NO124541B

NO124541B -

Info

Publication number: NO124541B
Application number: NO16118866A
Authority: NO
Inventors: T Harmon
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1965-01-11
Filing date: 1966-01-10
Publication date: 1972-05-02
Also published as: GB1093804A; SE345464B; DK121976B; NL6600284A; NL148080B; DE1570485A1; BE674949A; BR6676354D0

Description

Varmeabsorberende dampkjelvegg. Heat-absorbing steam boiler wall.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved vegger i dampkjeler og lignende som innvendig er dekket med kjel-mediumførende rør. Ved slike ildstedvegger ligger rørene undertiden innenfor en indre tett platemantel, utenfor hvilken der er anordnet et isolasjonssjikt som på sin side er dekket med en ytre platemantel. Rørene som vanligvis er anordnet inntil hverandre med sine nedre ender utgående fra fordel-ingskassen, må anordnes tett inntil hverandre for at varmestrålingen på den indre platemantel ved hjelp av mellomrommene mellom rørene skal reduseres. Den tette anordning av rørene bevirker imidlertid en svekkelse av de fordelings- og samlekasser, hvortil rørene er fastsveiset og vanskelig-gjør fastsveisingen, særlig ved høye damp-trykk. The present invention relates to a device at the walls of steam boilers and the like which is internally covered with boiler medium-carrying pipes. In the case of such hearth walls, the pipes are sometimes located within an inner tight sheet jacket, outside of which there is an insulating layer which is in turn covered with an outer sheet jacket. The pipes, which are usually arranged next to each other with their lower ends emanating from the distribution box, must be arranged close to each other so that the heat radiation on the inner plate jacket by means of the spaces between the pipes is to be reduced. The tight arrangement of the pipes, however, causes a weakening of the distribution and collection boxes, to which the pipes are welded and makes welding difficult, especially at high steam pressures.

Særlig ved høy ildstedsbelastning må både rørene og den bak disse anordnede in-nermantel som begge opptar varmestråling fra flammene i ildstedet, bestå av høyver-dig materiale. Man har derfor gjort flere forsøk, dels for å oppnå en tett ildstedsvegg uten anvendelse av en indre platemantel, dels for å anordne rørene relativt glissent, idet hoveddelen av rommet mellom rørene fylles ut av i rørene festede finner, flenser eller lignende. Especially in the event of a high load on the hearth, both the pipes and the inner jacket arranged behind them, which both absorb heat radiation from the flames in the hearth, must consist of high-quality material. Several attempts have therefore been made, partly to achieve a tight hearth wall without the use of an inner sheet jacket, partly to arrange the pipes relatively smoothly, with the main part of the space between the pipes being filled in by fins, flanges or the like attached to the pipes.

Et meget gammelt forslag for en tett ildstedsvegg for dampkjeler går ut på å utføre denne av glissent anordnede rør, mellom hvilken der er innsatt plater, hvis langsgående kanter er fastsveiset til rør-ene. For at platenes varmeutvidelse i tverr-retningen skal lettes, er platene forsynt med buktninger eller lignende, hvis akser ligger parallelt med platenes lengderetning. Ved at disse plater ikke oppviste noe middel for opptagelse av varmeutvidelse i platenes lengderetning, ble varmespennin-gene så store at der oppsto brister i rørene ved sveiseskjøtene. Denne og lignende konstruksjoner er derfor forladt. A very old proposal for a tight hearth wall for steam boilers is to make this out of slidingly arranged pipes, between which plates are inserted, the longitudinal edges of which are welded to the pipes. In order to facilitate thermal expansion of the plates in the transverse direction, the plates are provided with bends or the like, the axes of which lie parallel to the longitudinal direction of the plates. Because these plates did not have any means of absorbing heat expansion in the longitudinal direction of the plates, the thermal stresses became so great that cracks occurred in the pipes at the welding joints. This and similar constructions have therefore been abandoned.

Der er i stedet blitt foreslått andre konstruksjoner. Fig. 1 viser således et snitt av en senere fremkommet, allerede kjent tett rørvegg for dampkjeleildsteder, som består av dampkjelemediumførende rør 11 som holdes i innbyrdes avstand av rundt-jern 12, som i hele sin lengde er fastsveiset ved rørene 11 ved sveisesømmer 13. For-delen ved denne konstruksjon er at veggen blir tett, men rørenes spredning er så ubetydelig at det som vinnes i det vesent-lige oppveies av sveiseomkostningene og prisen for rundtjernmaterialet. Other constructions have been proposed instead. Fig. 1 thus shows a section of a later developed, already known tight pipe wall for steam boiler hearths, which consists of steam boiler medium-carrying pipes 11 which are kept at a distance from each other by round iron 12, which is welded to the pipes 11 by welding seams 13 throughout its length. The advantage of this construction is that the wall is tight, but the spread of the pipes is so insignificant that what is gained is essentially offset by the welding costs and the price of the round iron material.

Fig. 2 og 3 viser i snitt og sett fra siden en del av en annen kjent rørvegg. Figs 2 and 3 show a section and side view of a part of another known pipe wall.

Ved denne utførelse er veggen ikke tett, men avstanden mellom tilstøtende rør 21 In this design, the wall is not tight, but the distance between adjacent pipes is 21

har kunnet økes vesentlig ved til rørene 21 ved hjelp av sveiser 23 forbundne flenser 22. Den fordel som vinnes ved rørenes relativt store spredning oppveies imidlertid helt eller for den største dels vedkommende av at fremstillingsomkostningene blir meget høye som følge av at et meget stort antall smale flenser (dvs. med liten utstrekning A i rørenes lengderetning) må fastsveises hver for seg ved de respektive rør, eller, hvis langsgående flenser fastsveises til rørene, må disse flenser sages opp med korte mellomrom slik at der dannes smale flenser. Årsaken til at dimensjonen has been able to be significantly increased by flanges 22 connected to the pipes 21 by means of welds 23. The advantage gained by the relatively large spread of the pipes is, however, completely or for the most part offset by the fact that the manufacturing costs become very high as a result of a very large number of narrow flanges (i.e. with a small extent A in the longitudinal direction of the pipes) must be welded separately to the respective pipes, or, if longitudinal flanges are welded to the pipes, these flanges must be sawn at short intervals so that narrow flanges are formed. The reason that the dimension

A må holdes liten, ligger hovedsakelig i flensenes 22 utvidelse i rørenes lengderetning. På grunn av flensenes 22 begrensede varmeavledning blir deres ytterpartier nemlig betydelig hetere enn deres indre deler og utvider seg derfor vesentlig mere enn de sistnevnte og det av dampkjeleme-diet avkjølede rør. Hvis derfor dimensjonen A gjøres altfor stor, opptrer der i det min-ste ved høyere ildstedsbelastninger, så store spenninger i fugen mellom flensen og røret, at sistnevnte sprekker. A must be kept small, lies mainly in the expansion of the flanges 22 in the longitudinal direction of the pipes. Due to the limited heat dissipation of the flanges 22, their outer parts become significantly hotter than their inner parts and therefore expand significantly more than the latter and the pipe cooled by the steam boiler medium. If, therefore, dimension A is made far too large, at least at higher hearth loads, such large stresses occur in the joint between the flange and the pipe that the latter cracks.

En annen kjent dampkjelevegg omfatter med innbyrdes mellomrom anordnede, dampkjelemedium førende rør, som er forsynt med flenser og en bakom rørene liggende plate med korrugering eller lignende, som består av sammensveisede platestyk-ker og er skilt fra rørene. Another known steam boiler wall comprises pipes arranged at intervals, steam boiler medium-conducting pipes, which are provided with flanges and a plate lying behind the pipes with corrugation or the like, which consists of welded together plate pieces and is separated from the pipes.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å skaffe en varmeabsorberende dampkjelevegg som omfatter flere med innbyrdes mellomrom anordnede, kjelemediumføren-de rør og mellom rørene anordnede langstrakte plater som langs sine motstøtende lengdekanter er fast forbundet med i en avstand lik platebredden fra hinannen liggende rør og som samtidig tjener som var-meoverføringselementer og tetningsorganer. The present invention aims to provide a heat-absorbing steam boiler wall which comprises several boiler medium-carrying tubes arranged at intervals and elongated plates arranged between the tubes which along their opposing longitudinal edges are firmly connected to pipes lying at a distance equal to the plate width from each other and which simultaneously serve as heat transfer elements and sealing means.

Hovedformålet med oppfinnelsen er derfor å kombinere de ovenfor beskrevne, kjente anordningers fordeler og samtidig eliminere de ulemper som hefter ved dem, for å tilveiebringe en tett og billig ildstedsvegg for dampkjeler og lignende, idet de kjelmediumførende rør dessuten sitter så glissent at man kan oppnå en lett og sikker fastsveisning av disse i samle- og fordel-ingskasser. The main purpose of the invention is therefore to combine the advantages of the above-described, known devices and at the same time to eliminate the disadvantages associated with them, in order to provide a tight and cheap hearth wall for steam boilers and the like, with the pipes carrying the boiler medium also sitting so loosely that you can achieve a easy and safe welding of these in collection and distribution boxes.

Dampkjele veggen ifølge oppfinnelsen utmerker seg i hovedsaken ved at platene har en betydelig stivhet i tverretningen og som i for seg kjent er forenet med rørene i hovedsaken langs diametralt mot hinannen liggende generatriser på de respektive rør, slik at varmespenninger som oppstår i platene på grunn av disses varmeutvidelse i platenes tverretning, hovedsakelig opptas ved elastisk deformasjon av rørene, og at platene er forsynt med en rekke fordypninger, utbuktninger, korrugeringer eller lignende, som er anordnet etter hinannen i vedkommende plates lengderetning og gir et midtre lengdesnitt gjennom platen av bølgeformet kontur og opptar varmespenninger som oppstår i platen som følge av dennes utvidelse i lengderetningen. The steam boiler wall according to the invention is distinguished mainly by the fact that the plates have a significant stiffness in the transverse direction and, as is known per se, are united with the pipes in the main part along diametrically opposed generatrices on the respective pipes, so that thermal stresses that arise in the plates due to their thermal expansion in the transverse direction of the plates, mainly taken up by elastic deformation of the tubes, and that the plates are provided with a series of depressions, bulges, corrugations or the like, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the plate in question and give a central longitudinal section through the plate of wavy contour and absorbs heat stresses that occur in the plate as a result of its expansion in the longitudinal direction.

Ved denne utformning oppnåes blant annet følgende fordeler: With this design, among other things, the following advantages are achieved:

1. Vanlige standardrør kan anvendes i stedet for med flenser forsynte spesialrør, hvilket innebærer en betydelig økonomisk og praktisk fordel. 2. Der kreves bare omtrent halvparten så meget materiale i de plater som sam-men med rørene danner veggen, sammen-lignet med den sist beskrevne, kjente konstruksjon. 3. Platene behøver ikke alene oppta hele varmeutvidelsen i retning loddrett på rørenes lengderetning, da rørene kan de-formeres og dermed oppta en del av varmeutvidelsen i veggen. 1. Ordinary standard pipes can be used instead of special pipes fitted with flanges, which entails a significant economic and practical advantage. 2. Only about half as much material is required in the plates which, together with the pipes, form the wall, compared to the last described, known construction. 3. The plates alone do not need to absorb the entire thermal expansion in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pipes, as the pipes can be deformed and thus absorb part of the thermal expansion in the wall.

Tegningene viser foruten de kjente ut-førelser ifølge fig. 1—3, et antall eksemp-ler på hvorledes oppfinnelsen kan realiseres i praksis. Fig. 4 viser, delvis i snitt, en første utførelse av oppfinnelsen, fig. 5 på sam-me måte som fig. 4 en modifisert utførelse og fig. 6, 7 og 8 to vertikalsnitt og et horisontalsnitt etter linjene henholdsvis VI— VI, VII—VII og VIII—VIII på fig. 4. Fig. 9, 10 og 11 viser analogt med fig. 6—8 to vertikalsnitt og et horisontalsnitt etter linjene henholdsvis IX—IX, X—X og XI— XI på fig. 5. Fig. 4 (se også fig. 8) viser to damp-kjelmediumførende rør 41, som er forbundet-over en tetningsskinne 42 som ved sine langsgående kanter er forenet med rørene 41 ved hjelp av sveisesømmer 43. Av hen-syn til at skinnene 42 ikke kjøles så effek-tivt som de av det varmeabsorberende dampkjelemedium gjennomstrømmede rør 41 er skinnene forsynt med utbuktninger 44 som opptar varmeutvidelsene som fremfor alt gjør seg gjeldende i rørenes 41 lengderetning. Utbutningene 44 er, som det best fremgår ved en betraktning av fig. 6 og 7, i hovedsaken trauformet og størst på midten, hvor kjølingen er minst og varmeutvidelsen således størst. Utbuktningene 44 kan være konvekse og/eller konkave inn mot ildstedet. The drawings show, in addition to the known designs according to fig. 1-3, a number of examples of how the invention can be realized in practice. Fig. 4 shows, partially in section, a first embodiment of the invention, fig. 5 in the same way as fig. 4 a modified embodiment and fig. 6, 7 and 8 two vertical sections and a horizontal section along the lines VI-VI, VII-VII and VIII-VIII respectively in fig. 4. Fig. 9, 10 and 11 show analogously to fig. 6-8 two vertical sections and a horizontal section along the lines IX—IX, X—X and XI—XI on fig. 5. Fig. 4 (see also Fig. 8) shows two steam-boiler medium-carrying pipes 41, which are connected over a sealing rail 42 which is joined at its longitudinal edges to the pipes 41 by means of welding seams 43. In view of the rails 42 are not cooled as effectively as the pipes 41 through which the heat-absorbing steam boiler medium flows, the rails are provided with bulges 44 which absorb the heat expansion which above all occurs in the longitudinal direction of the pipes 41. The yields 44 are, as can best be seen from a consideration of fig. 6 and 7, mainly trough-shaped and largest in the middle, where the cooling is the least and the heat expansion thus the greatest. The bulges 44 can be convex and/or concave towards the hearth.

Ved den på fig. 5, 9, 10 og 11 viste ut-førelse er de dampkjelemediumførende rør 51 ved sveisesømmer 53 forenet med tet-ningsskinner 52, slik at der fåes en tett vegg med forholdsvis glissent anordnede rør. Ved denne utførelse er de tidligere beskrevne utbuktninger 44 erstattet med korrugeringer 54, hvis åser strekker seg på tvers i forhold til skinnenes 52 lengderetning. At the one in fig. In the embodiment shown in 5, 9, 10 and 11, the steam boiler medium-carrying pipes 51 are united by welding seams 53 with sealing rails 52, so that a tight wall with relatively loosely arranged pipes is obtained. In this embodiment, the previously described bulges 44 are replaced with corrugations 54, the ridges of which extend transversely in relation to the longitudinal direction of the rails 52.

Utbuktningene 44 og korrugeringene 54 kan enten anordnes med jevndeling eller gruppevis. The protrusions 44 and the corrugations 54 can either be arranged evenly or in groups.

Claims

1. Heat-absorbing steam boiler wall comprising several boiler medium-carrying tubes arranged at intervals and elongated plates arranged between the tubes which along their opposite longitudinal edges are firmly connected to at a distance equal to the plate width from each other pipes and which at the same time serve as heat transfer elements and sealing means, characterized by that the plates have a significant stiffness in the transverse direction and, as is known in and of itself, are united with the tubes mainly along diametrically opposed generatrices on the respective tubes, so that thermal stresses that arise in the plates due to their thermal expansion in the transverse direction of the plates are mainly taken up by elastic deformation of the pipes, and that the plates are provided with a series of depressions, bulges, corrugations or the like which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the plate in question and provide a central longitudinal section through the plate of wave-shaped contour and absorb thermal stresses that arise in the plate as a result of a v its extension in the longitudinal direction.

2. Steam boiler wall according to claim 1, characterized in that the protrusions and/or depressions are mainly trough-shaped and oblong and have their largest extent approximately perpendicular to the longitudinal direction of the boiler medium-carrying pipes.

3. Steam boiler wall according to claim 1 or 2, characterized in that the protrusions are convex when viewed from the center of the hearth.

4. Steam boiler wall according to claim 1 or 2, characterized in that part of the protrusions are convex when viewed from the center of the hearth, while the others are concave when viewed from the center of the hearth.

5. Steam boiler wall according to claim 1, characterized in that the furrows of the corrugations extend mainly vertically on the tubes.

6. Steam boiler wall according to one or more of claims 1-4 or claim 5, characterized in that the bulges or corrugations are arranged with even divisions.