PL27312B1 - Rurkowy ogrzewacz gazowy do otrzymywania gazów o wysokiej temperaturze. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy rurkowe¬ go ogrzewacza gazowego do otrzymywania gazów o wysokiej temperaturze.W tego rodzaju ogrzewaczach rurko¬ wych, w przypadku ogrzewania gazu, np. powietrza, do wysokich temperatur, np. po¬ nad 500°C, za pomoca gazów spalinowych, oplywajacych rurki ogrzewacza, te ostatnie nalezy wykonywac z materialów odpornych na wysokie temperatury. Gdy ze wzgledu na uzyskanie wiekszej sprawnosci nie sto¬ suje sie wcale sztucznego chlodzenia cze¬ sci ogrzewacza lub tylko czesciowe chlo¬ dzenie, to stosunkowo gorace narzady o- grzewacza, podtrzymujace np. rurki, scian¬ ki i t. d.f musza byc dostatecznie wytrzy¬ male, aby mogly przejmowac stosunkowo znaczne sily. Poniewaz jednak dopuszczal¬ ne naprezenia zarówno stali, jak i innych tworzyw specjalnych, stosowanych do bu¬ dowy ogrzewaczy, sa praktycznie bardzo male w temperaturach bliskich temperatu¬ ry 500°C i bardzo szybko zmniejszaja sie w temperaturach jeszcze wyzszych, przeto czesci podgrzewacza do podtrzymywania danych ciezarów wiazek rurkowych, mate¬ rialu izolacyjnego i t. d. wymagaja stosun¬ kowo duzo tworzywa do ich wykonania, tak iz koszty tego rodzaju ogrzewaczy sta¬ ja sie bardzo wysokie, a praca tych ogrze¬ waczy — nieekonomiczna.Dalsza trudnosc w budowie tego rodza¬ ju ogrzewaczy gazowych na wysokie tem¬ peratury polega na tym, ze zarówno na po-czatku okresu ogrzewania ogrzewaczy, jak równiez podczas ich normalnej pracy, al¬ bo tez podczas wahan obciazenia sa wywo¬ lywane wielkie róznice temperatur pomie¬ dzy poszczególnymi, czesto bardzo blisko polozonymi wzgledem siebie czesciami, wskutek czego zachodza wielkie róznice w rozszerzalnosci cieplnej tych czesci. Gdy o- grzewacze te posiadaja np. srodkowa ko¬ more ogniowa, to jej wnetrze jest bardzo gorace, natomiast czesci zewnetrzne tej ko¬ mory sa zimniej sze. Na skutek nieuniknio¬ nych wtedy rozszerzen cieplnych powstaja niepozadane naprezenia cieplne, które cze¬ sto wywoluja dodatkowe naprezenia w no¬ snych czesciach ogrzewaczy, i tak juz znacznie oslabionych przez wysokie tempe¬ ratury. Warunki pracy ogrzewaczy gazo¬ wych niechlodzonych sa pod tym wzgledem o wiele mniej korzystne, niz warunki pracy kotla parowego. W przypadku bowiem ko¬ tla parowego czynnikiem ogrzewanym jest np. woda, dla której przenoszenie ciepla jest znacznie lepsze, anizeli w przypadku ogrzewania gazu, tak iz w kotle parowym woda albo para stosunkowo silnie ochla¬ dza czesci ogrzane, zmniejszajac odpo¬ wiednio ich temperature.W ogrzewaczu gazowym wedlug wyna¬ lazku, w którym gaz jest ogrzewany do wy¬ sokich koncowych temperatur za pomoca gazów spalinowych, rurki ogrzewcze sa polozone dokola srodkowej osi komory o- gniowej w postaci wezownic o pionowych odcinkach i tylko na górnym koncu odcin¬ ki te sa wpuszczone do plyty nosnej z ma¬ terialu ognioodpornego. Ta plyta nosna jest wówczas ze swej strony zawieszona swobodnie za pomoca ciegien na zewnetrz¬ nym szkielecie nosnym ogrzewacza.W ogrzewaczu gazowym wedlug wyna¬ lazku rurki wezownic, podtrzymywane przez plyte nosna, moga rozszerzac sie swobodnie w dól, tak iz plyta nosna tych rurek, rozmieszczonych symetrycznie do¬ kola srodkowej osi komory ogniowej, nie jest narazona na dodatkowe naprezenia rozciagajace lub cisnace, wywolywane za¬ zwyczaj rozszerzeniem sie rurek. Równiez ciegna, laczace plyte nosna z zewnetrznym szkieletem nosnym, pracuja w tym przy¬ padku przewaznie na rozciaganie. Wskutek tego wszystkie te czesci wymagaja stosun¬ kowo malo tworzywa, ponadto zas czesci te tylko w nieznacznym stopniu sa poddawa¬ ne zginaniu. Szkielet nosny, podtrzymuja¬ cy wszystkie czesci wewnetrzne, znajduja¬ cy sie calkowicie poza obszarem wysokich temperatur i dlatego stosunkowo zimny, moze byc wykonany z mniej kosztownych tworzyw. W ten sposób w ogrzewaczu we¬ dlug wynalazku zastosowanie kosztownego ogniotrwalego materialu do czesci nosnych jest bardziej ograniczone, niz to ma miejsce w znanych ogrzewaczach tego rodzaju.Mozna osiagnac jeszcze w znaczniejszym stopniu oszczednosci na tworzywie, jezeli ciegna sa polaczone przegubowo z belkami zewnetrznego szkieletu nosnego, a poza tym, jezeli równiez izolacja, otaczajaca komore ogniowa wraz z otaczajacymi ja blachami oslonnymi, jest zawieszona na plycie nosnej.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania ogrzewacza wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przez gazowy ogrzewacz rurkowy wzdluz linii 7 — I na fig. 2, fig. 2 — poprzeczny prze¬ krój lewej polowy ogrzewacza wzdluz linii II —- II na fig. 1 oraz widok z góry prawej polowy ogrzewacza, a fig. 3 i 4 przedsta¬ wiaja w przekroju podluznym dwie rózne odmiany wykonania szczególów polacze¬ nia rurek z plyta nosna.Ogrzewacz gazowy, przedstawiony na rysunku, posiada srodkowa komore ognio¬ wa 1, w której umieszczona jest cylindrycz¬ na scianka przegrodowa 2, 3 do prowadze¬ nia gazów spalinowych. Posrodku dolnej czesci tej scianki jest umieszczony palnik 4. Komora ogniowa 1 jest otoczona scian¬ ka izolacyjna 5, wykonana w postaci cy- — 2 —lindra. Cylinder ten sklada sie z mieszani¬ ny welny zuzlowej, folii aluminiowej i wel¬ ny szklanej, umieszczonej pomiedzy po¬ wlokami blaszanymi 6. Cylindryczna scian¬ ka izolacyjna 5, 6 spoczywa na plycie pod¬ porowej 7, która lezy z kolei na fundamen¬ cie 8 ogrzewacza. W komorze ogniowej 1 umieszczono promieniowo dokola jej po¬ dluznej osi srodkowej wieksza liczbe rurek, z których kazda stanowi wezownice 9 o pionowych odcinkach i zagieciach luko¬ wych 12, laczacych te odcinki. Poszczegól¬ ne wezownice rurkowe 9 sa polaczone u do¬ lu ze wspólnym pierscieniowym przewo¬ dem rozdzielczym 10, do którego doprowa¬ dzany jest gaz ogrzewany, a u góry sa po¬ laczone ze wspólnym pierscieniowym przewodem zbiorczym 11 na gaz ogrzany, przy czym polaczenie z tym ostatnim prze¬ wodem jest wykonane za pomoca elastycz¬ nych luków 121. Pionowe odcinki oraz lu¬ kowe zagiecia, laczace te odcinki wezowni- cy, leza w plaszczyznie przechodzacej pro¬ mieniowo przez pionowa os srodkowej ko¬ mory 1. Wezownice rurkowe 9 sa tylko na górnym koncu pionowych odcinków wpu¬ szczone do plyty nosnej 13, która jest wy¬ konana z ogniotrwalego tworzywa o dosta¬ tecznej wytrzymalosci w tak wysokich tem¬ peraturach, jakie panuja w ogrzewaczu, np. ze stali chromoniklowej. Plyta nosna 13 jest z kolei zawieszona za pomoca cie¬ gien 14 na zewnetrznym szkielecie nosnym, który posiada dwie prostopadle wzgledem siebie belki 16 oraz umocowane na niej pierscienie nosne 15. Pierscienie te umozli¬ wiaja przegubowe polaczenie ciegien 14 z belkami 16. Pierscieniowy przewód zbior¬ czy 11 jest równiez zawieszony przegubo¬ wo za pomoca ciegien 17 na pierscieniu nosnym 18 przymocowanym do belek 16.Belki 16 zewnetrznego szkieletu nosnego spoczywaja na wspornikach 20, które u do¬ lu sa polaczone z plyta podporowa 7 za pomoca listw 21 i pierscieni usztywniaja¬ cych. Aby plyta nosna 13 mogla byc w ra¬ zie potrzeby naprezana równiez w kierun¬ ku promieniowym, jest ona jeszcze pola¬ czona przegubowo za pomoca srub nacia¬ gowych 23, umocowanych na wspornikach 20. Miedzy plyta nosna 13 i zewnetrznym szkieletem nosnym umieszczona jest dodat¬ kowa scianka izolacyjna 231.Podlegajacy ogrzewaniu gaz, zwlaszcza powietrze, doplywa przewodem 24 do przewodu rozdzielczego 10, a nastepnie z tego przewodu przeplywa do poszczegól¬ nych wezownic rurkowych 9 w kierunku strzalek A, po czym po ogrzaniu do wyma¬ ganej temperatury przeplywa do przewodu zbiorczego 11, z którego wreszcie wyplywa przewodem 25 do miejsca zuzytkowania.Gazy spalinowe, sluzace do ogrzewania ga¬ zu, przeplywajacego przez wezownice 9, przeplywaja w kierunku strzalek B przez komore ogniowa 1 i uchodza na zewnatrz z ogrzewacza kanalem 26. Wezownice rur¬ kowe 9, które, jak wspomniano, sa wpu¬ szczone do plyty nosnej 13 tylko na gór¬ nym koncu swych pionowych odcinków, moS3 po ogrzaniu rozszerzac sie bez prze¬ szkody w dól, tak iz w tym miejscu plyty nie wywoluja zadnych naprezen obnizaja¬ cych jej wytrzymalosc.Jak przedstawiono w przekroju na fig. 3 wpuszczanie pionowych odcinków we¬ zownic do plyty nosnej 13 moze byc usku¬ tecznione równiez w ten sposób, ze wkre¬ cone do plyty 13 tulejki 27 sa na swym górnym swobodnym koncu polaczone za po¬ moca spojenia 29 z odcinkiem rurowym 28, umieszczonym w tulejce z pewnym luzem (nie uwidocznionym na rysunku). W ten sposób nie ma potrzeby bezposredniego spawania cienkiej rurki z gruba plyta no¬ sna, co powodowaloby kurczenie sie i od¬ ksztalcanie tej plyty. Takie polaczenie jest ponadto elastyczne w pewnym stopniu, u- niemozliwiajac zakleszczanie sie rurki w plycie nosnej podczas ich rozszerzania sie pod dzialaniem ciepla.W odmianie polaczenia rurek z plyta, — 3 —przedstawionej na fig. 4, do cylindrycznego wydrazenia plyty nosnej 13 moga byc rów¬ niez wpuszczone tulejki 30, na górnym swo¬ bodnym koncu polaczone za pomoca spoje¬ nia 32 z odcinkiem rurowym 33. W razie potrzeby tulejka 30 moze byc jeszcze po¬ laczona dodatkowo z plyta 13 za pomoca punktowego spojenia 31. Ciezar odcinków rurowych czyni jednak najczesciej zby¬ tecznym nawet slabe polaczenie pomiedzy tulejka 30 i plyta nosna 13. Tego rodzaju polaczenia wedlug fig. 3 i 4 zapobiegaja równiez znaczniejszemu przeplywowi cie¬ pla z rurek do plyty nosnej.Zamiast cylindrycznej scianki izolacyj¬ nej 5, 6, otaczajacej komore ogniowa 1 i o- partej na dolnej plycie podporowej 7, moz¬ na równiez zastosowac scianke izolacyjna, zawieszona wraz z otaczajacymi je powlo¬ kami blaszanymi na plycie nosnej 13 we- zownic rurowych 9, tak iz ta scianka izo¬ lacyjna moze rozszerzac sie swobodnie nie w góre, jak w wykonaniu wedlug fig. 1, lecz w dól. Niekiedy moze byc korzystne wyko¬ nanie plyty nosnej nie z jednego kawalka, lecz z pewnej liczby wycinków.Rurkowe ogrzewacze gazowe opisanego wyzej rodzaju nadaja sie przede wszystkim do silowni cieplnych, w których gazowy czynnik roboczy, zwlaszcza zas powietrze, przeplywa stale w zamknietym obiegu, przy czym czynnik roboczy, ogrzany w rur¬ kowym ogrzewaczu gazowym przez ze¬ wnetrzne doprowadzenie ciepla, rozpreza sie przynajmniej w jednej turbinie, odda¬ jac jej pewna ilosc swego ciepla w celu wy¬ tworzenia mocy oddawanej przez turbine na zewnatrz, po czym zostaje ponownie sprezony przynajmniej w jednej sprezarce turbinowej do poczatkowego wysokiego ci¬ snienia. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Rurkowy ogrzewacz gazowy do o- trzymywania gazów o wysokiej temperatu¬ rze, w którym gaz, podlegajacy ogrzaniu, jest przetlaczany przymusowo przez rurki, znamienny tym, ze pionowe odcinki rurek poszczególnych wezownic (9), umieszczo¬ nych w srodkowej komorze ogniowej (1), sa rozmieszczone w promieniowych pla¬ szczyznach dokola pionowej osi tej komo¬ ry, górne zas konce tych odcinków sa wpu¬ szczone do plyty nosnej {13) z materialu ogniotrwalego, która za pomoca ciegien (14) jest zawieszona swobodnie na ze¬ wnetrznym szkielecie nosnym (16, 20).

2. Rurkowy ogrzewacz gazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ciegna (14) sa polaczone przegubowo z belkami (16) ze¬ wnetrznego szkieletu nosnego (16, 20).

3. Rurkowy ogrzewacz gazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zewnetrzna boczna scianka izolacyjna (5, 6), wykona¬ na w postaci cylindra o powlokach blasza¬ nych (6), miedzy którymi jest umieszczona masa izolacyjna (5), i otaczajaca komore o- gniowa (1), jest zawieszona na plycie no¬ snej (13).

4. Rurkowy ogrzewacz gazowy we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tym, ze górny koniec kazdej wezownicy rurkowej (9) po¬ siada lukowe zagiecie (121), którym przy¬ laczony jest do pierscieniowego przewodu zbiorczego (11), który z kolei jest zawie¬ szony przegubowo na belkach (16) ze¬ wnetrznego szkieletu nosnego (16, 20) za pomoca ciegien (17).

5. Rurkowy ogrzewacz gazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do plyty no¬ snej (13) wpuszczone sa tulejki rurowe (27 wzglednie 30), które sa sztywno pola¬ czone na górnym swobodnym koncu z od¬ cinkiem wezownicy rurkowej (28), przepu¬ szczonym przez te tulejke.

6. Rurkowy ogrzewacz gazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plyta nosna (13) sklada sie z kilku czesci. Aktiengesellschaft f ii r technische Studien. Zastepca: M. Skrzypkowska rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 27312. 23. 12! .13 14 ,12' 15 ,16^18 1/ X9 \$ Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. * PL