Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2568
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_218492.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=218492&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB218492A
[]
Усовершенствования в области паровых котлов и связанные с ними вопросы. Чикаго, округ Кук, штат
Иллинойс. Соединенные Штаты Америки, являясь гражданином Соединенных Штатов Америки, настоящим
заявляем, что данное изобретение имеет следующий характер: данное изобретение относится к
усовершенствованию парогенераторных установок и преследует своей целью создание нескольких
усовершенствованных типов котлов для таких установок. Описанные ниже усовершенствования приводят к
тому, что в некоторых случаях конструкция котлов представляется совершенно новой по своим
характеристикам, в то время как в других случаях усовершенствования могут быть применены к любому
известному типу котлов, пригодных для наземного или морского применения. В частности, целью настоящего
изобретения можно считать обеспечение более эффективного сгорания топлива в топке, цилиндрической
топке или подобном устройстве котла, сопровождаемое улучшенной циркуляцией воды внутри котла, что
позволяет повысить производительность, эффективность, безопасность и долговечность как самого котла, так
и его топки или цилиндрической топки.
В британской патентной заявке №. Паровозный котел снабжен топкой, имеющей в себе нижнюю заднюю
часть, образующую единую камеру сгорания, и верхнюю переднюю часть, которая разделена на множество
каналов для сгорания одним или несколькими вертикальными элементами циркуляции воды, образующими
одну или несколько стенок или перегородок, которые под действием тепла обеспечивают поток воды из части
котла, расположенной ниже дымоходов, в часть, расположенную выше верхней плиты топки. В
предпочтительной конструкции вышеупомянутого элемента циркуляции воды предусмотрена часть впускного
патрубка, открывающаяся в цилиндр котла под дымоходами, и часть корпуса, имеющая приблизительно
треугольную форму, открывающаяся через верхнюю обшивку топки. Одной из целей настоящего изобретения
является применение одного или нескольких вертикальных элементов циркуляции воды, предпочтительно
имеющих аналогичную или, в некоторых случаях, идентичную конструкцию описанным и
проиллюстрированным в вышеупомянутой патентной заявке, к любому известному типу котлов, пригодных
для наземного и/или морского применения.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение улучшенной циркуляции воды,
включающей средства, позволяющие создать дополнительную циркуляцию для облегчения нормальной
циркуляции воды через котел. В целом, наиболее целесообразным будет использование элементов
циркуляции воды, имеющих преимущественно треугольную форму, как, например, в вышеупомянутой
патентной заявке; однако следует понимать, что элементы циркуляции воды, используемые в соответствии с
настоящим изобретением, могут иметь любую желаемую форму или конфигурацию, например, в некоторых
случаях могут использоваться элементы циркуляции воды, имеющие четырехугольную, прямоугольную или
трапециевидную форму. В настоящем изобретении основная функция, а именно пропаривание воды,
выполняется в условиях, допускающих свободное высвобождение пара и приводящих к быстрому движению
заключенной в нем воды. Во всех случаях один или несколько элементов, испаряющих и циркулирующих
воду, расположены вертикально на пути потока продуктов сгорания таким образом, чтобы разделить ту часть
дымохода, камеры сгорания, топки или подобного сооружения, содержащую этот элемент или элементы, на
множество каналов или камер сгорания.
Элементы, разделяющие топочную камеру и пространство для сгорания пара, в основном являются
излучающими теплопоглотителями и эффективны, поскольку не подавляют сгорание топливных газов. Кроме
того, каждый элемент имеет уплощенную форму, так что площадь его поверхности, подверженная
воздействию продуктов сгорания, чрезвычайно велика по сравнению с его объемом. Предпочтительно нижняя
часть или весь элемент изготавливается из цельного листа металла, сложенного сам на себя, после того, как
он был вырезан до формы, необходимой для изготовления горловины или впускной части, а также основной
части корпуса. В случае крупных элементов целесообразно изготавливать их из множества наложенных друг
на друга секций, сваренных или скрепленных заклепками. При реализации данного изобретения в одном из
удобных способов, применяемом к котлу типа «Scotch Marine» или аналогичному, котел снабжен увеличенной
топкой или топками для размещения в них одного или нескольких вертикальных элементов циркуляции воды,
то есть котел, воплощающий данное изобретение, будет снабжен топкой или топками, которые значительно
превышают по вместимости или диаметру те, которые обычно используются в котлах этого типа, и имеют
аналогичные внешние размеры.
Там, где это возможно, печь или печи снабжены гофрированной поверхностью обычным способом, и каждый
элемент циркуляции воды устанавливается в ней таким образом, чтобы он располагался в вертикальной
плоскости, практически параллельной продольной оси котла. Впускная или горловина каждого элемента
предпочтительно соединена с подходящим отверстием, образованным в нижней части задней стенки печи, а
верхняя или продольно вытянутая часть элемента снабжена и сообщается с горизонтальной камерой или
барабанной частью, расположенной в верхней части печи и также предназначенной для сообщения с
водяным пространством котла. В определенных обстоятельствах предполагается, что впускная или горловина
может быть выгодно изогнута или иным образом сформирована, сконструирована или расположена таким
образом, чтобы вода, поступающая в циркуляционный элемент, текла под углом к плоскости корпуса
элемента. При желании, впускной или горловой патрубок может быть соединен с подходящим отверстием,
образованным по периметру печи.
Согласно другому способу применения этих элементов в судовом котле, один или несколько элементов могут
быть расположены и установлены в топке таким образом, что входная или горловина соединена с
подходящим отверстием, образованным по периметру топки в точке, расположенной около ее дна и рядом с
загрузочным отверстием, причем наклонная балочная часть элемента в этом случае служит диагональной
распоркой между верхней задней частью топки и ее нижней передней частью. Что касается передней панели
топки, следует отметить, что она может представлять собой переднее водяное пространство или опору котла,
содержащую топочную дверцу, или же вся передняя часть топки может быть открытой, за исключением
случаев, когда ее внешний конец заполнен подходящим огнем. или двери. Верхняя камера или барабанная
часть элемента может, если это целесообразно, быть выполнена таким образом, чтобы простираться вдоль
его Для очистки и осмотра камеры могут быть предусмотрены соответствующие средства. При желании
верхняя камера может быть в некоторых случаях удалена, а верхняя часть элемента соединена
непосредственно с подходящим соединением или отверстиями в крыше топки или в верхней части периферии
печи.
Согласно другому удобному способу, применяемому к котлу типа Scorch Marine или аналогичному, в камере
сгорания или камерах топки (топок) устанавливается один или несколько элементов циркуляции воды. Эти
элементы расположены таким образом, чтобы соединить отверстие или отверстия в крыше каждой
вертикальной камеры сгорания с отверстием или отверстиями в боковых стенках или, что еще лучше, в полу
этой камеры. Согласно другому удобному способу реализации изобретения, котел типа «Скотч Марин» или
подобный ему изготавливается или конструируется с передним выступом, выступающим за нижнюю часть
передней панели котла и образующим крышу для большой нагревательной камеры, предназначенной для
размещения одной или нескольких топок или решеток. При такой конструкции внутри печи или печей
устанавливается один или несколько элементов циркуляции воды, имеющих треугольную или
четырехугольную форму. Предпочтительно эти элементы имеют трапециевидную форму, то есть они имеют
форму, включающую основную часть, имеющую преимущественно треугольную форму, увенчанную основной
частью, имеющей преимущественно прямоугольную форму.
Впускные или горловины элементов могут быть соединены непосредственно с отверстиями, образованными в
нижней части передней панели первоначального котла, или же они могут быть соединены с трубами,
ведущими к отверстию или отверстиям, образованным в боковой части котла. Передняя часть или камера
может занимать всю высоту котла или только часть его общей высоты. В случаях, когда удлинитель
предназначен для установки на всю высоту или почти на всю высоту котла, предпочтительно увеличить длину
верхних труб котла таким образом, чтобы они проходили от воздухозаборника, расположенного на передней
стенке удлинителя котла, до камеры сгорания, расположенной рядом с задней частью самого котла, то есть
эти удлиненные трубы будут располагаться над одной или несколькими топками или колосниковыми
решетками, расположенными внутри переднего удлинителя или камеры. Также предпочтительно, чтобы
водное пространство, расположенное в верхней части пристройки, было снабжено отверстием или
отверстиями, образованными в его нижней части, к которым подключен(ы) указанный(е) циркуляционный(е)
элемент(ы) с целью обеспечения их сообщения с указанным водным пространством.
С другой стороны, если передняя часть котла предназначена для того, чтобы занимать лишь часть его полной
высоты, предпочтительно, чтобы верхние части элементов были снабжены их концы примыкают к котлу и к
водяному пространству этого котла. Согласно другому варианту изобретения, сконструирован котел,
имеющий нижний горизонтальный водонапорный барабан или барабаны и верхний горизонтальный
водонапорный и/или паровой барабан или барабаны. Каждая пара барабанов (один верхний и один нижний)
соединена известным способом множеством прямых или изогнутых трубок, расположенных в вертикальных
плоскостях, перпендикулярных осям барабанов. Верхние барабаны сконструированы таким образом, что они
имеют большую длину, чем нижние барабаны, а нижняя часть каждого верхнего барабана соединена с одним
из нижних барабанов одним или несколькими усовершенствованными элементами циркуляции воды,
представляющими собой корпус треугольной формы. При желании треугольная часть корпуса может быть
увенчана практически прямоугольной частью корпуса.
Колосниковая решетка расположена под элементами циркуляции воды, и продукты сгорания циркулируют
вокруг указанных элементов и трубок. Каждый циркуляционный элемент представляет собой вертикальную
перегородку, расположенную в верхней части камеры печи. Вместо того чтобы делать верхние барабаны
длиннее нижних, все барабаны могут быть сконструированы таким образом, чтобы они имели практически
одинаковую длину, а верхняя часть каждого элемента циркуляции воды могла быть соединена с трубой или
камерой, сообщающейся с верхним барабаном любым подходящим способом. Как правило, в случаях, когда
имеется несколько элементов циркуляции воды, верхние трубы или камеры этих элементов отделены друг от
друга и каждая снабжена средствами, обеспечивающими их сообщение с верхними барабанами. Следует,
однако, понимать, что эти трубы или камеры при желании могут быть снабжены средствами, позволяющими
осуществлять межтрубное сообщение, например, могут быть предусмотрены трубопроводы или подобные
устройства, позволяющие воде и/или пару перетекать из одной трубы в другую, минуя сначала верхний
барабан или барабаны.
Аналогичным образом, при желании, могут быть предусмотрены средства для пропуска воды и/или пара из
одного барабана в другой. Согласно другому модифицированному варианту, предусмотрен дополнительный
элемент циркуляции воды, расположенный между каждой парой смежных элементов циркуляции воды,
соединяющих верхний и нижний барабаны. Каждый из этих дополнительных элементов снабжен в своей
верхней части трубой или камерой, диаметр которой меньше диаметра соседних барабанов. Каждый
дополнительный элемент также снабжен парой трубопроводов, обеспечивающих его связь с каждым из
непосредственно прилегающих верхних барабанов. При сборке каждого дополнительного элемента в котле он
располагается таким образом, что продольная ось его верхней трубы находится ниже уровня осей верхних
барабанов, а размещение верхних труб как можно ближе к верхним барабанам позволяет получить очень
компактный котел с чрезвычайно большой нагревательной поверхностью. В определенных обстоятельствах
может оказаться целесообразным заменить нижние или верхние барабаны одной камерой или резервуаром.
Кроме того, при желании оба комплекта барабанов могут быть заменены верхней и нижней камерами или
резервуарами. Согласно другому варианту изобретения, котел имеет верхний горизонтальный барабан,
снабженный рядом горизонтальных труб или вспомогательных барабанов, расположенных таким образом, что
их оси перпендикулярны оси основного или верхнего барабана. Нижняя часть котла снабжена одним или
несколькими барабанами или коллекторами, которые соединены с верхним барабаном рядом изогнутых или
прямых водотрубных труб, которые могут быть вертикальными или наклонными. Каждый горизонтальный
вспомогательный барабан соединен с нижним барабаном или коллектором посредством элемента
циркуляции воды любой утвержденной формы или конфигурации, предпочтительно трапециевидной или
другой четырехугольной формы. снабжен дополнительными верхним и нижним барабанами, соединенными
водопроводными трубами любым подходящим образом, причем указанные дополнительные барабаны
расположены таким образом, что их оси параллельны оси основного или верхнего барабана. В качестве
альтернативы, нижний барабан или барабаны могут быть полностью заменены коллектором или
коллекторами, соединенными водопроводными трубами с основным верхним барабаном и с верхним
коллектором или коллекторами, которые, в свою очередь, соединены с указанным основным барабаном.
При реализации изобретения другим удобным способом, применяемым к котлам типа Бабкока и Уилкокса или
аналогичным, котел снабжен дополнительной нагревательной камерой, имеющей в себе множество
вспомогательных барабанов, расположенных рядом с верхним горизонтальным паровым и водяным
барабаном и сообщающихся с ним. Эти вспомогательные барабаны расположены таким образом, что их оси
параллельны или совпадают с осями основного горизонтального парового и водяного барабана, и соединены
вертикальными элементами циркуляции воды любой желаемой конфигурации с отверстием или отверстиями,
образованными в нижней части коллектора и рядом с ней, которая сообщается с грязевым коллектором. При
необходимости впускные или горловины элементов могут быть соединены с отверстиями, образованными в
самом грязевом коллекторе. Колосниковая решетка расположена внутри указанного пристройки и под
элементами циркуляции воды. В тех случаях, когда имеющаяся площадь не позволяет установить боковое
расширение или дополнительную отопительную камеру в котле, один или несколько усовершенствованных
элементов циркуляции воды могут быть установлены в котле под обычными водотрубными трубами.
Например, при применении изобретения таким образом к котлам. Например, самые нижние наклонные
водопроводные трубы могут быть выполнены таким образом, что каждая из них снабжена подвесным
элементом циркуляции воды, включающим корпус треугольной формы. Предпочтительно, чтобы каждый
элемент в своей самой нижней части, примыкающей к вершине треугольника, имел отверстия,
обеспечивающие его сообщение с поперечным горизонтальным барабаном, который при желании может
заменить обычный грязеуловитель, предусмотренный в котлах этого типа. Вместо того чтобы делать нижние
водотрубные трубы снабженными подвесными элементами для циркуляции воды, основные коллекторы котла
могут быть соединены в своих самых нижних точках или рядом с ними множеством труб или барабанов
большего диаметра, чем водотрубные трубы, причем указанные трубы или барабаны большего диаметра
сконструированы таким образом, что каждая из них снабжена подвесным элементом для циркуляции воды,
выполненным заодно с ними. Согласно другому способу установки одного или нескольких элементов
циркуляции воды в котле типа Бабкока и Уилкокса, каждый элемент выполнен таким образом, что он включает
в себя верхнюю барабанную часть, снабженную свисающей частью корпуса любой желаемой формы,
заканчивающуюся впускным или горловиной, которая соединена с самим обычным грязеуловителем или с
трубой или трубами, сообщающимися с указанным грязеуловителем.
Верхняя часть барабана может иметь меньшую длину, чем наклонные трубы, и предпочтительно
располагается под трубами так, чтобы ее ось была параллельна осям указанных труб. Каждая верхняя часть
барабана в своей передней части приклепана или иным образом соединена со вспомогательным коллектором
или коллекторами, отходящими от верхнего основного коллектора или коллекторов и сообщающимися с ними.
Рассмотрим далее случай, когда площадь помещения ограничена, и предполагается использование котлов
вертикального водотрубного типа, состоящих из одной или нескольких пар верхних и нижних горизонтальных
барабанов, соединенных множеством изогнутых или прямых труб. В этом случае будет целесообразно
оснастить каждый нижний барабан одним или несколькими элементами циркуляции воды, сообщающимися с
ним и свисающими с него таким образом, чтобы образовать перегородку или перегородки в верхней части
топочной камеры. Для обеспечения свободного отвода пара целесообразно также соединить каждый нижний
горизонтальный барабан с верхним барабаном одним или несколькими трубопроводами, поперечное сечение
которых превышает площадь трубок.
Каждый элемент циркуляции воды может быть снабжен корпусом в форме треугольника и соединен на своем
входном конце с горизонтальным поперечным барабаном, расположенным рядом с дном печи и снабженным
трубопроводом, сообщающимся с одним или несколькими верхними барабанами. Горизонтальный
поперечный барабан предпочтительно располагается вне основной конструкции котла и может также
выполнять функцию обычного барабана для сбора грязи. Настоящее изобретение может быть применено к
котлу типа Стирлинга или аналогичному — с помощью одного или нескольких элементов циркуляции воды,
представляющих собой верхний горизонтальный барабан, имеющий корпусную часть, имеющую
преимущественно четырехугольную или треугольную форму, свисающую с него и сообщающуюся с ним. Один
или несколько из этих элементов барабана соединены с верхним паровым или водяным барабаном котла
таким образом, что их ось или оси параллельны, выровнены или перпендикулярны оси указанного парового
барабана, а входная или горловина каждого элемента соединена с соответствующим отверстием или
отверстиями, образованными в нижнем водяном барабане котла.
Каждый элемент циркуляции воды обеспечивает дополнительное средство циркуляции воды и предназначен
для образования перегородки, разделяющей верхнюю часть камеры печи на множество отсеков. Из
вышеизложенного становится очевидно, что изобретение может быть применено практически к любому
известному типу котлов, включая, помимо уже рассмотренных, водотрубные котлы типов Хайне, Никлауссе,
Июрр, Вейр и Ярроу. Что касается применения изобретения к жаротрубным котлам, следует отметить, что
котел может быть сконструирован с одним или несколькими вертикальными элементами циркуляции воды и
резервуаром для воды, перфорированным множеством вертикальных жаротруб, расположенных над
колосниковой решеткой и на пути продуктов сгорания, поступающих в воздухозаборник или дымоход.
Предпочтительно, чтобы резервуар для воды имел цилиндрическую форму и был расположен вертикально
вдоль своей оси. Каждый циркуляционный элемент предпочтительно сконструирован таким образом, что он
включает в себя верхнюю и нижнюю горизонтальные трубы или барабаны, соединенные корпусом, имеющим
преимущественно прямоугольную форму.
При использовании нескольких элементов предпочтительно располагать их рядом друг с другом или
параллельно друг другу таким образом, чтобы они выступали из боковой стенки резервуара в горизонтальном
направлении. Элементы выполнены таким образом, что их высота практически равна высоте резервуара для
воды, а их верхний и нижний барабаны соединены с соответствующими отверстиями, образованными по
периметру резервуара для воды рядом с его верхним и нижним торцами соответственно. Концы барабанов
циркуляционного элемента, удаленные от резервуара с водой, предпочтительно выступают наружу котла и
могут быть снабжены любыми подходящими средствами для осмотра и очистки указанных барабанов. По
ширине циркуляционные элементы предпочтительно занимают всю ширину той части дымохода, в которой
они расположены. Конструкция дымоходов и относительное расположение циркуляционных элементов и
резервуара для воды таковы, что продукты сгорания, выходящие из колосниковой решетки или топки, сначала
соприкасаются с нижними частями циркуляционных элементов, а затем, поднявшись по той части дымохода, в
которой расположены элементы, проходят вниз по периметру резервуара для воды к нижней части
вертикальных жаровых труб.
Затем эти продукты проходят вверх по вертикальным трубам к водозаборному отверстию или дымоходу. Из
вышеизложенного становится очевидно, что циркулирующая вода будет подниматься вверх через элемент
или элементы и опускаться вниз через резервуар для воды к входному отверстию элемента. Для отвода пара,
образующегося в котле, в водонагревательный бак может быть встроен трубопровод, сообщающийся с
отверстием по периметру бака над верхним горизонтальным барабаном или барабанами нагревательного
элемента (элементов). Усовершенствования в области паровых котлов и связанные с ними вопросы. Я,
гражданин Соединенных Штатов Америки, проживающий по адресу: Саут-Дирборн-стрит, город Чикаго, округ
Кулл, штат Иллинойс, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляю о характере данного изобретения и
о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к усовершенствованиям парогенераторных установок и имеет своей целью
создание нескольких усовершенствованных типов котлов для таких установок.
Описанные ниже усовершенствования в некоторых случаях приводят к созданию котлов, конструкция которых
представляется совершенно новой по своим характеристикам, в то время как в других случаях
усовершенствования могут быть применены к любым известным типам котлов, пригодных для наземного или
морского применения. Более конкретно, можно сказать, что объектом настоящего изобретения является...
топка или аналогичное устройство, дополненное улучшенной циркуляцией воды внутри котла, что позволяет
повысить производительность, эффективность, безопасность и долговечность как самого котла, так и топки. В
британской патентной заявке № 137093 описан и заявлен локомотивный котел, снабженный топкой, имеющей
в себе нижнюю заднюю часть, образующую единую камеру сгорания, и верхнюю переднюю часть, которая
разделена на множество каналов сгорания одним или несколькими вертикальными элементами циркуляции
воды, образующими одну или несколько стенок или перегородок, которые под действием тепла обеспечивают
поток воды из части котла ниже дымоходов в часть над верхней плитой топки.
В предпочтительной конструкции вышеупомянутого элемента циркуляции воды предусмотрена часть
впускного патрубка, открывающаяся в ствол или горловину котла под дымоходами, и часть корпуса, имеющая
приблизительно треугольную форму, открывающаяся через верхнюю пластину топки. Следует отметить, что я
не заявляю здесь никаких прав на то, что описано или заявлено в ранее выданной британской патентной
заявке № 137093. Одной из целей настоящего изобретения является применение одного или нескольких
вертикальных элементов циркуляции воды, предпочтительно имеющих аналогичную или, в некоторых
случаях, идентичную конструкцию описанным и проиллюстрированным в вышеупомянутой патентной заявке, к
известным типам котлов, пригодных для наземного и/или морского применения. Еще одной целью настоящего
изобретения является создание улучшенной системы циркуляции воды, включающей средства,
обеспечивающие дополнительную циркуляцию для облегчения нормальной циркуляции воды через котел.
Ранее предлагалось использовать в парогенераторах теплопоглощающие элементы, которые разделяют
топки, камеры сгорания, дымоходы и тому подобное и имеют большие теплопоглощающие поверхности по
отношению к их площади поперечного сечения. Некоторые иллюстрированные примеры этих ранее
предложенных решений можно найти, например, в патентных заявках № 10646 от 1884 года, № 5268 от 1891
года и № 13423 от 1912 года. Настоящее изобретение в общих чертах заключается в применении к камере
сгорания, топке или подобным устройствам парогенераторов, за исключением локомотивных,
вспомогательного нагревательного элемента, имеющего большую нагревательную поверхность относительно
площади поперечного сечения, при этом указанный элемент имеет входную часть, ведущую вверх к части
большей распределенной площади, и предназначен для вертикального разделения камеры, в которой он
расположен, на множество вертикальных каналов, и обеспечения дополнительной циркуляции в генераторе.
Расширение входного участка до части большей распределенной площади обусловлено тем, что общие
размеры поперечного сечения элемента или элементов установки увеличиваются по мере продвижения
элемента или элементов вверх от входной зоны, и это увеличение может продолжаться до выходного
отверстия, или может возникнуть последующее ограничение на выходе.
Указанная дополнительная циркуляция и существующая циркуляция в генераторе образуют два окольных
пути, следующих по общей траектории на некотором участке своей протяженности. Описанная здесь
дополнительная циркуляция является характерной чертой парогенераторов, описанных ниже, и там, где в
описании соответствующих генераторов упоминается дополнительная циркуляция, следует понимать, что эта
циркуляция обладает указанной характеристикой. Как видно из чертежей, вспомогательные нагревательные
элементы, изображенные на каждом из рисунков, имеют большую нагревательную поверхность относительно
площади поперечного сечения и имеют в нижней части входное отверстие, ведущее вверх к участку с
большей площадью распределения тепла. Вспомогательные нагревательные элементы вертикально
разделяют камеры, в которых они расположены, на множество вертикальных каналов и обеспечивают проход
для дополнительной циркуляции, упомянутой выше. Изобретение также включает в себя парогенераторную
установку, описанную в предыдущем абзаце, в которой части, разделяющие камеру сгорания и
циркулирующую воду, и теплопоглощающие части имеют меньшую площадь теплопоглощения, чем сам
генератор.
Изобретение также заключается в парогенераторной установке, описанной в двух предыдущих абзацах, в
которой парогенератор расположен над камерой сгорания и получает горячие газы сверху. Изобретение также
представляет собой парогенераторную установку, описанную в предыдущем абзаце, в которой парогенератор
включает в себя множество вертикальных секций, расположенных рядом друг с другом и над камерой
сгорания. Изобретение также заключается в парогенераторной установке, описанной в четырех предыдущих
параграфах, в которой части, циркулирующие воду и поглощающие тепло, представляют собой вертикальные
группы трубок, расположенных относительно друг друга таким образом, что площадь поверхности всего
агрегата чрезвычайно велика по сравнению с его объемом, и тем самым существенно разделяет камеру
сгорания на множество вертикальных каналов. Изобретение также заключается в парогенераторной
установке, описанной в пяти предыдущих параграфах, в которой части, циркулирующие воду и поглощающие
тепло, расположены внутри камеры сгорания таким образом, что пламя в ней разделено практически по всей
высоте указанной камеры и позволяет пламени подниматься к ее вершине.
Изобретение также заключается в усовершенствованных парогенераторных установках, в основном
описанных ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. В целом, наиболее целесообразным будет
использование элементов циркуляции воды, имеющих преимущественно треугольную форму, как указано в
вышеупомянутой патентной заявке; однако следует понимать, что элементы циркуляции воды, используемые
в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь любую желаемую форму или конфигурацию,
например, в некоторых случаях они могут иметь четырехугольную, прямоугольную или трапециевидную
форму. Кроме того, указанные элементы циркуляции воды могут представлять собой ряд трубок,
расположенных относительно друг друга таким образом, что площадь поверхности всего узла в целом
чрезвычайно велика по сравнению с его объемом, как будет объяснено далее на примере элементов
циркуляции воды, изготовленных из листовой стали. В настоящем изобретении основная функция, а именно
пропаривание воды, выполняется в условиях, допускающих свободное высвобождение пара и приводящих к
быстрому движению заключенной в нем воды.
Элементы для продувки и циркуляции воды расположены вертикально на пути потока продуктов горения
таким образом, чтобы разделить ту часть камеры сгорания, печи или подобного устройства, которая содержит
этот элемент или элементы, на множество каналов или камер сгорания. Элементы, разделяющие топочную
камеру и пространство для сгорания воды и пара, в первую очередь являются поглотителями лучистого тепла
и эффективны, поскольку не подавляют сгорание топливных газов. Кроме того, каждый цельный элемент
имеет большую площадь поверхности, подверженную воздействию продуктов сгорания, по сравнению со
своим объемом. Предпочтительно нижняя или выпуклая часть, или весь элемент целиком, изготавливается из
цельного листа металла, сложенного сам на себя после того, как он был вырезан до формы, необходимой для
изготовления горловины или впускной части, а также основной части корпуса. В случае крупных элементов
целесообразно изготавливать их из множества наложенных друг на друга секций, сваренных или скрепленных
заклепками.
В моем изобретении предпринята попытка гармонизировать оптимальные условия для практически
бездымного сгорания топлива с «длинными названиями» с оптимальными условиями для
высокоэффективной передачи тепла к котловой воде, включая быструю циркуляцию последней; и в целом
увеличить производительность и эффективность таких котлов, относительно уменьшить их размеры и
стоимость, сделать их более безопасными, простыми в обслуживании, более долговечными и более быстро и
надежно реагирующими на изменяющиеся температуры в топке и скорости сгорания. С учетом этих и других
целей мое изобретение обеспечивает котел с расположенной под ним камерой сгорания или топочной
камерой такой высоты, которая позволяет пламени такого топлива подниматься до практически полной
зрелости до того, как газы покинут камеру сгорания, обеспечивая тем самым наиболее полное и эффективное
сгорание топлива с любой желаемой скоростью; и одновременно мое изобретение обеспечивает
эффективную и максимальную передачу тепла к котловой воде через минимальное количество
нагревательных элементов или поверхностей котла и без использования аномально высоких температур в
топочной камере, что достигается путем оперативного разделения котла на две секции, выполняющие
существенно различные функции: первая секция непосредственно поглощает лучистое тепло сгорания внутри
камеры сгорания и включает в себя дополнительные элементы котла указанного типа, которые находятся
внутри указанной камеры и имеют такое ограниченное количество, форму и расположение, что значительно
разделяют тело пламени и представляют собой значительные поверхности для него, и при этом
предотвращают преждевременное затухание пламени, в то время как другая секция котла предназначена для
поглощения тепла сгоревших и негорящих газов из камеры сгорания.
В соответствии с такой концепцией, нагревательные элементы, расположенные внутри камеры сгорания,
имеют ограниченное количество и небольшую площадь, но при этом полностью способны поглощать
практически все тепловое излучение огня. Принимая большую часть тепла в таком состоянии, становится
возможным обеспечить повышение эффективности и паропроизводительности или, без потери
эффективности, значительно уменьшить общую площадь нагрева котла по сравнению с существующими
котлами и количеством горелок для топлива. Действие воды и пара в дополнительной циркуляции в
элементах, поглощающих лучистое тепло, вызывает четкую и быструю циркуляцию воды по всему котлу; не
только в элементах, поглощающих лучистое тепло, но и на всех поверхностях котла, предназначенных для
поглощения тепла конвекцией, тем самым повышая эффективность этих поверхностей и позволяя
относительно уменьшить их площадь или получить большее количество пара.
Активная циркуляция котловой воды, помимо прочего, повышает долговечность всего котла и снижает
затраты на его техническое обслуживание. Теперь должно быть очевидно, что мое изобретение использует
тот факт, что по отношению к данной теплопоглощающей поверхности лучистое тепло во много раз более
доступно и эффективно, чем тепло несветящихся горячих газов; тепло горящих газов передается в
соответствии с законами света, в то время как фактический контакт с поверхностью необходим для передачи
тепла от просто горячих газов. — Когда принимаются такие меры предосторожности против охлаждения
горящих газов при контакте с холодными поверхностями, тепло, излучаемое горящими газами, принимается
соседними поверхностями котла без существенного снижения температуры пламени и без нарушения
химического соединения и самовоспламенения постоянно подаваемых горючих материалов. Таким образом,
представляется, что благодаря моему изобретению большая часть тепла, содержащегося в топливе, может
передаваться котловой воде через элементы, поглощающие лучистое тепло, или водотоки относительно
небольшой протяженности; сохранение остаточного тепла сгорания будет осуществляться за счет более
обширных дополнительных поверхностей котла.
Вышеизложенное утверждение о практически полном отсутствии снижения температуры пламени не следует
путать с уменьшением толщины пламени, которое, конечно же, уменьшается к вершине, то есть по мере
приближения процесса горения к зрелости. Газы, образующиеся в результате практически полного сгорания,
как показано здесь, имеют более высокую температуру, чем газы, образующиеся в результате подавленного и
неполного сгорания, и, при одинаковом объеме, содержат большее количество доступного тепла. Тепло
выделяется только при сгорании, а подавленное сгорание неизбежно не позволяет высвободить всё тепло
топлива. Исходя из этих фактов, становится очевидным, что остаточные негорючие газы из камеры сгорания
котла, воплощающего мое изобретение, должны поступать в секцию конвективного теплообмена котла при
более высоких температурах, чем обычно; и что термический КПД этой секции котла значительно
повышается, что, в свою очередь, позволяет сравнительно уменьшить общую площадь, поглощающую тепло,
или, наоборот, получить от нее больше пара.
Вышеизложенные утверждения применимы ко всем видам топлива с длительным временем горения, поэтому
я обращаю здесь внимание на особенность моего изобретения, которая имеет особое отношение к топливу,
содержащему золу. По-видимому, благодаря моему изобретению становится возможным в полной мере
использовать тепло многих таких видов топлива, работая в печи при температурах, фактически ниже точки
плавления или шлакообразования золы. Поскольку этот метод позволяет сделать это без ущерба для
описанного процесса устойчивого горения. В качестве стандартной процедуры я рекомендую обеспечить в
камере сгорания несколько большую поглощающую поверхность, чем это фактически необходимо для
поглощения всего лучистого тепла от огня. Расчеты следуют общеизвестным правилам; стоимость
дополнительной поверхности незначительна, а избыточная поверхность становится заменой сокращенного
временного элемента, который входит в процесс принудительного сгорания топлива при более высокой
температуре, что позволяет избежать чрезмерно быстрого сгорания, которое привело бы к плавлению золы и
образованию клинкера или отложению шлака на нагревательных поверхностях котла.
В пояснении этих утверждений следует отметить, что, поскольку степень сгорания одинакова в обоих случаях,
при низкой температуре выделяется одинаковое количество тепла, как и при высокой, причем более быстрая
передача тепла является преимуществом последнего. Поскольку теперь нет недостатка в поглощающей
тепло поверхности, непосредственно прилегающей к разделенному на секции текущему пламену в камере
сгорания, ускоренное сгорание больше не требуется ради увеличения мощности котла, и, при необходимости,
можно проводить активное сгорание при температурах, которые предотвращают образование шлака из золы
топлива и при этом обеспечивают полное рекуперацию тепла в описанных секциях котла. Начиная с
известной температуры в топке непосредственно над колосниковой решеткой или другим источником огня,
температура снижается по мере приближения к верхней части камеры сгорания, и оптимальной практикой
является проектирование камеры сгорания и распределения в ней теплопоглощающих элементов таким
образом, чтобы газы, которые гаснут в процессе сгорания и излучают свою долю тепла, обычно поступали в
секцию конвективного тепла котла при соответствующих температурах, без попыток пропускать в эту секцию
горящие газы или газы, температура которых значительно превышает температуру воспламенения горючих
материалов в нижней части камеры; таким образом обеспечивается максимальная эффективность.
В этих новых и благоприятных условиях, по-видимому, необходимость в чрезмерно высоких температурах в
печи больше не существует, и, как правило, фактор температуры в печи следует рассматривать только в
отношении желаемой скорости сгорания в камере сгорания заданного размера, а также с учетом
теплоизоляционных и термостойких свойств стенок камеры сгорания. Все описанные теплопоглощающие
элементы и поверхности, очевидно, получают тепло за счет конвекции, но для ясности я не учитывал
значения конвекции в относительно небольшой секции котла, отвечающей за лучистое тепло. Для того чтобы
стало понятно, как реализовать изобретение на практике, мы обратимся к прилагаемым чертежам, которые
схематически иллюстрируют ряд различных вариантов осуществления изобретения, указывающих на
широкую область его применения как в новых, так и в старых конструкциях или типах генераторов и установок
с целью повышения мощности и эффективности существующих генераторов.
На рисунке 1 представлен вертикальный продольный разрез парогенератора морского типа «Скотч»,
модифицированного в соответствии с моим изобретением. Рисунок 1а представляет собой вертикальное
поперечное сечение по линии А-А на рисунке 1. На рисунке 2 показан альтернативный вариант расположения
модификаций, изображенных на рисунке 1, и показано, как барабанная часть элемента (при наличии
гофрирования) может быть удлинена на переднем конце для облегчения очистки. Рисунок 2а представляет
собой поперечное сечение по линии B B на рисунке . На рисунках с 3 по 6 изображен модифицированный
генератор типа обратной трубки, в котором вышеупомянутые элементы циркуляции воды представляют собой
ряд плотно расположенных трубчатых элементов. Рисунки 7 и 7а представляют собой вертикальные
продольные изображения. Судовые парогенераторы, имеющие циркуляционный элемент, расположенный в
камере сгорания. На рисунке 7b представлен поперечный разрез, сделанный примерно На рисунке 8 показана
дальнейшая модификация парогенератора типа «шотландский морской» или с возвратной трубой,
выполненная в соответствии с данным изобретением. На рисунке 9 представлен боковой вид парогенератора,
имеющего паровой и водяной барабаны, соединенные множеством трубок и снабженного элементом
циркуляции воды, имеющим преимущественно трехугольную форму.
Альтернативный вариант элемента, имеющего преимущественно треугольную форму и увенчанного
преимущественно прямоугольной частью корпуса, показан пунктирными линиями. Рисунок 9a представляет
собой поперечное сечение относительно линии D-D на рисунке 9, рисунки 10 и 11 иллюстрируют другие
формы парогенераторов с барабаном и водотрубными теплообменниками, модифицированные в
соответствии с данным изобретением. На рисунке 12 изображен барабанный генератор с водотрубной
системой, имеющий вспомогательный барабан, расположенный перпендикулярно основным барабанам,
причем указанный вспомогательный барабан снабжен элементом циркуляции воды в соответствии с данным
изобретением. На рисунке 13 показано применение изобретения к парогенераторам типа Бабкока и Уилкокса,
в которых предусмотрены вспомогательные барабаны с элементами циркуляции воды, расположенными на
них. Рисунок 13а представляет собой часть поперечного сечения по линии E Ė на рисунке 13. На рисунке 14
изображен котел компании Babcock and Wilcox, модифицированный в соответствии с данным изобретением.
На рисунке 15 показано еще одно применение изобретения к котлам водотрубного типа.
На рисунке 16 показан боковой вид другого типа парогенератора водотрубного типа, воплощающего данное
изобретение, при этом боковая стенка отсутствует. Рисунок 17 представляет собой детальный разрез по
линии 6 6 рисунка 16. На рисунке 18 представлен поперечный разрез, иллюстрирующий трубчатый коллектор,
специально предназначенный для основного изобретения. На рисунке 19 показано дальнейшее применение
изобретения к водотрубному котлу. Рисунок 19а представляет собой поперечное сечение на линии. На
рисунке 20 показана еще одна модификация изобретения, в которой секция лучистого тепла котла включает в
себя множество водоохлаждаемых стенок, скрепленных болтами. На рисунке 21 показан вид спереди
генератора, изображенного на рисунке 20, с одним Рисунок 20. Рисунок 22 представляет собой вертикальный
разрез на Котел типа I с конусообразным корпусом, имеющий секцию лучистого теплообмена с большей
теплопоглощающей способностью, чем показано на рисунках 20 и 21. Рисунок 23 представляет собой вид
спереди, взятый из рисунка 22, причем одна половина расположена вертикально. На рисунке 24 в разрезе
показано применение изобретения к вертикальному жаротрубному котлу; а на рисунке 24а представлено
поперечное сечение по линии G-G на рисунке 24.
Для парогенераторов и настроек, подобных показанным на рисунках 3–6 и 16–18, котлы "для того, чтобы
можно было идентифицировать котлы этого типа, и в то же время указать, что секция конвективного тепла
непосредственно накладывается на секцию лучистого тепла и камеру сгорания, содержащую последнюю.
(См., например, рисунок 19.) Котлы, в которых конвекционная тепловая секция лишь функционально задана и
расположена рядом с камерой сгорания и лучистой тепловой секцией, я называю «одноярусными» котлами;
примеры таких котлов показаны на рисунках 13 и 13. Для удобства читателя прилагаемые чертежи выполнены
в масштабе и показывают общепринятые пропорции, однако я хочу, чтобы было понятно, что мое
изобретение никоим образом не ограничивается точно изображенными конструкциями или точными
пропорциями или расположением частей, поскольку очевидно, что мое изобретение может быть реализовано
во многих формах, не показанных здесь, но которые подпадают под объем изобретения, описанного и
заявленного в настоящем документе.
Во избежание усложнения чертежей, фитингов и принадлежностей котла, относящихся к конструкции
подогревателя питательной воды... Были опущены некоторые детали, касающиеся обстановки, которые
известны специалистам в данной области. При реализации изобретения в одном из его вариантов,
применительно к котлу типа «шотландский морской» или аналогичному, как показано на рисунках 1 и 1а, котел
снабжен увеличенной топкой или топками а с целью размещения в них одного или нескольких вертикальных
элементов циркуляции воды b, то есть котел, воплощающий данное изобретение, будет снабжен топкой или
топками, которые значительно превышают по вместимости или диаметру те, которые обычно используются в
котлах этого типа и аналогичных внешних размеров. Там, где это возможно, печь или печи a снабжены
гофрированной поверхностью c обычным способом, как показано на рисунке 2, и каждый элемент циркуляции
воды b установлен в ней таким образом, чтобы он располагался в вертикальной плоскости, практически
параллельной продольной оси котла.
Соседние файлы в папке патенты