren Schenkel
351, 352 mit der Mitte der Rohrplatte durch Schweißung verbunden, während die äußeren
Schenkel 350, 353 die Rohrplatte nur berühren, so daß Relativbewegungen zwischen
den äußeren Schenkeln 350, 353 und der Rohrplatte io8 möglich sind.
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Die Regelklappe 308 kann durch eine Welle 303,
welche in Lagern
305, 307 gelagert ist, verstellt werden (Fig. 9). Die Verstellung erfolgt
durch eine selbsttätige Regelvorrichtung, welche in Abhängigkeit von der Dampftemperatur
arbeitet.
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Wie in Fig. io angedeutet, kann die Verteilung der Röhrchen 148 über
die Hilfsplatte 146 dazu zwingen, einige dieser Röhrchen, etwa das Röhrchen 386,
welches in das Zohr 375 der Rohrplatte io8 hineinführt, seitlich abzubiegen.
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Bei der Bauform, welche in Fig. i i dargestellt ist, besteht die Rohrplatte,
welche das Gefäß io2 in eine Hauptkühlkammer 240 und eine Hilfs- oder Auslaßkammer
25o unterteilt, aus zwei lialbkreisförinigen Teilen 182 und 184, welche abwärts
gebogene Stege 186 und 188 haben, die miteinander durch eine Schweißnaht igo verbunden
sind. Beide Hälften besitzen ferner stulpförmige Flansche iio, die nach der Verbindung
der beiden Teile einen Ringflansch bilden, der an den Kühlermantel io2 festgeschweißt
wird.
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Innerhalb des Gefäßes 102 ist ein Bündel von U-förmigen Rohren, von
welchen einige mit 202 bis 2o4 beziffert sind. Die Eintrittsenden der linken Schenkel
2o6 bis 2o8 dieser U-Rohre sind in den Rohrlöchern des Rohrplattenteiles 182 und
die Austrittsenden der Schenke121o bis 212 in den Rohrlöchern des Rohrplattenteiles
184 befestigt.
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Der überhitzte Dampf strömt durch das Rohr 220 in das Einlaßgefäß
222, welches frei in der Auslaßkamnier 25o angeordnet ist und durch die Nippel i-t8,
welche in der Hilfsrohrplatte 146 befestigt.sind, in die Eintrittsenden der U-Rohrschenkel
2o6 bis 208.
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Die Hauptkühlkammer 240 erhält das Kühlmittel bzw. Kesselwasser durch
das Fallrohr 242 und gibt den Dampf bzw. das Dampfwassergemisch durch die Steigrohre
244,246 an eine Dampf- und Wassertrommel eines Dampferzeugers ab.
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Der gekühlte Dampf tritt durch die Austrittsschenkel 2io bis 212 der
U-Rohre in die Auslaßkaminer
-25ö ein, aus- welcher er durch Rohr
252 zu einer Hochtemperaturstufe eines. Dampfüberhitzers oder zu einem Verbraucher
strömt: Da der Werkstoff des Reglergefäßes io:2 im Bereich des Einlaßrohres 2-o
eine Temperatur hat, welche beträchtlich unter der Temperaturdes Heißdampfes liegt,
der durch das Rohr 22o eintritt, ist dieses mit dem Gefäß zog über einen äußeren
Nippel 26o verbunden, der- einen größeren Durchmesser hat als. das Rohr :226. An
seinem äußeren Ende ist der Nippel 26o auf den äußeren Durchmesser des Rohres 22o
eingezogen und mit ihm durch eine Schweißnaht 262 verbunden.
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Der untere Teil 25o des Reglergefäßes ist mit einem Entwässerungsstutzen
266 versehen. -