FI96357B - Vesiputkikattila - Google Patents

Description

96357

Vesiputkikattila

Esillä oleva keksintö liittyy vesiputkikattilaan.

Lähemmin sanottuna keksintö liittyy sitä tyyppiä 5 olevaan tällaiseen höyrykattilaan, joka käsittää uunin, jossa on ainakin tämän yläosaan asennettu poltin yleisesti alaspäin suunnatun liekin tuottamiseksi uuniin, aivan uunin vieressä tämän toisella sivulla sijaitseva, likimain pystysuora savukaasukuilu, jossa on sen alaosan vieressä 10 sijaitseva, uunin alaosaan avautuva savukaasun sisääntulo ja sen yläosan vieressä sijaitseva savukaasun ulosmeno, sekä savukaasukuiluun sovitettu konvektioputkien yhdistelmä lämmön talteenottamiseksi savukaasukuilun kautta kulkevista savukaasuista.

15 Aikaisemmin tunnetuissa edellä mainittua tyyppiä olevissa höyrykattiloissa savukaasukuiluun sijoitettu kon-vektioputkiyhdistelmä on muodostettu useista päällekkäin olevista likimain vaakasuorien putkien kerroksista. Poikkeuksellisesti on myös käytetty likimain pystysuoria kon-20 vektioputkia, jolloin hyötysuhde kattilan konvektio-osassa on kuitenkin ollut suhteellisen alhainen. Molemmat tunnettua rakennetta olevat tyypit ovat käytännössä osoittautuneet erittäin epäedullisiksi niiden työoperaatioiden laajuuden ja suorittamisen vaikeuden suhteen, joita vaaditaan . 25 konvektioputkiyhdistelmän korjaamiseksi jossakin konvek- tioputkista esiintyvän vuodon jälkeen.

Keksinnön päämääränä on sen vuoksi aikaansaada parannettu alussa mainittua tyyppiä oleva vesiputkikattila, joka mahdollistaa konvektioputkiyhdistelmän korjaamisen 30 huomattavasti yksinkertaisemmalla ja nopeammalla tavalla kuin aikaisemmin on ollut mahdollista.

Keksinnön mukaan tätä päämäärää varten ehdotetulle kattilalle on tunnusomaista ensi sijassa, että konvektioputkien mainittu yhdistelmä käsittää useita, likimain pys-35 tysuorien konvektioputkien yhdensuuntaisia rivejä, jotka 2 96357 ulottuvat savukaasukuilun pituuden huomattavalle osuudelle ja on varustettu ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeillä ja jotka jokaisen rivin sisällä on yhdistetty toisiinsa yhtenäiseksi litteäksi yksiköksi ylemmän, liki-5 main vaakasuoran kokoomaputken avulla, johon kaikki mainittuun riviin sisältyvät konvektioputket on yhdistetty yläpäistään, ja alemman, likimain vaakasuoran jakoputken avulla, johon nämä konvektioputket on yhdistetty alapäis-tään, jolloin eri yksikköjen kokoomaputket on liitetty 10 kukin kattilan luona olevaan höyryrumpuun ja niiden jako-putket on liitetty kukin kattilan luona olevaan säätölaa-tikkoon.

Konvektioputkiyhdistelmän tämän rakenteen seurauksena voidaan, kun on syntynyt vuoto konvektioputkeen, lei-15 kata irti konvektioputkien rivistä muodostuva litteä yksikkö, johon vaurioitunut putki sisältyy, ja ottaa tämä yksikkö savukaasukuilusta, minkä jälkeen vaurioitunut putki voidaan helposti korjata tai vaihtaa uuteen putkeen. Kysymyksessä oleva konvektioputkiyksikkö voidaan tällöin 20 leikata irti siten, että leikataan poikki kumpikin putki, joka yhdistää yksikön kokoomaputken höyryrumpuun ja vastaavasti yksikön jakoputken kattilan säätölaatikkoon. Varustamalla konvektioputket ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeillä voidaan samanaikaisesti välttää ai-25 kaisemmin tunnetuissa likimain pystysuorilla konvektioput-killa varustetuissa höyrykattiloissa esiintyvä haitta alhaisesta hyötysuhteesta kattilan konvektio-osassa ja sen sijasta mahdollistaa kattilan korkea hyötysuhde.

Tarkoituksena pienentää vastusta, jonka aiheutta-30 vat likimain vaakasuorat kokoomaputket ja jakoputket kon-vektioputkiyhdistelmässä ylöspäin suunnatulle savuvirtauk-selle savukaasukuilussa, voidaan sovittaa sekä kokoomaputket että jakoputket keskenään siirrettyinä likimain pystysuoraan riviin läheisten tällaisten yksikköjen väliin. 35 Kokoomaputket ja jakoputket voidaan tällöin sopivasti so- 3 96357 vittaa siirrettyinä vuorotellen ylöspäin olevassa suunnassa ja alaspäin olevassa suunnassa eri yksikköjen väliin.

Jotta helpotettaisiin sopivien mekaanisten tukien sijoittamista konvektioputkia varten ja tarvittavan noen-5 puhallusta varten olevan laitteiston sijoittamista varten, konvektioputket voidaan edullisesti varustaa ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeillä ainoastaan tämän pituuden valittua osaa pitkin, jolloin niissä voi sopivasti olla niiden tällaisten osien välissä sijaitsevia osia, 10 joissa ei ole ulkopuolisia pintaa suurentavia elementtejä.

Konvektioputkien välinen jakoetäisyys voi sopivasti olla sama jokaisessa yksikössä kuin eri yksikköjen välillä. Täten saadaan konvektioputkien tasainen jako savu-kaasukuilun koko poikkileikkausalalle.

15 Keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa pintaa suurentavat elementit on muodostettu konvektioputkiin kiinnitetyistä, näistä yleisesti säteittäisesti ulkonevasta tapeista. Jos konvektioputkien välinen jakoetäisyys, kuten edellä mainittiin, on sama jokaisessa elementissä 20 kuin eri yksikköjen välillä, jokaisessa konvektioputkessa ainakin sen pituuden osia pitkin putken pituussuunnassa katsottuna mainittujen tappien ulkopäät voivat sijaita ympäri piirretyn neliön sivuja pitkin. Jokaisessa konvektioputkessa voi tällöin sopivasti olla ympäri piirretyn 25 neliön kulmia kohti suunnatut tapit, joilla on suurempi pituus kuin niiden välissä sijaitsevilla tapeilla. Edullisesti voi ainakin osa mainituista tapeista jokaisen kon-vektioputken luona olla taivutettu sellaisella tavalla, että ne ulottuvat vinosti putken yläpään suhteen olevaan 30 suuntaan.

Keksintöä selostetaan jäljempänä lisää viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää sivukuvaa leikkauksessa keksinnön esimerkiksi valitun sovellutusmuodon mukaisesta höyrykat-35 tilasta, 4 96357 kuvio 2 on takapäätykuva mainitusta kattilasta osittain leikkauksessa, kuvio 3 on vaakaprojektio mainitusta kattilasta osittain leikkauksessa, 5 kuvio 4 on osakuva suurennetussa mittakaavassa, joka havainnollistaa useista, pystysuoraan savukaasukui-luun kattilassa sovitetuista konvektioputkiyksiköistä yhden keskiosaa,

kuvio 5 on osakuva leikattuna kuvion 4 viivaa V - V

10 pitkin, kuvio 6 on osakuva, kuten kuvio 4, mutta havainnollistaen konvektioputkiyksikön alaosaa, ja kuviot 7 ja 8 ovat osakuvia edelleen suurennetussa mittakaavassa, jotka lähemmin havainnollistavat konvektio-15 putkiin kiinnitettyjen pintaa suurentavien elementtien kahden erilaisen tyypin muotoilua.

Piirustuksissa esitetty yleisesti viitenumerolla 10 merkitty höyrykattila muodostaa vesiputkikattilan, jolla on sekä vaakaleikkauksessa että pystyleikkauksessa liki-20 main suorakulmainen muoto, jossa on kattilan etuosassa sijaitseva uuni 11 ja kattilan takaosassa sijaitseva pystysuora savukaasukuilu 13. Kattila 10 on pystytetty perustalle 14, jolla se on osittain useiden tukien 15 välityksellä, jotka kannattavat kattilan alapäässä sijaitsevia 25 säätölaatikoita 16 ja 17, toisaalta kahden pystyputken 18 alapäiden välityksellä, joiden yläpäät kannattavat pannun höyryrumpua 19.

Uunia 11 rajoittavat sivusuunnassa ja eteenpäin ja taaksepäin olevissa suunnissa eväputkiseinät, jotka muo-30 dostuvat keskinäisin etäisyyksin sovitettujen putkien 20 riveistä, jotka on yhdistetty toisiinsa välissä olevien : uumalevyjen 21 välityksellä. Myös savukaasukuilua 12 ra joitetaan sivusuunnassa ja eteenpäin ja taaksepäin olevissa suunnissa tällaisilla eväputkiseinillä. Ulkopuolelta 35 kattila 10 on verhottu lämpöä eristävää ainetta olevalla

II

5 96357 kerroksella 22 ja tämän päälle sovitetulla, metallilevystä muodostuvalla ulkoverhouksella 23.

Uunin 11 ympärillä sijaitsevat eväputket 20 on ylä-päistä liitetty höyryrumpuun 19 kokoojalaatikoiden 24 ja 5 25 kautta, samalla kun niiden alapäät on liitetty edellä mainittuihin säätölaatikoihin 16 ja vastaavasti 17. Nämä säätölaatikot ovat yhteydessä kummankin pystyputken 18 kanssa höyryrummusta 19 pystyputkien kautta alas virtaavan veden vastaanottamiseksi ja tämän jakamiseksi eri eväput-10 kiin 20, joiden kautta vesi sitten osittain höyrystyen termisen itsekierrätyksen vaikutuksesta virtaa ylös kokoo-jalaatikoihin 24 ja vastaavasti 25 ja näistä höyryrumpuun 19.

Viitenumerolla 26 on merkitty uunin 11 yläpäähän 15 asennettua kaasulla tai öljyllä toimivaa poltinta, joka on järjestetty tuottamaan pistekatkoviivoin merkitty, yleisesti alaspäin suunnattu liekki 27 uuniin. Kaasusta tai öljystä muodostuvan polttoaineen palaessa uuniin 11 muodostuvat savukaasut johdetaan pois uunista savukaasukui-20 luun 12 uunin alaosassa sijaitsevan, uuniin avautuvan, yleisesti viitenumerolla 28 merkityn savukaasun sisääntulon kautta, ja savukaasut kulkevat sen jälkeen ylös savu-kaasukuilua tämän yläpäässä sijaitsevaan savukaasun ulos-menoon 13.

; 25 Savukaasun sisääntulo 28 on muodostettu suuresta määrästä rakomaisia aukkoja 29 vierekkäisten putkien 20 välissä eväputkiseinänä muodostetun uunin 11 ja savukaasu-kuilun 12 välisen erotusseinän alaosaan. Nämä aukot 29 on aikaansaatu siten, että normaalisti olevat uumalevyt 21 30 putkien 20 välissä on jätetty pois seinän 30 alaosasta. Lisäksi putket 20 on seinän 30 tässä osassa taivutettu niin, että ne on siirretty vuorotellen lyhyen matkaa eteenpäin ja lyhyen matkaa taaksepäin suhteessa yläpuolella olevassa seinässä 30 sijaitseviin näiden osiin, jotta 6 96357 täten aikaansaataisiin lisätty leveys välissä sijaitseville aukoille 29.

Lämmön talteenottamiseksi savukaasukuilun 12 kautta menevistä savukaasuista tämän kuilun sisäpuolella on 5 pystysuorien konvektioputkien 31 yhdistelmä, jotka ulottuvat savukaasukuilun pituuden huomattavalle osalle, sovitettuna useisiin yhdensuuntaisiin riveihin. Nämä putket 31 on keskinäisin etäisyyksin sijaitsevia osiaan pitkin varustettu ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeille) lä yleisesti säteittäisessä suunnassa niistä ulkonevien tappien 32 muodossa, samalla kun niiden pituuden toisista osista, esimerkiksi kuvioon 1 viitemerkinnöillä D ja E merkityistä välissä olevista osista, puuttuvat tällaiset pintaa suurentavat elementit. Tappien 32 muodostamien pin-15 taa suurentavien elementtien tarkoituksena on mahdollistaa lisätty lämmön otto putkien 32 luona ja siten parannettu hyötysuhde näistä muodostetussa konvektioputkiyhdistelmäs-sä savukaasukanavassa.

Konvektioputket 31 muodostavat jokaisessa rivissä 20 yhtenäisen litteän yksikön, siten että kaikkien putkien yläpäät jokaisessa rivissä on liitetty toisiinsa ylemmän vaakasuoran kokoomaputken 33 avulla, samalla kun ne on alapäistä yhdistetty toisiinsa alemman vaakasuoran jako-putken 34 välityksellä. Jokaisen konvektioputkiyksikön . 25 kokoomaputkeen 33 ja jakoputkeen 34 on myös tätä yksikköä vastapäätä sijaitseva eväputki 20 savukaasukuilun 12 takapuolella sijaitsevassa eväputkiseinässä liitetty ylä- ja vastaavasti alapäästä.

Eri konvektioputkiyksiköiden kokoomaputket 33 on 30 liitetty kukin höyryrumpuun 19 oman yhdistysputken 35 välityksellä, samalla kun niiden jakoputket 34 on liitetty kukin jakolaatikkoon 16 kukin oman yhdistysputken 36 avulla. Jokainen konvektioputkiyksikkö tulee täten muodostamaan muista tällaisista yksiköistä erotetun virtaustien 35 säätölaatikon 16 ja höyryrummun 19 välillä, jota pitkin

II

7 96357 vesi voi virrata itsekierrätyksen avulla ottaen vastaan lämpöä savukaasukuilun 12 läpi kulkevista savukaasuista.

Konvektioputkien 31 edellä kuvattu jakaminen useisiin yhdensuuntaisiin litteisiin yksiköihin tekee mahdol-5 liseksi merkittävästi yksinkertaisemmalla tavalla, kuin aikaisemmin on ollut mahdollista, suorittaa viallisen putken korjaaminen tai vaihto. Sitten kun tarvittava osa me-tallilevyverhouksesta 23 ja sisällä olevasta lämpöä eristävän aineen kerroksesta 23 on poistettu savukaasukuilun 10 12 takasivulta, voidaan nimittäin helposti leikata irti se yksikkö, johon viallinen putki kuuluu, ja ottaa tämä yksikkö myöhemmin tapahtuvaa mainitun putken korjaamista tai vaihtamista varten. Tämän jälkeen yksikkö voidaan uudelleen panna tarkoitetulle paikalleen savukaasukuilussa 12 15 ja hitsaamalla jälleen liittää tiiviisti höyryrumpuun 19 ja säätölaatikkoon 16 siihen kuuluvien yhdistysputkien 35 ja vastaavasti 36 kautta.

Kuten käy selville kuvioista 1 ja 2, on sekä kokoo-maputket 33 että jakoputket 34 sovitettu siirretysti vuo-20 rotellen ylöspäin olevassa suunnassa ja alaspäin olevassa suunnassa eri konvektioputkiyksiköiden väliin. Täten pienennetään mainittujen putkien aiheuttamaa virtausvastusta savukaasukuilun 12 läpi kulkeville savukaasuille.

Kuvioihin 1 ja 2 viitemerkinnöillä A, B ja C merki-25 tyt konvektioputkien 31 osat, joita pitkin putket mainituissa kuvioissa vain kaavamaisesti esitetyllä tavalla on varustettu niistä ulkonevista tapeista 32 muodostetuilla pintaa suurentavilla elementeillä, voi sopivasti olla muodostettu seuraavalla tavalla: 30 Jos putket 31, kuten on esitetty kuvioissa 4 ja 5, on sovitettu yhtä suurin jakoetäisyyksin tällaisten put-: kien rivistä muodostettuun jokaiseen litteään yksikköön ja eri yksikköjen väliin, putkien molempia yläosia A ja B pitkin muodostetut tapit 32 voi olla muodostettu kuviois-35 sa 4 ja 5 esitetyllä tavalla. Tällöin vastaavan putken 31 • « 8 96357 pituussuunnassa katsottuna ulommat tappien 32 päät sijaitsevat ympäri piirretyn nelikulmion sivuja pitkin, jolloin jokaisessa putkessa 31 on neljä mainitun nelikulmion kulmaa kohti suunnattua, kuviossa 8 lähemmin esitettyä lajia 5 olevaa tappia 32', joiden pituus on suurempi kuin välissä sijaitsevien tappien 32", jotka on muodostettu kuviossa 7 lähemmin esitetyllä tavalla. Sekä tapit 32' että tapit 32" on taivutettu sellaisella tavalla, että niiden putkeen 32 yhdistetyt päät ulottuvat vinosti mainitun putken yläpään 10 suhteen olevassa suunnassa, jolloin kuitenkin lyhyemmät tapit 32" on taivutettu merkittävästi voimakkaammin kuin pitemmät tapit 31' .

Jokaisen putken 31 alaosassa C tapit 32 voi olla kuviossa 6 esitetyn tavan sijasta muodostettu siten, että 15 niillä on putken 31 alapään suuntaan vähitellen lyhenevä pituus ja ne ulottuvat ulospäin putkesta tämän suhteen kohtisuorassa suunnassa. Syy osassa C sijaitsevien tappien 32 tähän erityiseen muodostamiseen on, että savukaasuilla on hyvin korkea lämpötila, kun ne tulevat tähän osaan, ja 20 että sen vuoksi on sopivaa antaa tapeille tähän korkeaan lämpötilaan sovitettu pituus sen varmistamiseksi, että ne eivät joudu alttiiksi savukaasujen vahingolliselle kuumennukselle.

Sekä konvektioputkien 31 luona olevissa molemmissa . 25 osissa D ja E, jotka sijaitsevat osien A, B ja C välissä, että osan C alapuolella sijaitsevassa alimmassa osassa on savukaasukuilun 12 sisään työntyviä noenpuhallusputkia 37, jotka on varustettu useilla sen pituutta ja kehää pitkin jaetuilla aukoilla 38, joiden kautta höyryä voidaan puhal-30 taa sisään putkien 31 väliin putkien ulkopäistä sijaitsevasta höyrysisääntulosta 39.

Edelleen on osassa E kuviossa 4 lähemmin esitetty tukilaite 40 jokaisessa yksikössä olevien eri konvektioputkien 31 mekaaniseksi yhdistämiseksi toisiinsa likimain li 96357 9 näiden kahden pään keskivälissä sijaitsevasta kohdasta näiden pituutta pitkin.

Lopuksi konvektioputkiyhdistelmän alimmassa osassa on useista vaakasuorista putkikierukoista 41 muodostettu 5 tulistin.

Keksintö ei ole rajoittunut edellä kuvattuun ja piirustuksissa esitettyyn sovellutusmuotoon. Monet muut sovellutusmuodot ovat ajateltavissa sen sijasta keksintö-ajatuksen puitteissa. Esimerkkinä voidaan mainita, että 10 konvektioputkiin sovitetut tapit 32 voidaan korvata sopivilla muunlaisilla pintaa suurentavilla elementeillä.

4 .

Claims (10)

10 96357

1. Sitä tyyppiä oleva höyrykattila, joka käsittää uunin (11), jossa on ainakin tämän yläosaan asennettu pol- 5 tin (26) yleisesti alaspäin suunnatun liekin (27) tuottamiseksi uuniin, aivan uunin (11) vieressä tämän toisella sivulla sijaitseva, likimain pystysuora savukaasukuilu (12), jossa on sen alaosan vieressä sijaitseva, uunin (11) alaosaan avautuva savukaasun sisääntulo (28) ja tämän ylä-10 osan vieressä sijaitseva savukaasun ulosmeno (13), sekä savukaasukuiluun (12) sovitettu konvektioputkien (31) yhdistelmä lämmön talteenottamiseksi savukaasukuilun (12) kautta kulkevista savukaasuista, tunnettu siitä, että konvektioputkien mainittu yhdistelmä käsittää useita, 15 likimain pystysuorien konvektioputkien (31) yhdensuuntaisia rivejä, jotka ulottuvat savukaasukuilun (12) pituuden huomattavalle osuudelle ja on varustettu ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeillä (32) ja jotka jokaisen rivin sisällä on yhdistetty toisiinsa yhtenäiseksi lit-20 teäksi yksiköksi ylemmän, likimain vaakasuoran kokoomaput-ken (33) avulla, johon kaikki mainittuun riviin sisältyvät konvektioputket (31) on yhdistetty yläpäistään, ja alemman, likimain vaakasuoran jakoputken (34) avulla, johon nämä konvektioputket (31) on yhdistetty alapäistään, jol-25 loin eri yksikköjen kokoomaputket (33) on liitetty kukin kattilan (10) luona olevaan höyryrumpuun (19) ja niiden jakoputket (34) on liitetty kukin kattilan (10) luona olevaan säätölaatikkoon (16).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vesiputkikatti-30 la, tunnettu siitä, että sekä vierekkäisten yksiköiden kokoomaputket (33) että vastaavasti vierekkäisten yksiköiden jakoputket (34) on sovitettu keskenään siirrettyinä likimain pystysuoraan riviin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vesiputkikatti-35 la, tunnettu siitä, että kokoomaputket (33) ja 11 96357 vastaavasti jakoputket (34) on siirretty vuorotellen ylöspäin olevaan suuntaan ja alaspäin olevaan suuntaan eri yksikköjen välissä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-5 nen laite, tunnettu siitä, että konvektioputket (31) on varustettu ulkopuolisilla pintaa suurentavilla elementeillä (32) ainoastaan niiden pituuden valittuja osia (A, B, C) pitkin.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen vesiputkikatti-10 la, tunnettu siitä, että konvektioputkissa (31) on niiden ulkopuolisten pintaa suurentavien elementtien (32) väliin muodostettujen pitkittäisten osien (A, B, C) välissä sijaitsevia osia (D, E), joissa ei ole tällaisia elementtejä.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen laite, tunnettu siitä, että jakoetäisyys kon-vektioputkien (31) välissä on sama jokaisessa yksikössä kuin eri yksikköjen välissä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-20 nen laite, tunnettu siitä, että mainitut pintaa suurentavat elementit on muodostettu konvektioputkiin (31) kiinnitetyistä, näistä yleisesti säteittäisesti ulkonevasta tapeista (32).

8. Patenttivaatimusten 6 ja 7 mukainen vesiputki- . 25 kattila, tunnettu siitä, että jokaisessa konvek- tioputkessa (31) ainakin sen pituuden osia pitkin putken pituussuunnassa katsottuna mainittujen tappien (32) ulko-päät sijaitsevat ympäri piirretyn nelikulmion sivuja pitkin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen vesiputkikatti- la, tunnettu siitä, että jokaisessa konvektioput-kessa (31) on ympäri piirretyn nelikulmion kulmia kohti olevaan suuntaan suunnattuja tappeja (32'), joilla on suurempi pituus kuin niiden välissä sijaitsevilla tapeilla 35 (32"). 12 96357

10. Jonkin patenttivaatimuksista 7-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin osa mainituista tapeista (32) jokaisessa konvektioputkessa (31) on taivutettu sellaisella tavalla, että ne ulottuvat vinosti 5 putken yläpään suhteen olevassa suunnassa. it 13 96357