Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4783
.pdf
большего размера может быть переме interspersed с барабанами стандартных размеров, используемыми на
входном конце, причем количество более крупных барабанов увеличивается по направлению к выходному
концу.
Кроме того, два или более из указанных выше в качестве альтернативных вариантов ограничений могут быть
объединены в одном генераторе.
Таким образом, например, сужение внутренней стенки пароводяного пространства или сужение пробки, или и
то, и другое, может сочетаться с увеличением количества трубок-наперстков или изменением размера этих
наперстков.
Благодаря использованию конструкций, подобных описанным выше, скорость потока горячих газов через
кольцевое пространство между центральным ядром и внутренней стенкой пароводяного пространства может
поддерживаться практически постоянной за счет уменьшения среднего поперечного сечения.
Площадь газового пространства будет уменьшаться приблизительно пропорционально объему газов,
протекающих через это пространство, из-за их охлаждения.
Усовершенствованный генератор, используемый для утилизации отработанного тепла, в некоторых случаях
имеет удобную конструкцию, при которой горячие газы поступают с нижнего конца, откуда они проходят вверх
через кольцевое газовое пространство над трубками в канал, удобно расположенный по центру в верхнем
конце генератора. В нижней части генератора может быть предусмотрена камера, в которую поступают
горячие газы; эта камера имеет спиральный канал, по которому газы направляются таким образом, чтобы они
стремились спирально подниматься вверх через газовое пространство вокруг центрального сердечника. В
этой камере может быть предусмотрено второе отверстие, в которое может быть направлено пламя
жидкотопливной горелки для нагрева генератора в тех случаях, когда горячие отработанные газы недоступны.
Средства для управления потоком горячих газов над нагревательными элементами могут быть
предусмотрены как вне генератора, так и внутри него, например, способом, описанным в спецификации,
прилагаемой к заявке настоящего изобретателя на британский патент № 244931 (1320 от 1925 года).
Иными словами, центральный стержень может быть выполнен в виде трубки и расположен таким образом,
чтобы он мог перемещаться в направлении своей оси, так что при опускании на подходящую торцевую крышку
газы могут протекать только через кольцевое пространство, а при подъеме трубка будет стремиться в
большей или меньшей степени закрыть верхний конец кольцевого газового пространства, и газы будут
протекать полностью или частично через центральную трубку.
Конструкция может быть изменена по мере необходимости в соответствии с назначением генератора, местом
его размещения и способом подачи тепла.
Дата: 17 сентября 1925 года.
Компания KILBURN & STRODE, агенты заявителя.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования парогенераторов или связанные с ними.
Я, Т. ХОМАС КЛЭРЕСОН, подданный Великобритании, проживающий по адресу: 415, Queen Anne's Chambers,
Westminster, London, S.W. 1, настоящим заявляю, что характер данного изобретения 1(6) и способ его
осуществления будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к парогенераторам или водонагревателям типа, описанного, например, в
технических условиях британских писем настоящего изобретателя № 108177, № 211342, № 262864.
244,930 и № 244 931, и его целью является осуществление определенных улучшений в деталях.
Изобретение применимо, в частности, к генераторам указанного типа, приспособленным для нагрева
отработанными или выхлопными газами, например, отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания,
но оно также может быть использовано в генераторах этого типа, которые нагреваются за счет сжигания
топлива непосредственно под ними.
- Тип генератора, к которому относится изобретение, включает внутреннюю и внешнюю стенки, окружающие
кольцевое пространство для пара и воды; во внутренней стенке установлен и радиально выступает внутрь
ряд относительно коротких трубок или наконечников, образующих таким образом эффективную систему
теплопоглощающих поверхностей. Внутри центрального пространства, рядом с внутренними концами этих
наперстков, находится сердечник или трубчатый элемент, образующий таким образом кольцевое
пространство, в котором расположены наперстки и через которое протекают горячие газы.
В таком генераторе, если расположение и размеры всех трубок одинаковы, и как внешняя поверхность
центрального сердечника или пробки, так и внутренняя стенка пароводяного пространства имеют
цилиндрическую форму, то скорость потока горячих газов через кольцевое пространство и над трубками
имеет тенденцию к уменьшению, поскольку эти газы отдают свое тепло воде вследствие уменьшения объема
газов. Целью настоящего изобретения является устранение этого уменьшения скорости потока этих газов и,
таким образом, поддержание эффективной передачи тепла, которая в значительной степени зависит от
скорости газов относительно теплопоглощающих поверхностей.
Согласно данному изобретению, парогенератор или водонагреватель указанного типа сконструирован таким
образом, что средняя площадь поперечного сечения кольцевого пространства, через которое горячие газы
протекают над трубками, меньше в сторону выходного конца, чем в сторону входного конца этого кольцевого
пространства, так что скорость потока этих газов после охлаждения трубками и прохождения над ними будет
стремиться к тому, чтобы быть практически такой же, как и скорость их потока над трубками в сторону
входного конца кольцевого пространства. Таким образом, средние площади поперечного сечения кольцевого
пространства, через которое протекают газы, могут различаться в последовательных точках вдоль длины
генератора, так что скорость потока горячих газов между наперстками будет стремиться к практически
постоянному значению. Эта цель может быть достигнута с помощью определенных конструктивных
особенностей генератора, которые могут использоваться по отдельности или в сочетании по мере
необходимости. В одном из случаев по всему генератору используются наперстки одинакового размера, но
количество таких наперстков (70), расположенных в каждом из кольцевых рядов, лежащих в поперечных
сечениях, проходящих через генератор в направлении входа газа, меньше, чем количество аналогичных
наперстков (75) в каждом из ряда, расположенных в направлении выхода газа.
Количество наперстков в кольцевых рядах может увеличиваться поэтапно от конца генератора, куда
поступает газ, до конца, куда поступает газ, или в направлении этого конца. В качестве альтернативы,
размеры некоторых или всех наконечников, выступающих в кольцевое газовое пространство, могут быть
больше в направлении выходного конца этого газового пространства, чем размеры наконечников,
расположенных в направлении входного конца этого кольцевого пространства, при этом изменение размеров
наконечников происходит в два или более последовательных этапа вдоль длины генератора. И снова, либо
внутренняя, либо внешняя стенка, либо обе эти стенки, окружающие кольцевое пространство, через которое
газы протекают над наперстками, могут быть сужены таким образом, чтобы радиальный размер этого газового
пространства был меньше на выходе газа из генератора или ближе к нему, чем соответствующий размер
этого кольцевого газового пространства на входе газа или ближе к нему. Иными словами, внутренняя стенка
пароводяного пространства, в котором находятся наконечники, может быть сужена таким образом, чтобы ее
диаметр был меньше в сторону выходного конца, чем в сторону входного, или же, в качестве альтернативы,
хотя эта внутренняя стенка пароводяного пространства имеет цилиндрическую форму, центральный
сердечник или пробка могут быть сужены таким образом, чтобы добиться того же эффекта.
Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но три альтернативные
конструкции парогенератора в соответствии с данным изобретением в качестве примера схематически
проиллюстрированы в прилагаемом документе.
чертежи, на которых на рисунке 1 представлен боковой разрез одного из типов генератора, в котором
количество водяных трубок в каждом кольцевом ряду изменяется в разных точках по высоте генератора.
Рисунок 2 представляет собой отрезок по линии 2-2 рисунка 1.
Рисунок 3 представляет собой сечение по линии 3--3 рисунка 1 125. Рисунки 4 и 5 представляют собой
поперечные сечения, взятые соответственно вблизи верхней и нижней частей генератора, аналогичного по
общей структуре показанному на рисунках 1, 2 и 3, но в котором размер il:0 EMEMEnw- - 1 большее
количество наперстков, например, 37, как показано на рисунке 3. Оставшееся количество кольцевых рядов
наперстков, расположенных посередине длины генератора, например, 14 70 рядов, может иметь число
наперстков в ряду больше, чем число наперстков в ряду со стороны входа, но меньше, чем число наперстков
в ряду со стороны выхода генератора, например, 36 наперстков в ряду.
Описанная выше конструкция подходит, например, для генератора с внешним диаметром около 5 футов и
общей длиной примерно 15 футов.
Как видно из чертежей, наперстки в смежных рядах расположены со смещением, а их внутренние закрытые
концы находятся вблизи 85 внешней стенки центрального сердечника или заглушки E.
Внутри пароводяного пространства А расположен цилиндрический перегородочный элемент G, который
крепится к внешней стенке B генератора на коротких шпильках G' и удобно простирается от нижнего конца
пароводяного пространства до небольшого расстояния над последним из кольцевых рядов перегородок. Эта
цилиндрическая перегородка G (p5) служит для улучшения циркуляции воды: внутри перегородки возникает
восходящий поток, а снаружи — нисходящий. Питательная вода подается через внешнюю стенку генератора в
точке, где она будет соприкасаться с перегородкой G, например, на несколько дюймов ниже верхнего края
перегородки, как показано на рисунке 1.! 05 В альтернативной конструкции, хотя общие характеристики
генератора могут оставаться в основном такими, как показано на рисунке 1, вместо изменения количества
наперстков в кольцевых рядах, в каждом из этих рядов может быть одинаковое количество наперстков, но
размеры наперстков могут варьироваться.
Таким образом, диаметр трубок, расположенных в газовом пространстве ближе к выходному концу генератора
i i5, может быть несколько больше, чем диаметр трубок, расположенных ближе к входному концу. Увеличение
размера наконечников можно удобно осуществлять поэтапно (120 этапов) по всей длине генератора.
Таким образом, например, в каждом кольцевом ряду генератора может быть, скажем, 34 конусных трубки, но,
как показано на рисунках 4 и 5, хотя максимальный диаметр конусных трубок в рядах, расположенных ближе к
входному концу генератора, например, в первых 10 рядах, может составлять, скажем, 23 дюйма, как показано
на рисунке 5 (D1), для достижения желаемого результата изменяется не их количество в каждом кольцевом
ряду, а максимальный диаметр конусных трубок.
На рисунке 6 представлен боковой разрез еще одного альтернативного типа генератора согласно данному
изобретению, в котором стенки газового пространства имеют коническую форму для достижения желаемого
результата.
Рисунок 7 представляет собой сечение по линии 7-7 рисунка 6, а рисунок 8 — сечение по линии 8-8 рисунка 6.
В конструкции, изображенной на рисунках 1, 2 и 3, генератор представляет собой кольцевое пространство для
пара и воды A, ограниченное цилиндрическими стенками B, C, внутренняя стенка C которого имеет ряд
выступающих радиально внутрь элементов D. Эти элементы предпочтительно имеют коническую форму, как
показано на рисунке, с меньшими концами, направленными внутрь, но их оси удобно расположены точно
радиально относительно оси генератора. Наперстки D расположены кольцевыми рядами, каждый ряд лежит в
плоскости, перпендикулярной оси генератора, а длина наперстков такова, что в центре остается
цилиндрическое пространство, простирающееся по всей основной части генератора. Внутри этого
центрального пространства расположен цилиндрический сердечник или заглушка E, которая может быть
выполнена из огнеупорного материала, стали или другой трубки, как показано на рисунке. В качестве
альтернативы, сердечник может быть частично выполнен из металлических трубок, а частично из
огнеупорного материала. Сердечник E удобно подвешен к верхнему или выходному концу генератора, как
показано на рисунке, с помощью стержня F, входящего одним концом в соответствующее резьбовое
отверстие в крышке E1 для заглушки E, а другим концом соединенного с центром перемычки F', проходящей
по диаметру через газоотводящий канал C' генератора.
Как будет показано далее, эта конструкция обеспечивает кольцевое пространство между центральным
сердечником или пробкой E и внутренней стенкой C пароводяного пространства A, через которое горячие газы
могут протекать по кольцевому пространству и между ним и трубками D. Эти трубки имеют одинаковые
размеры, но количество трубок в каждом из кольцевых рядов, расположенных в поперечных сечениях,
проходящих через генератор, увеличивается, предпочтительно поэтапно, от входного конца к выходному.
Таким образом, например, в конструкции, изображенной на рисунках 1, 2 и 3, в то время как определенное
число, скажем, 10, кольцевых рядов барабанов, прилегающих к входному концу, содержат одинаковое
количество барабанов, например, 34, как показано на рисунке 2, определенное число, скажем, 13, кольцевых
рядов барабанов, прилегающих к выходному концу, снабжены по 262 864 барабана в рядах, расположенных
ближе к выходному концу, например, последние 13 рядов, могут иметь диаметр, скажем, 31 дюйм, как
показано на рисунке 4 (D2), в то время как для промежуточных рядов, которые могут включать, например, 13
рядов, максимальный диаметр каждого барабана может составлять, скажем, 3 дюйма.
Вместо того чтобы располагать трубки разного диаметра в промежуточных рядах, каждый из этих рядов в
некоторых случаях может включать в себя трубки большего диаметра, расположенные между трубками
меньшего диаметра.
В еще одном альтернативном варианте конструкции, показанном на рисунках 6, 7 и 8, генератор включает
кольцевое пространство для пара и воды, ограниченное стенками J, K, внутренняя стенка K которого имеет
радиально выступающие внутрь ряд трубок или наконечников с закрытыми концами 20-L. Эти наконечники
предпочтительно имеют коническую форму, как в конструкции, указанной на рисунках 1, 2 и 3, и расположены
таким образом, что их оси расположены истинно радиально относительно оси генератора.
Как и в ранее описанных конструкциях, наперстки расположены кольцевыми рядами в плоскости,
перпендикулярной оси генератора, при этом длина наперстков такова, что в центре остается пространство,
простирающееся по всей основной части генератора.
В конструкции, изображенной на рисунках 6, 7 и 8, все наперстки L имеют практически одинаковые размеры, и
в каждом кольцевом ряду находится одинаковое количество наперстков. Однако для достижения желаемого
уменьшения средней площади поперечного сечения пространства, через которое протекают газы, внутренняя
стенка K пространства для воды и пара имеет коническую форму, так что ее диаметр в верхней части, через
которую газы выходят, меньше, чем в нижней части, через которую газы входят. В центральном пространстве
между внутренними закрытыми концами барабанов установлен заглушка 31, которая практически заполняет
это пространство, так что практически все горячие газы, проходящие через генератор, проходят над
барабанами L и между ними. Эта заглушка имеет удобную коническую форму, как показано на рисунке, так что
она располагается близко к внутренним закрытым концам барабанов по всей своей длине. Заглушка Mi может
быть выполнена полностью из стали или другого подходящего металла, как показано на чертежах, или из
огнеупорного материала, либо частично из огнеупорного материала и частично из металла.
Вилка крепится каким-либо удобным способом, например, как показано на чертежах (yq), с помощью
металлического стержня N. Нижний конец этого стержня проходит через верхнюю стенку M' вилки M и имеет
резьбу, входящую в соответствующее резьбовое отверстие в металлическом блоке I2, закрепленном на
внутренней стороне нижней стенки M3 вилки M, в то время как верхний конец стержня N проходит через
подходящее отверстие в перемычке o, проходящей через верхний конец выходного канала K' для газов,
выходящих из генератора; на верхнем конце стержня N' предусмотрена гайка для фиксации его в нужном
положении. Второй соединительный элемент 01 удобно располагается поперек газоотводного канала K'
рядом с его нижним концом и служит для стабилизации стержня X и заглушки M.
Как и в конструкции, показанной на рисунках 1, 2 и 3, в водяном пространстве предусмотрена кольцевая
перегородка P, поддерживаемая шпильками PI и f, предназначенная для облегчения циркуляции воды,
которая стремится подниматься вверх внутри перегородки и опускаться вниз снаружи. Также предусмотрена
паросборная труба Q. 8 При такой конструкции видно, что средняя площадь поперечного сечения кольцевого
пространства между стенкой К пароводяного пространства и внешней стенкой пробки 31 постепенно
уменьшается от нижнего или входного конца генератора, где площадь поперечного сечения примерно равна,
как показано на рисунке 7, к верхнему или выходному концу, где площадь поперечного сечения равна, как
показано на рисунке 8, при этом количество трубок в каждом кольцевом ряду и размеры трубок остаются
примерно одинаковыми по всей длине генератора. 10 В некоторых случаях может использоваться
конструкция, несколько похожая на показанную на рисунках 6, 7 и 8, в которой внутренняя стенка водяного
пространства имеет коническую форму, как показано на рисунке, а пробка имеет цилиндрическую форму 1(i)
вместо конической, при этом наконечники на выходном конце генератора короче, чем на входном, так что
закрытые концы наконечников прилегают к пробке.
Благодаря использованию конструкций, подобных описанным выше, скорость потока горячих газов через
кольцевое пространство между центральным ядром и внутренней стенкой парового и водяного пространства
может поддерживаться практически постоянной за счет уменьшения средней площади поперечного сечения
газового пространства приблизительно пропорционально уменьшению объема газов, протекающих через это
пространство, вследствие их охлаждения.
Усовершенствованный генератор, созданный в соответствии с данным изобретением, может получать
горячие газы различными способами. Например, если генератор используется для утилизации отработанного
тепла, в некоторых случаях может быть удобно организовано поступление горячих газов через нижний конец,
откуда они проходят вверх через кольцевое газовое пространство над трубками в выходной канал в верхнем
конце генератора. В нижней части генератора может быть предусмотрена камера, в которую поступают
горячие газы; эта камера имеет спиральный канал, в который газы подаются таким образом, что они
стремятся спирально подниматься вверх через газовое пространство вокруг центрального сердечника. Эта
камера может быть снабжена вторым отверстием, в которое может быть направлено пламя жидкотопливной
горелки для нагрева генератора в случае отсутствия горячих газов.
Средства для управления потоком горячих газов над нагревательными элементами могут быть
предусмотрены либо вне генератора, либо внутри него, например, способом, описанным в британской
патентной заявке № 244931 настоящего изобретателя.
Иными словами, центральный стержень может быть выполнен в виде трубки и расположен таким образом,
чтобы он мог перемещаться в направлении своей оси, так что при опускании на подходящую торцевую крышку
газы будут протекать только через кольцевое пространство, а при подъеме трубка будет стремиться в
большей или меньшей степени закрыть верхний конец кольцевого газового пространства, и газы будут
протекать полностью или частично через центральную трубку.
Следует понимать, что две или более конструкций, указанных в данной спецификации в качестве
альтернативных, могут быть объединены в одном генераторе. Например, в пунктах 3,5 сужение внутренней
стенки пароводяного пространства или сужение пробки, или и то, и другое, может сочетаться с увеличением
количества наконечников или изменением размера этих наконечников без отступления от данного
изобретения.
Кроме того, способы подачи тепла к генератору могут быть различными, например, в основании генератора
может быть предусмотрена печь какого-либо известного типа A 4, а конструктивные особенности могут быть
изменены по мере необходимости в соответствии с назначением генератора, местом его размещения и
способом подачи тепла.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
Соседние файлы в папке патенты