DE936093C

DE936093C - Strahlungsueberhitzer

Info

Publication number: DE936093C
Application number: DEH10302A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl-Ing Hany
Original assignee: Henschel and Sohn GmbH
Current assignee: Henschel and Sohn GmbH
Priority date: 1951-11-07
Filing date: 1951-11-07
Publication date: 1955-12-15

Description

Strahlungsüberhitzer Es' ist bekannt, bei Hochdruckdampflokomotiven mit einem Kessel besonderer Bauart die überhitzer im Feuerraum, und zwar zwischen den Rohrbündeln der Kesseltrommeln, einzubauen. Diese Anordnung ist bedingt durch den Kesseltyp (Wasserrohrkessel), bei dem ein anderer Einbau des Überhitzers nicht möglich ist. Es wurde damit u. a. erreicht, daß der Überhitzer nach oben zwischen den oberen Rohrtrommeln herausgezogen werden konnte.
Nach der Erfindung wird bei normalen Lokomotivkesseln, d. h. bei denselben, die aus Steh- und Langkessel bestehen, der Überhitzer zwischen Steh-und Langkessel angeordnet.
Daraus ergeben sich gegenüber der Bauweise mit in Rauchrohren angeordneten Überhitzerelementen erhebliche thermische, betriebliche und wirtschaftliche Vorteile. Die Wärmeübertragung auf die in der Feuerbuchse angeordneten Überhitzerschlangen ist infolge der hohen Temperatur der Feuergase und ihrer erheblichen Strahlung sehr intensiv. Man kommt daher mit einem Bruchteil (1/4 bis 1/s) der heute üblichen Überhitzerflächen aus und kann, ohne Mehrkosten in Kauf nehmen zu müssen, hochwertigeres, zunderbeständiges Material für die Überhitzerrohre verwenden, wie es bei stationären modernen Kesseln üblich ist. Besondere Vorkehrungen sind nur insofern notwendig, als die Naß-und Heißdampfkammern des überhitzers oder wenigstens eine davon gegen Strahlung geschützt werden müssen.
Die Höhe der Überhitzung des Dampfes durch einen in der Feuerbüchse angeordneten überhitzer ist, wie eingehende Untersuchungen gezeigt haben, fast unabhängig von der Heizflächenbelastung, fällt also nicht mit der Dampfleitung des Kessels ab, wie dies heute der Fall ist. Dieser Effekt wird hauptsächlich -durch den Strahlungsanteil - der Wärmeübertragung bewirkt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Lokomotiv-Dampfmaschine im Teillastgebiet erheblich besser.
Der nachgeschaltete Röhrenkessel kann ohne Schwierigkeit eine größere Heizfläche erhalten, da er nur Heizrohre -enthält und die Heizgase mit niedrigerer Temperatur austreten können. (Bei Überhitzern in Rauchröhren können die Verbrennungsgase nur so weit heruntergekühltwerden, wie es mit Rücksicht auf die geforderte Überhitzung möglich ist.) Die Verwendung gleicher Heizrohre vermeidet gegenüber Kesseln mit Rauch- und Heizröhren die schwierige Abstimmung der Rauchgasdurchflußmengen. Da mit abnehmendem Rohrdurchmesser auch der Wärmeübergang je m2 wächst, wird durch die größere Heizfläche und die höhere Wärmeübergangszahl eine bessere Ausnutzung der Feuergase und damit ein höherer Kesselwirkungsgrad erreicht.
Durch die Anordnung des überhitzers in der Feuerbüchse wird' die unmittelbare Heizfläche erheblich vergrößert. Die Feuergase treten daher mit viel niedrigerer Temperatur in die Rohrwand ein, wodurch der Kessel an dieser thermisch sehr hoch beanspruchten Stelle geschont wird. Ein solcher Überhitzer wirkt in dieser Hinsicht ähnlich wie eine Verbrennungskammer, aber in noch größerem Ausmaß.
Die wirtschaftlichen Vorteile liegen in der Verbesserung des Kesselwirkungsgrades, also einer Einsparung von- Kohle, und in niedrigeren Instandhaltungskosten des Kessels (niedrigere Rohrwandtemperatur, bessere Zugänglichkeit, gleiche Rohrdimensionen u. dgl.).
In der Zeichnung ist ein Lokomotivkessel nach der Erfindung schematisch dargestellt.
An dem Langkessel i schließt sich der Stehkessel 2 an. Durch einen Durchbruch 3 im Dampfraum wird der Überhitzer ¢ mit den Dampfkammern 5 und 6 eingebracht. Das gesamte überhitzersystem ist an dem Deckel des Durchbruchs 3 hängend befestigt, so daß es leicht ausgebaut werden kann. Die überhitzereinzelteile sind durch Schweißung verbunden. Die Naßdampfkammer 6 und die Heißdampfkammer 5 oder beide können gegen Strahlung geschützt sein. Es ist auch möglich, die Heißdampfkammer 5 in einem weiteren Durchbruch, der unten durch den Wasserraum geht, anzuordnen und gegen Strahlung oder unmittelbarer Berührung mit noch glühenden Kohleteilchen zu schützen. Im Feuerraum ist ein Feuerschirm so angeordnet, daß keine Strahlung vom Feuerbett auf den Überhitzer einwirken kann. Im unteren Teil des Feuerschirmes werden zweckmäßig an der Stelle, wo er an die Rohrwand stößt, Öffnungen vorgesehen, die zum Abführen von Kohle- oder Schlackenteilchen aus den Feuergasen dienen.
Der für den Antrieb der Hilfsmaschinen benötigte Dampf wird der Heißdampfkammer des Überhitzers entnommen und durch ein durch den Dampfraum des Langkessels geführtes Rohr geleitet, um ihn auf mäßige Überhitzung abzukühlen.
Wenn die Heißdampfkammer unten im Wasserraum eingebaut ist, werden in dem unteren Durchbruch Deckel vorgesehen, die ebenfalls zum Abführen der Flugasche dienen.
Es ist auch möglich, auf einen besonderen Dampfdom zu verzichten und dafür ein geschlitztes Sammelrohr einzubauen, das oben im Dampfraum angeordnet ist. Die.Heißdampfleitung wird dann etwa in der Mitte oberhalb des Kessels unter dessen Verkleidung eingebaut. Sie führt durch die Rauchkammer zum Maschinentriebwerk.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Strahlungsüberhitzer für Lokomotiven normaler Bauart mit einer Überhitzungstemperatur von 35o bis 400° C, dadurch gekennzeichnet, daß die Naß- und Heißdampfkammern (6 und 5) oder mindestens eine davon gegen Strahlung geschützt sind.
2. Strahlungsüberhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von nur einer Dampfkammer (in diesem Fall der Naßdampfkammer) in dem Durchbruch durch den Dampfraum die Heißdampfkammer in einem weiteren Durchbruch, der unten durch den Wasserraum geht, angeordnet und gegen Strahlung oder unmittelbare Berührung mit noch glühenden Kohleteilen geschützt ist.
3. Strahlungsüberhitzernach denAnsprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Feuerbuchse ein Feuerschirm so angeordnet ist, daß keine Strahlung vom Feuerbett auf den überhitzer stattfinden kann.
4. Strahlungsüberhitzer nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerschirm an der Stelle, wo er an die Rohrwand stößt, Öffnungen erhält, die zum Abführen von Kohle- oder Schlackenteilchen in den Feuergasen ausreichen.
5. Strahlungsüberhitzer nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der für den Antrieb der Hilfsmaschinen benötigte Dampf der Heißdampfkammer des Überhitzers entnorümen und durch ein durch den Dampfraum des Langkessels geführtes Rohr geleitet wird, um ihn auf mäßige Überhitzung abzukühlen.
6. Strahlungsüberhitzer nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überhitzersystem unterhalb der Dampfkammern eine die Strahlung abhaltende Wärmeschutzplatte erhält, die aus feuerfestem Material, z. B. keramischen Stoffen, besteht.
7. Strahlungsüberhitzernach denAnsprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verzicht eines Dampfdomes oben im Dampfraum ein geschlitztes Sammelrohr eingebaut ist, an das die Heißdampfleitung etwa in der Mitte oberhalb des Kessels unter dessen Verkleidung anschließt, die durch die Rauchkammer zum Maschinentriebwerk führt. B. Strahlungsüberhitzer nach den Ansprüchen r bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Heißdampfkammer in dem unteren Durchbruch Deckel vorgesehen sind, die zum Abführen der Flugasche dienen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 428 439, 408 118.