DE743581C

DE743581C - Rapid steam generator

Info

Publication number: DE743581C
Application number: DEL104188D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Hugo Lentz
Original assignee: E H HUGO LENTZ DR ING
Current assignee: E H HUGO LENTZ DR ING
Priority date: 1941-05-08
Filing date: 1941-05-08
Publication date: 1943-12-29

Description

Schnelldampferzeuger Die Erfindung bezieht sich auf Schnelldampferz.euger mit von innen beheizten rohrförmigen Elementen, die aus ineinandergestecj#[ten Röhren bestehen und an dem einen Ende .mit einer Brennkammer versehen und von d em Arbeitsmittel 'im Gegenstrom zu den Heizgasen .durchströmt sind. Sie besteht darin, daß die Brennkammer jedes Rohrelementes von einem Wasserv orwärmer umgeben ist, von dem das Arbeitsmittel nah dem Anderen Ende des Rohrelementes geleitet und dann bis 'zur Brennkammer zurückgeführt wird, um an der Brennkammer als überhitzter Dampf auszutreten.Schnelldampferzeuger The invention relates to Schnelldampferz.euger with tubular elements, heated from the inside, made up of tubes that are nested inside one another exist and at one end .mit a combustion chamber and of the working medium 'flowed through in countercurrent to the heating gases. It consists in the combustion chamber each pipe element is surrounded by a water heater from which the working fluid passed near the other end of the tubular element and then returned to the combustion chamber to exit the combustion chamber as superheated steam.

An sich sind Schnelldampferzeuger der eingangs erwähnten Art in mannigfachen Ausbildungen bekannt: Sie können aber nur schwer überhitzten Dampf erzeugen, da in den Rohrenden selbst meist noch Wasserteilchen in Dampf umgesetzt werden und die Länge der Rohrelemente aus baulichen Gründen beschränkt ist. Andererseits ist auch der Brennkammer solcher Schnelldampferzeuger besondere Sorgfalt zuzuwenden, wenn die Rohrelemente nicht durchbrennen sollen. Ordnet man, wie bekannt, eine besondere, mit feuerfestem Baustoff ausgekleidete Brennkammer an, so wird-die ganze Anordnung zu groß und schwer und eignet sich daher nicht zu ,dem für die Erfindung gedachten Zweck, nämlich zum Einbau in ortsbewegliche Anl a, en.As such, high-speed steam generators of the type mentioned at the beginning are in manifold Education known: But you can only generate superheated steam with difficulty, there in the pipe ends themselves mostly still water particles are converted into steam and the length of the pipe elements is limited for structural reasons. On the other hand is to pay special attention to the combustion chamber of such high-speed steam generators, if the pipe elements should not burn through. If, as is known, a special, If the combustion chamber is lined with refractory building material, then the whole arrangement becomes too big and heavy and is therefore not suitable for that intended for the invention Purpose, namely for installation in mobile systems.

Wird dagegen gemäß der Erfindung in dem die Brennkammer umschließenden Wasservorwärmer das Arbeitsmittel hocherhitzt, so kann es, wenn es beim anderen Ende des Rohrelementes eingeführt wird, sofort in Dampf umgesetzt werden. Allenfalls kann in dieses Rohrende noch ein Vorverdampfer eingesetzt sein. Die Wasservorwärmung in der Brennkammer und die Führung des vorgewärmten Wassers im Gegenstrom zu den Heizgasen ist bei Schnelldampferzehgern, die aus einer Rohrschlange bestehen, an sich bekannt. Die Anwendung dieser Anordnung bei den aus innen beheizten Rohrelementen bestehenden Schneildampferzeugern ermöglicht es, bei guter Kühlung der Brennkammer die ganze Länge des Rohrelementes für die stufenweise Erhitzung des Dampfes auszunutzen, der am Ende seines Weges gegebenenfalls auch noch zum Teil die Brennkammer umströmt und daher hochüberhitzt entnommen wird.In contrast, according to the invention, in which the combustion chamber is enclosed The water preheater heats up the working fluid, so it can, if it happens to the other The end of the pipe element is inserted, immediately converted into steam. At most A pre-evaporator can also be used in this end of the pipe. The water preheating in the combustion chamber and the guidance of the preheated water in countercurrent to the Heating gases are on in high-speed steamers, which consist of a coil of pipes known. The application of this arrangement to the tubular elements heated from the inside existing snow steam generators make it possible with good cooling of the combustion chamber to use the entire length of the pipe element for the step-by-step heating of the steam, which at the end of its path may also partially flow around the combustion chamber and is therefore withdrawn in a highly overheated state.

Sorgt man außerdem in bekannter Weise noch dafür, daß die Verbrennungsgase im Innern der Rohrelemente nicht ungehindert strömen, sondern so geführt werden, daß ihre Geschwindigkeit und ihr Druck möglichst gleich und dadurch die U-ärnieitbergan:gszahl e si-a auf der Anfangshöhe bleiben, so kann mit einem w-sentlich kürzeren Rohr die gleiche `@rärmeübertragung erreicht «-erdelf als mit einen eraden offenen Rohr.One also ensures in a known manner that the combustion gases in the Inside the pipe elements do not flow unhindered, but so be guided so that their speed and pressure are as equal as possible and thereby the U-ärnieitbergan: gszahl e si-a stay at the starting level, so can with a w-much shorter pipe achieves the same `` heat transfer '' -erdelf than with a straight open pipe.

Je nach der' geforderten Leistung könneq mehrere solcher Verdampfungs- und Überhitzungselement° gruppenweise vereinigt sein. Ein solcher Schtiellclampferzeuger nimmt, da er flach baut, äußerst wenig Raum ein und kann damit leicht in ortsbewegliche Anlagen eingebaut «-erden.Depending on the required performance, several such evaporation and overheating element ° be combined in groups. Such a shell clamp generator Since it is flat, it takes up very little space and can therefore be easily moved into a mobile one Systems installed «- earth.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausfü@rungsforineii des Gegenstandes der Eri-in.dung beispielsweise wiedergegeben. Bei den verschied@ncn Atisfiihrtuigsformen sind (.iie sich entsprechenden Teile finit den gleichen Bezugszeichen versehen.The drawing shows various designs for the item the Eri-in.dung for example reproduced. In the various forms of exercise are (.iie corresponding parts finitely given the same reference numerals.

Jedes Rohrelement besteht aus einem Innenrohr i und einen Außerirolir 2. Am vorderen Ende des Innenrohrs ist die Brennkainnier 3 <ungeordnet, an die ein Olbrenn.er .I angeschlossen ist, dein durch einen Stutzen 5 die erforderliche Brennluft zugeführt wird. Die Flammen bestreichen den vorderen Teil des Innenrohres, wobei die erzeugten Verbrennungsase nach dem Durchströmen des Innenrohres an dessen hinteren Ende austreten. In die Brennkainnier ist eine Kühlschlange 6 eingebaut, die den Verbrennungsraum umschließt. Dieser Kühlschlange wird durch ein Rohr; das Speisehasser zugeführt, das dann auf etwa Zoo= erhitzt durch ein Rohr S zu einem ;:in Ende des Rolireleinentes angeordneten Verteilrohr 9 geleitet wird. Von diesem Verteilrolir gelangt das hocherhitzte Wasser durch eine Öffnung io in .en eigentlichen Verdampfun@-srauin ii, in welchem sofort eine iTerdampfung des Wassers stattfindet. Die L"iinung io mündet in bekannter Weise schriig in den Ringraum ii ein, so daß dem .eintretenden Wasser und :dein sich bildenden Dampf von Anfang an eine spiralige Bewegung erteilt wird. Der Dampf wird dann im Gegenstrom zu den Heizgasen geführt und ,langt dadurch fortgesetzt in Zonen höherer Temperatur, um dann. in hochüberhitztem Zu-#Itande am vorderen Ende des Außenrohres durch ein Rohr t2 abgeführt zu werden.Each tube element consists of an inner tube i and an outer tube 2. At the front end of the inner tube, the Brennkainnier 3 <is disordered, to which an Olbrenn.er .I is connected, to which the required combustion air is supplied through a nozzle 5. The flames brush the front part of the inner tube, the combustion gases produced emerging after flowing through the inner tube at its rear end. A cooling coil 6 is built into the combustion chamber and encloses the combustion chamber. This cooling coil is through a pipe; hater the feed supplied, which is then heated to about Zoo = S through a pipe to a; is in the end of the Rolireleinentes arranged distribution pipe 9 routed. From this distribution roller, the highly heated water passes through an opening in the actual evaporation room, in which the water is immediately evaporated. The line io flows in a known manner into the annular space ii, so that the entering water and the steam that is formed are given a spiral movement from the start. The steam is then guided in countercurrent to the heating gases and reaches thus continued in zones of higher temperature, in order then to be discharged in a highly overheated supply at the front end of the outer tube through a tube t2.

Zur Unterstützung der Spiralbewegung des Dampfes sind zweckmäßig in dem Verdampfungsrauin ii in bekannter Weise schraubenförmige Leitbleche 13 eingebaut, deren Steigung, wie üblich, nach der Abzapfstelle des überhitzten Dampfes hin zunimmt. Hierdurch wird einerseits der Volumenzunahme (los Dampfes Rechnung getragen, andererseits der Dampfweg vergrößert und die Durchflußges,chwindigkeit möglichst ;gleichgehalten.To support the spiral movement of the steam, in the evaporation roughness ii installed in a known manner screw-shaped baffles 13, the slope of which, as usual, increases towards the point at which the superheated steam is drawn off. In this way, on the one hand, the increase in volume (los steam) is taken into account, on the other hand The steam path is increased and the flow rate is kept the same as possible.

In Fig. 2 und 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Schnelldampferzeugers veranschaulicht. In diesem Falle ist die Brenrikammer 3 in ihrem vorderen =Teil von einem Vorwärmer 6" umgeben, dem durch ein Rohr 7u Wasser zu- und durch ein Rohr 8" abgeführt wird. Das hintere Ende der Vcrbrennungskammer wird von dein abströmenden Dampf gekühlt, der auf diese Weise hoch überhitzt wird.In Fig. 2 and 3 is a modified embodiment of the rapid steam generator illustrated. In this case, the combustion chamber 3 is in its front part surrounded by a preheater 6 ″, to which water is supplied through a pipe 7u and through a pipe 8 "is discharged. The rear end of the combustion chamber is exposed to the outflow Steam cooled, which is highly superheated in this way.

Am hinteren Ende des Innenrohres ist ein Vorverdampfer eingebaut, der aus zwei ineinandergelagerten Rohren td. und 15 bestellt. Das aus dem Verteilrolir 9 durch eine Kanalöffnung io austretende, in dein Vorerwäriner b" hocherhitzte Arbeitsmittel wird dem Kanal zwischen dein äußeren Rohr 14 und dem inneren Rohr i zugeführt, den es im Gegenstrom zu den Heizgasen durchströmt. Am Ende dieses Kanals strömt der erzeugte Naßdampf durch das hier offene Rohrende i5 ab und gelaugt an dessen anderemEnde durch einen Kanal 16 nach dem Raum i i.. in wel-chem der Dampf durch schraubenförmige Leitflächen 13 mehrmals uni das Innenrohr i geführt nach und nach hochüberhitzt wird.A pre-evaporator is installed at the rear end of the inner tube, which is made up of two tubes td. And 15, one inside the other. The working medium exiting from the distributor 9 through a channel opening io and heated to the preheater b "is fed to the channel between the outer tube 14 and the inner tube i, through which it flows in countercurrent to the heating gases. The wet steam generated flows at the end of this channel through the pipe end i5, which is open here, and leached at the other end through a channel 16 to the space i i .. in which the steam is guided several times through helical guide surfaces 13 and the inner pipe i is gradually overheated.

Die Kanäle io und 16 sind hierbei in -Verbindungsstegen io" bzw. 16" angeordnet, so daß seitlich von ihnen Austrittsöffnungen 18 für den Abzug der Heizgase frei Bleiben (s. Fig. 5). The channels io and 16 are here arranged in connecting webs io "and 16", so that side of them exit openings 18 remain free for the withdrawal of the heating gases (see FIG. 5).

Zwischen dein Rolir i- und dein Innenrohr i sind zweckmäßig, wie bekannt, ebenfalls schraubenförmig verlaufende Leitfl:icli:-n 17 eingebaut, deren Steigung nach detn.Austrittsende abnimmt entsprechend dem mit zunelnnender Abkühlung kleiner werdenrien Volumen der Heizgase, so daß auch hier die Wärineübergangszalil denselben besten Wert beibehält.As is well known, between the Rolir i- and the inner pipe i, helical guide surfaces 17 are also installed, the slope of which decreases after the outlet end in accordance with the volume of the hot gases that decrease as the cooling increases, so that here too the Heat transition rate maintains the same best value.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können nteiirere solcher Doppelrohre nebeneinander angeordnet und zu einem Verdampfungselement vereinigt sein.As can be seen from FIG. 3, intermediate such double pipes be arranged next to each other and combined to form an evaporation element.

In Fig. d., 4" und 5 ist eine weitere allgeänderte Ausführungsform des Damzferzeugers dargestellt, wobei die Fig..Ia das rechte Ende des in Fig..l. dargestellten Dampferzeugers wiedergibt. Hierbei ist das Innenrohr in bekannter Weise schwach kegelig ausgrbilrI:t, =o daß sich der Z erdampfungsraunt entsprechend der Zunahme des Dampfvolumens er«-eitert. Am Ende des Innenrohres ist, wie bei dein vorbeschriebenen Ausführungsbei-:piel, ein Vorverdampfer 1d., 15 eingebaut, dessen äußeres Rohr 14 kegelig ausgebildet ist. so claß sich der Oberschnitt für die abströtnenden Heizgase nach dem Austrittsende Itiii verengert. In Fig.6 und 6" ist eine weitere Ausführungsform des Dampferzeugers im Längsschnitt dargestellt, wobei Fi:g.6a das rechte Ende des in Fig. 6 dargestellten Dampferzeugers wiedergibt. In diesem Falle ist der durch das Innenrohr i und das Außenrohr :2 gebildete Ringraum i i ,durch Einbau eines an sich bekannten konzentrisch angeordneten Rohres 20 in zwei Ringräume i 1Q und 11b unterteilt. Der Raum i i ist hierbei durch ein am Innenrohr i angebrachtes, mitDichtungsringen versehenes Gleitstück i9 abgeschlossen, das eine freie Ausdehnung des Innenrohres in Bezug auf das Außenrohr z:uläßt.In Fig. D., 4 "and 5 is a further general modified embodiment of the steam generator shown, the Fig..Ia the right end of the in Fig..l. shown steam generator reproduces. Here, the inner tube is known Wise slightly conical shape: t, = o that the evaporation brown is accordingly the increase in the volume of steam expands. At the end of the inner tube is like yours the above-described exemplary embodiment: piel, a pre-evaporator 1d., 15 built-in, its outer tube 14 is tapered. so the top cut is suitable for the exuding ones Heating gases narrowed after the outlet end Itiii. In Fig. 6 and 6 " another embodiment of the steam generator is shown in longitudinal section, FIG. 6 a showing the right end of the steam generator shown in FIG. 6. In this case, the annular space formed by the inner tube i and the outer tube: 2 is i i, by installing a known concentrically arranged tube 20 in two annular spaces i 1Q and 11b divided. The space i i is here by an on the inner tube i attached sliding piece provided with sealing rings i9, the one allows free expansion of the inner tube in relation to the outer tube.

Um das Rohr 2o in seiner konzentrischen Lage zu halten, sind am Umfange des Innenrohres i in bekannter Weise Drahtwindungen -i und am Umfange des Rohres 2o Drahtwindungen 22 angeschweißt. Diese Drahtwindungen dienen zugleich als Leitflächen zur schraubenförmigen Führung -des Dampfes. Das vordereEndedes inneren Ringraumes 11b steht mit der Dampfableitung 12 i.n, Verbindunjg.In order to keep the pipe 2o in its concentric position, the circumference of the inner tube i in a known manner wire turns -i and on the circumference of the tube 2o turns of wire 22 welded on. These wire windings also serve as guide surfaces for helical guidance of the steam. The leading end of the inner annulus 11b is connected to the vapor discharge line 12 i.n, connection.

Der äußere Ringraum i i" ist über die Dampfableitung 12 hinaus verlängert und wird von dem Außenrohr 2 und einem an dem Innenrohr i angesetzten, im Durchmesser größer gehaltenen Rohr i" begrenzt. Das Rohr ig schließt den Verbrennungsraum 3 ein. Am vorderen Ende des Ringraumes i i" ist die Speisewasserzuleitung 7 angeschlossen. Durch auf das Rohrstück i," in Schraubenwindungen mit zunehmender Steigung angeschweißten Draht 23 wird das Speisewasser in mehreren Windungen um den Verbrennungsraum 3 geführt, kühlt daher das Rohr I. und wird selbst stark erwärmt, um dann beim weiteren Durchströmen des Ringraumes i" zu verdampfen. Der erzeugte Dampf tritt am Ende des Rohres 2o in den inneren Ringraum i ib über, den er im Gegenstrom zu den Heizgasen durchströmt und als hochüberhitzter Dampf durch den Stutzen 12 verläßt. Durch diese Anordnung isst es möglich, die Länge der einzelnen Verdampfungselementewesentlich zu verkürzen.The outer annular space i i ″ is extended beyond the vapor discharge line 12 and is attached to the outer tube 2 and one on the inner tube i, in diameter The pipe i ″, which is kept larger, is limited. The pipe ig closes the combustion chamber 3 a. The feed water supply line 7 is connected to the front end of the annular space i i ". By being welded onto the pipe section i, "in screw turns with increasing pitch Wire 23 is the feed water in several turns around the combustion chamber 3, therefore cools the pipe I. and is itself strongly heated, in order to then flow through further of the annular space i "to evaporate. The generated steam occurs at the end of the tube 2o into the inner annular space i ib, through which it flows in countercurrent to the heating gases and leaves as highly superheated steam through the nozzle 12. Through this arrangement it is possible to shorten the length of the individual evaporation elements considerably.

Wie bereits erwähnt, können mehrere solcher Verdampfungselemente gruppenweise vereinigt sein. Die Fig. 7 bis 9 zeigen einen solchen ,gruppenweisen Zusammenschluß mehrerer Verdampfungselemente, deren Dampfräume durch Stutzen 24 untereinander in Verbindung stehen. Gemäß Fig. 8 und 9 können auch die Dampfräume einzelner der Verda:mpfungselemente einer Gruppe unter sich verbunden sein, was .das.Auswechseln und Ab- schalten einzelner Verdampfungselemente erleichtert.As already mentioned, several such evaporation elements can be combined in groups. FIGS. 7 to 9 show such a group-wise connection of several evaporation elements, the steam chambers of which are connected to one another by nozzles 24. According to FIGS. 8 and 9, the vapor spaces of individual vaporization elements in a group can also be connected to one another, which makes it easier to replace and switch off individual vaporization elements.

Selbstverständlich ist jedes Verdampfungselement durch Aufbringen. einer Wärmeschutzschicht gegen Wärmeverluste nach außen geschützt.It goes without saying that each evaporation element is by application. a heat protection layer protected against heat loss to the outside.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

High-speed steam generator i-it internally heated tubular elements, which consist of tubes plugged into one another and are provided with a combustion chamber at one end and are flowed through by your working medium in countercurrent to the heating gases, characterized in that the combustion chamber (3) of each tube element is provided with a water preheater (6, 6a): is surrounded by which the working medium is directed to the other end of the pipe element and then returned to the Brini: ikaminer, uni escaping from the combustion chamber as superheated steam. -. ' Rapid steam generator according to claim 1, characterized in that a pre-evaporator (14, 15) is built into the end of the pipe element, to which the working medium coming from the water pre-heater is fed.

3. Rapid steam generator according to claim I, - characterized in that the space (ii) enclosed by the inner tube (i) and the outer tube (2) is divided into two annular spaces (ii "and 11b) by a concentrically built-in intermediate tube (2o) is that the inner annular space (iil) forms the overheating, the outer annular space (iia) against the end of the roller to the pre-evaporator and the space in its extension, which encloses the combustion chamber (3) forms the water preheater. d. high-speed steam generator according to claim i, characterized in that several tubular elements lying next to one another have a common water preheater chamber, half of which surrounds the combustion chamber, and a common hot-steam collecting space, half of which surrounds the combustion chambers ... N r.242 5? 1, 352 910, 568 oo8; French patent step 373 701 -; British 6o35 igo3: U.S. Patents ..... - 662296, 859: 305, 1 425 629.