Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2613
.pdf
одной целью данного изобретения является создание легко монтируемого аппарата, пригодного для
перегрева или повторного нагрева пара при давлении ниже критического. Усовершенствования в конструкции
секционных парогенераторов высокого давления или других парогенераторов, перегревателей и тому
подобного, или относящиеся к ним.
71, Принсес-авеню, Александра-парк, Лондон, № 22, британское гражданство и Я, гражданин Великобритании,
проживающий по адресу: Road, Tooting, London, S.W. 17, British nationality, настоящим заявляю о характере
данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Данное изобретение раскрывает усовершенствования в производстве, конструкции и
сборке секционных нагревательных элементов, в частности, применимых к генераторам сверхвысокого
давления и/или пароперегревателям, работающим при давлении до и выше критического давления пара, а
именно 3200 фунтов на квадратный дюйм, и при температурах выше критической температуры пара, а именно
706 градусов. Фар. Согласно данному изобретению, парогенератор или генератор и перегреватель пара или
другой жидкости состоит, по существу, из ряда нагревательных элементов, сгруппированных и соединенных
последовательно или параллельно, или их комбинацией, соединенных и надежно закрепленных под
давлением с помощью двойного клинового устройства известного типа, винтового устройства или болтов с
клиновидной головкой в коллекторы или приемники, расположенные практически параллельно и имеющие
соответствующие отверстия или прорези, расположенные по всей их длине известным образом.
Указанные коллекторы или приемники удерживаются на месте с помощью винтовых стяжек, болтов или
распорных элементов, постоянно приваренных к ним, образуя жесткий каркас, который полностью заключен в
отдельный кожух, защищающий таким образом все соединительные элементы от воздействия продуктов
сгорания. В соединительных коллекторах, расположенных между основным входным и выходным
коллекторами, просверлены отверстия с соответствующими поверхностями для размещения клемм, образуя
таким образом простое, но очень прочное соединение между несколькими рядами нагревательных элементов.
Таким образом, при сборке с нагревательными элементами отсутствует напряжение, возникающее из-за
изгибающего воздействия на эти промежуточные коллекторы, которые, следовательно, могут иметь
достаточно легкую конструкцию, и, кроме того, концевые участки нагревательных элементов, при плотном
прижатии к отверстиям, образуют вместе с указанным клиновым устройством жесткий металлический столб,
находящийся под сжатием в рабочих условиях. Известно, что нагревательные элементы плоской спиральной
формы соединяются с помощью длинных болтов, расположенных внутри парового пространства, но в нашем
изобретении крепежные болты или стяжки расположены снаружи рабочей жидкости и вставляются в выступы
или проушины, образованные на различных коллекторах.
Нагревательные элементы в данном изобретении предпочтительно представляют собой трубки спиральной
формы, причем спираль сплющена до эллиптической формы, но указанные элементы могут иметь
U-образную форму, форму двойной U-образной спирали или обычную спиральную форму. Расположение и
количество элементов не ограничиваются показанным на рисунке. Указанные быстросъемные устройства на
концевых участках петлевых нагревательных элементов могут иметь известную форму двойного клина, но
предпочтительно, чтобы один клин был выполнен вплотную к головке болта, или имел форму двойного или
одинарного винта. Блоки на концевых элементах изготавливаются из цельного куска металла, и к ним
привариваются концы труб; или же блок может быть разделен пополам в плоскости осей труб, после чего его
можно соответствующим образом обработать для установки изогнутых концов труб, а две половины сварить
вместе; или же блок может представлять собой стальную или легированную отливку, выдолбленную для
уменьшения веса, причем указанная отливка имеет соответствующую форму, позволяющую пропустить конец
трубы, после чего к концу трубы приваривается фланец; или же, в качестве дополнительной альтернативы,
весь концевой элемент и блок могут быть изготовлены из одной стальной или легированной отливки, при этом
концы труб привариваются или соединяются с этой отливкой.
Любой из этих методов конструкции обеспечивает простоту сборки, при этом любой элемент может быть
быстро снят и заменен или может быть полностью исключен из процесса работы путем установки распорной
детали между противоположными отверстиями вместо снятого элемента. Указанные нагревательные секции
аппарата устанавливаются одна за другой с одним или несколькими соединениями между концевыми
элементами и коллекторами. Указанные соединения могут быть любого размера и формы и могут быть
обращены друг к другу напрямую или могут иметь между собой прокладки или аналогичные устройства.
Нагревательные секции могут располагаться вертикально, горизонтально или под наклоном. «В случае
сверхвысокого давления» (нагреватель комбинированный), секции для биения предпочтительно
изготавливать из труб из высококачественной стали, стального сплава или никелевого сплава малого
диаметра с относительно толстыми стенками, сформированных в двойные витки относительно небольшого
диаметра. Указанные катушки могут быть расположены параллельно, последовательно или в комбинации
параллельного и последовательного расположения, или любым другим способом, при этом концы катушек
самопроизвольно свариваются друг с другом и образуют небольшие фланцевые или штыревые клеммы,
которые затем плотно прижимаются к различным коллекторам, как уже было описано.
Внутри печи могут быть установлены соответствующие опоры для указанных нагревательных элементов,
чтобы предотвратить провисание указанных катушек и обеспечить правильное положение различных
нагревательных элементов. В процессе эксплуатации каждая из указанных нагревательных секций
практически полностью окружена теплоносителем, пламенем или продуктами сгорания, при этом точный
способ нагрева не имеет значения для целей данного изобретения, хотя рассматриваются все виды
теплопередачи. Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых: - Фиг. 1
представляет собой поперечный разрез печи и нагревательных секций, показывающий один из способов
изготовления аппарата и обеспечения герметичности секций под давлением. На рис. 2 представлен торцевой
разрез рис. 1 через точку А. На рис. 3 представлен вид сверху рис. 1 и 2 и показан один из способов
расположения нагревательных секций генератора. На рис. 4 представлен увеличенный поперечный разрез
соединений, показанных на рис. 1, и показан один из способов изготовления и сборки концевых элементов и
коллекторов для обеспечения герметичности соединений.
На рис. 5 представлен вид сверху на рис. 4. _Рис. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. 14 На рисунках 15 представлены
альтернативные методы конструирования и сборки клеммных соединений нагревательной секции для
обеспечения герметичности соединений. На рис. 16 показана альтернативная конструкция катушки,
выполненная в эллиптической форме, что позволяет сблизить контакты. На рис. 17 представлен вид сверху
на рис. 16. Обращаясь к рис. 1, 2 и 3, представляющим один из способов конструирования нагревателя и
пароперегревателя, общий принцип работы заключается в том, что рабочая жидкость под внешним
принудительным давлением, создаваемым насосами или другими подходящими средствами, прокачивается
через последовательные секции нагрева (а) и секции пароперегревателя (б), при этом жидкость поступает...
покидая аппарат при (b) в виде перегретого пара. Жидкость после поступления- подает питание на один
общий коллектор (c), который, в свою очередь, подает питание на передний блок нагревательных секций (a),
показанных в двухкатушечной конструкции. Жидкость, пройдя через первые секции двойной катушки (а),
расположенные параллельно, поступает в следующий коллектор (с) и так далее через последующие
коллекторы.
нагревательных секций (а) последовательно или параллельно до тех пор, пока жидкость не покинет
нагреватель в точке (а) в виде сильно нагретой жидкости или пара. Затем давление жидкости
предпочтительно снижается с помощью дросселирующего устройства (d) (рис. 3), после чего она поступает в
пароперегреватель. Секции перегревателя (b) соединены параллельно, и, наконец, аппарат выходит из него в
точке (b) в виде сильно перегретого пара. Ни количество нагревательных секций, ни их расположение не
ограничиваются показанным на рисунке. В зависимости от размера и типа требуемого оборудования может
быть использовано любое количество устройств, расположенных любым подходящим образом. Для
постоянного крепления коллекторов (c), (c ), используются стойки или стяжные тяги (e). изготовлен из простых
стальных или сплавных прутков с просверленными в них отверстиями. Эти стойки или стяжные тяги имеют
достаточно прочную конструкцию, чтобы предотвратить деформацию или чрезмерное расширение, и они
могут крепиться к различным коллекторам через выступы (el) или подобные им, или же стойки (c) могут быть
постоянно приварены к различным коллекторам, образуя таким образом жесткую и прочную каркасную
конструкцию, но может быть использован любой способ крепления стоек (e) к коллекторам.
Концы трубок различных нагревательных секций (а) и (б) предпочтительно сварены. Варианты конструкции
которых показаны на рис. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15, и на практике они приводят к следующим
результатам: изготовлены из цельных стальных или легированных стальных заготовок или отливок,
соответствующим образом обработаны и приварены автогенной сваркой к нагревательным секциям (a) и (b) в
точках (a) на рис. 4. На рисунке 4 показаны нагревательные элементы, демонстрирующие один из способов
изготовления нагревательных элементов с двойной спиралью, однако следует понимать, что изобретение не
ограничивается нагревательными элементами этого типа. Могут быть предусмотрены концевые приемники (f).
Для соединения «лицом к лицу» можно использовать любые другие подходящие соединения, или же, в
качестве альтернативы, подходящие уплотнительные кольца или прокладки высокого давления. Устройство
для обеспечения герметичности соединений должно быть быстро и легко снимаемым, что возможно с
помощью одного клиновидного крепежного элемента (g) с затягивающей гайкой (g), как показано на рис. 4, или
болтов и гаек с правой и левой резьбой, как на рис. 6, или гайки и болта с посадкой, как на рис. 7, или двойных
клиньев и болта, как на рис. 8, или одинарного клина и клинового болта, как на рис. 9.
На фиг. 10 показан концевой приемник (f), представляющий собой блок соответствующей формы,
приваренный или иным образом закрепленный к фланцам с выступами (f), которые соединены с трубками
катушек (a) или (b). На рис. 12 показан альтернативный способ изготовления блоков (f), представляющих
собой полые отливки или аналогичные изделия, предпочтительно из высококачественной стали или стального
сплава, надлежащим образом закрепленные на фланцах, как указано выше. На рис. 14 показан еще один
альтернативный вариант конструкции концевого приемника, отлитого из цельного куска, предпочтительно из
высококачественной стали или стального сплава, при этом трубки катушек приварены к приемникам. может
быть установлен. На рисунках 11, 13 и 15 показаны торцевые сечения рисунков 10, 12 и 14 соответственно. В
этих альтернативах конечные приемники (f) плотно прижимаются под давлением к на рис. 4 & 16. Как правило,
при работе в качестве генератора сверхвысокого давления это устройство состоит из любого количества
блоков или рядов нагревательных секций (а), соединенных параллельно, последовательно или в комбинации
того и другого, для выполнения функции нагревателя, и любого количества блоков или рядов нагревательных
секций (б), соединенных параллельно, последовательно или в комбинации того и другого, для выполнения
функции перегревателя, при этом давление в секциях (а) поддерживается выше 3200 фунтов на квадратный
дюйм с помощью подающего насоса.
Нагревательные змеевики (а) могут быть соединены последовательно, параллельно или комбинированным
способом со змеевиками перегревателя (b) через редукционный клапан (d) (рис. 3). Цель редукционного
клапана (d) состоит в снижении давления до рабочего значения, например, 2000 фунтов на квадратный дюйм,
до начала перегрева. Однако следует понимать, что данное устройство пригодно для работы в автономном
режиме в качестве нагревателя, пароперегревателя или повторного нагревателя при любых давлениях и
температурах. Обращаясь к рис. 1 и 2, печь (It) может быть сконструирована любым способом, подходящим
для прохождения продуктов сгорания между группами элементов, как показано на рисунке, до тех пор, пока
газы, после одного или нескольких проходов, наконец, не будут выброшены в дымоходы (j), или в
экономайзер, или в воздухонагреватель. Печь может быть установлена. или газообразное топливо, которое
может быть зажжено механически или вручную. Сквозняк, который может быть принудительным,
искусственным, естественным или смешанным, может регулироваться заслонкой (k) обычным способом.
Внутренние газовые перегородки (l) могут быть расположены любым подходящим образом внутри аппарата
для направления потока продуктов сгорания и обеспечения эффективной передачи тепла от продуктов
сгорания к рабочему телу.
Для регулирования степени перегрева могут быть предусмотрены заслонки (l) путем контроля потока
продуктов сгорания через секции перегревателя (b). Заслонки могут быть изготовлены из огнеупорного
кирпича или другого огнеупорного материала и установлены на шпинделе (l), который может иметь трубчатую
форму, чтобы обеспечить циркуляцию подаваемой воды и, таким образом, поддерживать шпиндель заслонки
в относительно прохладном состоянии. Предохранительные клапаны предусмотрены в местах...
нагревательные секции и коллекторы, а также насосное оборудование для защиты от избыточного давления.
Для удаления воздуха из системы при запуске также предусмотрены продувочные клапаны в удобных местах.
При работе в качестве парогенератора сверхвысокого давления в качестве рабочего тела предпочтительно
использовать относительно чистую деаэрированную дистиллированную воду. В общем и обычном случае
функция этого аппарата заключается в создании генератора сверхвысокого давления для получения пара или
другого парообразного вещества в таких условиях, при которых не происходит кипения. Наиболее
эффективно это достигается путем поддержания давления в нагревательных секциях (а) выше критического
давления и температуры жидкости.
В этих условиях рабочая жидкость на выходе из коллектора (C5) находится в состоянии перегретого пара.
Расширение происходит в редукционном клапане (d), а дополнительное тепло добавляется в секциях
пароперегревателя (b). Секции пароперегревателя (b) могут быть полностью выведены из строя заслонками.
Для замены любого участка заживления, затяните гайку, если/ ). Устройство быстрого отсоединения
извлекается, и концевые приемники (f) выскакивают из удерживающих посадочных мест в коллекторах.
Поскольку наружный диаметр нагревательных секций (а) и (б) относительно невелик, эти секции могут быть
вытянуты между коллекторами. Для облегчения этой замены предпочтительно, чтобы корпус аппарата был
изготовлен с использованием подходящих съемных крышек (m) и огнеупорных кирпичей (m) (рис. 1), которые
могут быть установлены вместе с нагревательной секцией или, альтернативно, установлены на место после
замены нагревательной секции. Благодаря этому изобретению также стало возможным в случае выхода из
строя какого-либо участка быстро извлечь этот участок и заменить его двумя клиновидными распорными
элементами, аналогичными уже описанным типам, но снабженными коротким U-образным соединением
между указанными распорными элементами вместо нагревательных элементов, что предотвращает
длительный простой аппарата.
Каркас, включающий балки (c) и стойки (e), поддерживается любым подходящим способом стальными
несущими конструкциями. Выводит в атмосферу, предотвращает перегрев несущей конструкции аппарата.
Как правило, для всех нагревательных элементов и крепежных устройств следует использовать
высококачественную сталь, сталь или никелевый сплав. Кроме того, предпочтительно, чтобы трубная часть
аппарата перегрева, работающего в режиме сверхвысокого давления, была тяжелее, чем трубная часть...
диаметр и наружный диаметр 1 дюйм, а для секций (b) внутренний диаметр 3/8 дюйма и наружный диаметр 1
3/8 дюйма. Коллекторы, концевые элементы и соединительные болты размещены в отдельной камере для
защиты от продуктов сгорания, как показано на фиг. (1) и (2), слой огнеупорного кирпича или другого
огнеупорного материала, нанесенный со стальной конструкции (n), полностью перекрывает доступ газов в
верхнюю камеру кожухов. Подробно описав и определив природу указанного изобретения и способ его
осуществления, мы заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты