Röhrengaserhitzer zur Erzielung hoher Gastemperaturen. Die Erfindung betrifft einen Röhrengas erhitzer zur Erzielung hoher Gastempera turen.
Soll ein Gas, beispielsweise Luft, in Röh- renerhitzern durch die Röhren bestreichende Feuergase auf hohe Temperaturen, beispiels weise über 500 , erhitzt werden, so müssen für die Erhitzerbauteile hochhitzebeständige Baustoffe verwendet werden. Kann dabei aus Wirkungsgradrücksichten keine oder nur ungenügende künstliche Kühlung .der Bau teile vorgesehen werden, so haben die be- nötigten heissen Halteteile, z.
B. für die Röh ren, Wände und dergleichen, auch noch ver hältnismässig grosse Kräfte und Gewichte zu übertragen. Da jedoch die zulässigen Bean spruchungen sowohl dm Stähle als auch der übrigen Sonderbaustoffe, die für solche Er hitzer in Betracht kommen, bei Temperatu ren von 500 und darüber sehr rasch ab fallen, so ist daher zur Übertragung ge gebener Gewichte der Rohrbündel, des Iso liermaterials und dergleichen, viel Baustoff erforderlich, so dass die Baukosten ausser ordentlich hoch werden und damit der ganze Erhitzer unwirtschaftlich wird.
Eine weitere; nicht zu unterschätzende Schwierigkeit beim Bau von Gaserhitzern für hohe Gastemperaturen entsteht dadurch, dass in solchen Erhitzern sowohl am Beginn der Heizperiode wie auch während des nor malen Betriebes, oder dann bei Belastungs schwankungen, infolge der naturgemäss gro ssen Temperaturunterschiede zwischen einzel nen, oft benachbarten Teilen, grosse Unter schiede in den Wärmedehnungen auftreten. Weisem :die Erhitzer z.
B. einen zentralen Feuerraum auf, so ist das Innere dersel ben sehr heiss, während die äussern Teile kühler sind. Zufolge der in solchen Fällen unvermeidlichen Wärmedehnungen entstehen dann unerwünschte Wärmespannungen, wel che häufig grosse zusätzliche Beanspru chungen der bereits durch die Hitze ange strengten Bauteile zur Folge haben. Die Verhältnisse liegen in dieser Beziehung bei einem ungekühlten Gaserhitzer viel un günstiger als bei einem Dampferzeuger.
Bei tropfbaren Medien, also zum Beispiel Wasser, ist nämlich der Wärmeübergang bedeutend besser als bei einem Gas, so däss beispiels weise in einem Dampfkessel das Wasser oder der Dampf die beheizten Teile verhältnis mässig stark kühlt und dementsprechend die Temperaturen herabsetzt.
Um nun den gesteigerten Schwierigkeiten bei einem feuergasbeheizten Gaserhitzer für hohe Endgastemperaturen auf wirtschaftliche Art mit einem Mindestmass an Baustoffauf- wand begegnen zu können, sind bei einem solchen Erhitzer gemäss vorliegender Erfin dung die um einen zentralen Feuer- und Ab gaseraum gelegenen, je eine Schlange mit senkrechten Strängen bildenden Röhren um die Axe dieses Raumes angeordnet und ledig lich am obern Ende der Stränge in eine Trag platte aus feuerbeständigem Material einge lassen. Diese Tragplatte ist dann ihrerseits durch Zugstangen an einem äussern Tragge rüst frei beweglich aufgehängt.
Bei einem Gaserhitzer nach der Erfin dung können sich die schlangenförmigen Röhren, welche im wesentlichen von der Tragplatte getragen werden, ungehindert nach unten ausdehnen, so dass sich Wärme dehnungen dieser Rohre frei auswirken kön nen. Infolgedessen ist die Tragplatte für die asymmetrisch im Feuerraum angeordneten Röhren keinen grossen Zug- oder Druckbean spruchungen ausgesetzt. Auch die die Trag platte mit dem äussern Traggertist verbinden den Zugstangen sind lediglich auf Zug bean sprucht.
Folglich benötigen alle diese Teile relativ wenig Baustoff, wobei dieser zudem keine oder nur unwesentliche Biegungsbean- spruchungen übertragen muss. Das ganze ausserhalb des Bereiches hoher Temperaturen liegende und daher verhältnismässig kühle Traggerüst, welches sämtliche innern Teile trägt, braucht nicht aus teuren Sonderbau stoffen hergestellt zu werden. Somit ist bei der vorliegenden Erhitzerbauart der Auf wand an teurem, hitzebeständigem Tragmate rial auf ein Mindestmass beschränkt.
Diese Vorteile lassen sich in noch ausgeprägterem Masse erreichen, wenn in zweckmässiger Weise die Zugstangen mit Balken des äussern Traggerüstes gelenkig verbunden und ferner auch die den Feuer- und Abgaseraum um gebende Isolierung samt den letztere umhül lenden Mantelblechen an der Tragplatte auf gehängt werden.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes in vereinfachter Darstel lungsweise veranschaulicht. Es ist: Fig. 1 ein senkrechter Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 durch den Röhrengas erhitzer; Fig. 2 zeigt in der linken Hälfte einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und in der rechten Hälfte eine Draufsicht auf den Erhitzer; Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen einer Einzelheit im Schnitt.
Der gezeigte Gaserhitzer weist einen zen tralen Feuer- und Abgasraum 1 auf, in den ein als Leitvorrichtung für die Feuergase dienender, zylindrischer Blechkörper 2, 3 ein gebaut ist. Im untern Teil dieses Körpers ist ein Brenner 4 angeordnet. Der Feuer- und Abgaseraum 1 ist von einer als zylindrischer Körper ausgebildeten Isolierung 5 umgeben, die aus zwischen Mantelblechen 6 verstauter Schlackenwolle, Aluminiumfolie, Glaswolle, oder dergleichen bestehen kann. Der zylin drische Körper 5, 6 ruht auf einer Stützplatte 7, die ihrerseits auf dem Fundament 8 des Erhitzers aufliegt.
Im Feuer- und Abgase raum 1 sind strahlenförmig um dessen Axe eine grosse Anzahl von Röhren 9 angeordnet, von denen jede eine Schlange mit senkrech ten Strängen und diese verbindenden Um lenkbogen 12 bildet. Die verschiedenen. Rohr schlangen 9 sind unten an eine gemeinsame, ringförmige Verteilleitung 10 für das zu er hitzende Gas und oben an eine gemeinsame, ringförmige Sammelleitung 11 für das er- bitzte Gas angeschlossen, wobei der An schluss an letztere je über einen elastischen Bogen 12' erfolgt.
Die geraden Stränge und die diese verbindenden Umlenkbogen einer Schlange liegen praktisch in einer Ebene, die zur Axe des zentralen Raumes 1 radial verläuft. Die Rohrschlangen 9 sind lediglich am obern Ende ihrer senkrechten Stränge in eine Tragplatte 13 eingelassen, die aus einem feuerbeständigen, auch bei den in Betracht kommenden hohen Temperaturen noch genü gende Festigkeit aufweisenden Baustoff, zum Beispiel Chromnickelstahl, besteht. Die Trag platte 13 ist ihrerseits durch Zugstangen 14 an einem äussern Traggerüst aufgehängt, das zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Balken 16, sowie an diesen befestigte Trag ringe 15 aufweist.
Die letzteren ermöglichen eine gelenkige Verbindung der Zugstangen 1.4 mit den Balken 16. Die ringförmige Sammelleitung 11 ist ebenfalls durch Zug stangen 17 an einem Tragring 18 der Balken 16 gelenkig aufgehängt. Die Balken 16 des Traggerüstes ruhen auf Stützen 20, die un ten durch an der Stützplatte 7 befestigte La schen 21 und ferner durch Versteifungsringe 22 untereinander verbunden sind. Um die Tragplatte 13, wenn erforderlich, auch in radialer Richtung zu spannen, ist sie noch gelenkig mit Spannschrauben 23 verbunden, die an den Stützen 20 befestigt sind. Zwi schen der Tragplatte 13 und dem äussern Traggerüst ist eine weitere Isolierung 231 vorgesehen.
Das zu erhitzende Gas, vorzugsweise Luft, strömt durch eine Leitung 24 der Ver- teilleitung 10 zu und dann aus dieser in die verschiedenen Rohrschlangen 9, die es in Richtung der Pfeile A durchströmt, um, nachdem es auf den erforderlichen Grad er hitzt worden ist, in die. Sammelleitung 11 zu strömen, aus der es schliesslich durch die Lei tung 25 nach der Verwendungsstelle gelangt. Die zum Erhitzen des die Schlangen 9 durch- str ömenden Gases dienenden Feuergase be wegen sieh in Richtung der Pfeile ss durch den Feuer- und Abgaseraum 1 und strömen durch den Kanal 26 aus dem Erhitzer aus.
Die Rohrschlangen 9, welche, wie erwähnt, nur am obern Ende ihrer senkrechten Stränge in die Tragplatte 13 eingelassen sind; können sich beim Erwärmen ungehindert nach unten ausdehnen, so dass sie in dieser Platte keine die Festigkeit der letzteren ge fährdenden Spannungen erzeugen.
Wie in Fig: 3 gezeigt, kann das Ein lassen der senkrechten Stränge der Schlangen in die Tragplatten 13 auch so erfolgen, da.ss in letztere Rohrnippel 27 eingeschraubt und diese an ihrem obern, freien Ende mit einem durch den betreffenden Nippel mit etwas Spiel (nicht gezeichnet) gesteckten Rohr strang 28 durch eine Verschweissung 29 fest verbunden werden. Dadurch wird erreicht, dass nicht ein dünnes Rohr mit der dicken Tragplatte unmittelbar zu verschweissen ist, leas ein Verziehen der letzteren zur Folge hätte.
Diese Verbindung ist zudem elastisch und verhindert ein Zwängen zwischen Rohr und Platte bei Wärmedehnungen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann in zylin drische Ausnehmungen der Tragplatte 13 auch je ein Nippel 30 eingesetzt und am obern, freien Ende durch eine Schweissung 32 mit einem Rohrstrang 33 verbunden wer den. Der Nippel wird, wenn nötig, noch durch eine Punktschweissung 31 mit der Platte 13 leicht verbunden.
Das Gewicht der Rohrstränge wird jedoch in den meisten Fäl len selbst eine schwache Verbindung zwi schen Nippel und Tragplatte überflüssig machen. Die Verbindungsaxten nach Fig. 3 und 4 unterbinden auch einen grösseren Wärmestrom zwischen Tragplatte und Röh ren.
Anstatt die den Feuer- und Abgaseraum umgebende zylindrische Isolierung auf der untern Stützplatte aufliegen zu lassen, kann. sie auch samt den sie umhüllenden Mantel blechen an der Tragplatte für die Rohr schlangen aufgehängt werden, so dass sie sich dann nicht, wie in Fig. 1 gezeigt, frei nach oben, sondern frei nach unten ausdehnen kann. Unter Umständen kann es von Vorteil sein, die Tragplatte nicht aus einem einzigen Stück, sondern aus einer Anzahl Segmente herzustellen.
Röhrengaserhitzer der beschriebenen Bau art sind vor allem geeignet, um in Wärme- kraftanlagen angewendet zu werden, in wel chen ein gasförmiges Arbeitsmittel, vorzugs weise Luft, dauernd einen geschlossenen Kreislauf beschreibt, wobei das in einem Röhrengaserhitzer durch äussere Wärmezu fuhr erhitzte Arbeitsmittel unter äusserer Leistungsabgabe in mindestens einer Turbine expandiert und hierauf in mindestens einem Turboverdichter wieder auf höheren Druck gebracht wird.
Die Erfindung lässt sich bei jeder Grund- rissform des Erhitzers, Feuerraumes und der Tragplatte für die Röhren anwenden.
Ferner spielt es für deren Anwendung keine Rolle, in welcher Richtung das zu er hitzende Gas, durch die Röhren strömt oder wie letztere von den: Feuergasen umspült werden.