Dampfiiberhitzer für Gasturbinen und Dampferzeuger, bei welchen die Verbrennung des Brennstoff Luftgemisehes unter höherem als atmosphärischem Druck erfolgt. Gasturbinenanlagen sind meist mit Dampfanlagen verbunden, da man die zwecks Kühlung abzuführende Wärme zur Dampferzeugung verwendet und mit diesem Dampf zum Beispiel Hilfsmaschinen an treibt.
Es gibt fern-er auch reine Dampf erzeuger, bei denen die Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches in druckfesten Kammern unter höherem als atmosphäri schem Druck vor sich geht, wobei dieser Druck entweder durch einen Verdichter auf gleichbleibender Höhe gehalten oder durch Verpuffung .eines weniger vorverdichteten Breimstoffgemisches erzeugt wird. In all den erwähnten Fällen muss der erzeugte Dampf vor seiner Verwendung erhitzt werden.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist die besondere Ausbildung des Überhitzews derartiger Anlagen. Die Besonderheit dieses Überhitzers besteht darin, dass derselbe aus mehreren flachen Rohrbündeln zusammen- gesetzt ist, die die Verbrennungskammer wandartig in mehrere Räume aufteilen. Verbrennungskammern für den erwähnter. Zweck haben bekanntlich verhältnismässig grosse Abmessungen, so dass es schwierig wird, diese Kammern gleichmässig mit Brennstoff zu beschicken, und im Falle von Verpuffung gleichmässig auszuspülen und mit neuer Ladung zu versorgen.
Der in der Kammer eingebaute Überhitzer wird nun gemäss der Erfindung so geformt, dass er Scheidewände bildet, durch welche die Kam mer in mehrere kleinere Räume aufgeteilt und der Gasstrom geführt wird. Aus der einen grossen Kammer werden also praktisch mehrere kleinere, aber untereinander verbun dene Kammern, in denen sich, wegen ihrer Form und Abmessungen, die Ladung, Zün dung und Spülung beträchtlich leichter und betriebssicherer durchführen lässt als in einer einzigen grossen. Die Ausbildung des Rohrbündels als flache Wand ermöglicht auch eine allseitige, gleichmässige Bestrahlung der Rohre.
Abb. 1 zeigt den Aufriss, Abb. 2 den Querschnitt eines derartigen Überhitzers. Der Überhitzer besteht zum Beispiel aus fünf flachen Bündeln, die fünf Scheide wände bilden, durch die die Brennkammer 2 in fünf gleiche Räume aufgeteilt wird. Jedes Bündel besteht selbst wieder aus vier parallel geschalteten Röhren 3, die unter einander durch den Stern 4 verbunden sind. Der Dampfweg ist durch Pfeile angegeben.
Da das spezifische Volumen des Dampfes beim Eintritt kleiner ist als nach der Über hitzung am Austritt, so kann die Dampf eintrittsseite des Überhitzers einen kleineren Gesamtquerschnitt der Rohre haben als die Dampfaustrittsseite. Im vorliegenden Bei spiel sind auf Eintrittsseite zwei, auf Aus trittsseite aber drei Rohrbündel parallel ge schaltet. Jeder durch zwei Rohrbündel ab geteilte Raum wird, zum Beispiel bei Brenn kammern zu Verpuffungsgasturbinen oder Verpuffungsdampferzeugern, als selbständige Kammer betrachtet und mit eigener Brenn- stoffeinspritzvorrichtung, z. B. bei 5, und eigener Zündvorrichtung, zum Beispiel bei 6, versehen.
Die Form und die Abmessungen der kleinen, untereinander verbundenen Räume ermöglichen eine beträchtlich leich tere und betriebssicherere Ladung. Zündung und Spülung als eine einzige grosse Kam mer. Infolge der durch die Trennwände be wirkten Führung wird das Ausschieben der verbrannten Gase mit Spül- oder Ladeluft erleichtert und ein Vermischen von Abgasen mit frischer Luft weitgehend vermieden. Der Eintritt der Luft erfolgt bei 7 (durch ein Ventil, nicht gezeichnet). Der Austritt der Abgase kann sich irgendwo im kugel förmigen Deckel 8 befinden.
Wird in der Brennkammer das Brenn stoff-Luftgemisch nicht unter gleichbleiben dem Druck verbrannt, sondern verpufft, so ist die Temperatur der Gase im Innern der Kammer grossen Schwankungen unterwor fen, denn sie wechselt zwischen der niedrigen Temperatur der Spül- und Ladeluft, der sehr hohen Temperatur am Ende der Verpuffung un.d der allmählich abnehmenden Tempera tur während der Entspannung und Ent ladung der Verbrennungsprodukte. Diese Veränderlichkeit der Temperatur kommt je doch nur an der äussern Oberfläche der be strahlten Rohrwände zur Auswirkung; be reits einige Millimeter innerhalb der Rohr wand stellt sich eine gleichbleibende Mittel temperatur ein, deren Höhe von Zeit dauer und Stärke der Bestrahlung abhängt.
Wird die Wandstärke der Rohre entspre chend gross gemacht, so lässt sich erreichen, dass in .der Rohrmasse genügend Wärme bei genügend hoher Temperatur aufgespeichert wird, so dass die Wärmeabgabe nach dein Innern des Rohres, also an den zu über hitzenden Dampf, in gleichbleibendem Wär mestrom erfolgt. Im allgemeinen wird dies eine Rohrwa.ndstärke erfordern. die über die jenige, die aus Festigkeit bgründen erforder lich ist, hinausgeht.
Bei Brennkammern, bei denen das Brenn stoff-Luftgemisch nach dem Verpuffungs- verfahren verbrannt wird, zeigt sich auch, dass die mittleren Raumtemperaturen am Lufteintritt niedriger sind als am Abgas austritt, da. an letzterer Stelle meist noch heisse Abgase zurückbleiben. Es werden aus diesem Grunde die Überhitzerrohre mit. Vor teil in mehreren Gruppen von Überhitzer- rohren angeordnet, die so in die Brennkam mer eingebaut sind, dass die Gruppe auf der Dampfeintritfsseite in die Nähe des Luft einlassventils, die Gruppe aus der Dampf austrittsseite aber in .die Nähe des Abgas auslasses der Brennkammer zu liegen kommt.
In Abb. 3 ist ein. Beispiel eines solchen mehr teiligen Ü berhitzers im Aufriss, in Abb. 4 in Draufsicht dargestellt. Der Eintritt des Dampfes erfolgt durch den untern Teil der senkrechten Rohre 9 am Einlassende der Brennkammer; er strömt dann gleichzeitig in mehreren parallel geschalteten, je eine Gruppe bildenden, wagrechten Rohren<B>10</B> zum mittleren Rohr 11, und von hier durch ,je eine zweite Gruppe von Rohren 10 wieder zu den äussern Rohren 9 und so fort, bis das Ende der Brennkammer erreicht ist.
Durch die Zwischenwände 12 und 13, die in den Rohren 9 und 11 eingebaut sind, erfolgt die Ablenkung zu den wagrechten Überhitzerrohren. Sowohl um die Schweiss arbeit zu erleichtern, als auch um grössere Oberflächen bei geringen Rohrquerschnitten unterzubringen, sind die Rohre 10 flach gedrückt, wie es in Abb. 5 gezeigt ist.