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Einrichtung zur Ermittlung des Wasserstandes an einer Gruppe von Verdampferelementen einer Wärmeaustauschanlage
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Bei dieser Anordnung treten nur kleine Druckverluste auf, die ausserdem in allen Elementen einer Gruppe nahezu gleich sind. Unter diesen Bedingungen genügt es tatsächlich, wenr an einem als Bezugselement gewählten Element der Gruppe ein äusserer Wasserstandsanzeiger angeordnet ist, der durch ein Rohr gebildet wird, welches mit seinem unteren und oberen Teil an den Wasserraum bzw. Dampfraum des im Innern des Elementes befindlichen Verdampferbehälters angeschlossen ist.
Die Verbindungsrohre zwischen dem aussenliegenden Wasserstandsanzeiger und dem Verdampferbehälter können entweder am oberen und unteren Ende aus dem Mantelrohr des Elementes herausgeführt oder in der Höhe des Wasserstandsanzeigers durch das Mantelrohr des Elementes hindurchgeführt sein, wobei im letzteren Falle die Verbindungsrohre vor ihrem Durchtritt durch das Mantelrohr im Innern des Elementes je eine weite Rohrschleife bilden, welche die Dehnungsunterschiede zwischen den Rohren aufnimmt. Die wasserführende Rohrschleife wird zweckmässig mit einem Wärmeschutz ausgestattet.
Es sei erwähnt, dass bei Ausfall des Wasserstandsanzeigers zwar (ebenso wie bei den alternativ an die einzelnen Elemente einer Gruppe anschaltbaren Wasserstandsanzeigern) vorübergehend die betreffende Gruppe der Anlage abgeschaltet werden muss, dass aber eine solche Störung schon infolge der Überdimensionierung der Verdampferrohre und der einfachen Verbindung zwischen Wasserstandsanzeiger und Bezugselement nur sehr selten auftreten wird und selbst dann wegen der Unterteilung der Gesamtanlage in mehrere Gruppen praktisch keine Betriebsstörung verursacht ; dagegen bietet die Erfindung dauernd den wesentlichen Vorteil, dass eine ganze Gruppe von Verdampferelementen gemeinsam überwacht und geregelt werden kann.
Zum besseren Verständnis werden nachstehend zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Fig. l zeigt schematisch eine Gruppe von Verdampferelementen in Seitenansicht, Fig. 2 erläutert die erfindungsgemässe Anordnung eines Wasserstandsanzeigers an einem Bezugselement der Gruppe und Fig. 3 zeigt schematisch einen Teil des Bezugselementes mit einer abgeänderten Anordnung des Wasserstandsanzeigers.
Die Wärmeaustauschanlage besteht, wie Fig. l zeigt, aus einer grossen Anzahl von gleichartigen Elementen a, die zu einer Kolonnemeihe zusammengeschlossen sind und von denen im besonderen jedes Element einen Verdampfer enthält, d. h. einen Strömungsweg, in dem das Wasser durch das das Innere des Elementes durchströmende heisse Medium in Dampf verwandelt wird.
Das heisse Medium, das beispielsweise aus einem Kernreaktor kommt, speist im oberen Teil über Leitungen b in zwei Reihen angeordnete Elemente oder Kolonnen a. Im unteren Teil sind die Elemente a an eine Rückleitung c für das heisse Medium angeschlossen. Die Zufuhr von Wasser zu den Kolonnen a erfolgt unten durch Rohrleitungen d. Der erzeugte Dampf, gegebenenfalls Hoch- und Niederdruckdampf, tritt oben aus den Kolonnen a aus und wird durch Rohrleitungen e und f abgeführt.
Im Rahmen der Erfindung sollen die im Innern jeder der Kolonnen a angeordneten Einrichtungen, z. B. ein Vorwärmer, ein Verdampfer und ein Überhitzer oder nur eine dieser Einrichtungen oder auch mehrere Reihen von solchen Einrichtungen für verschiedene Druckstufen, so ausgebildet sein, dass möglichst kleine Druckverluste entstehen und vorzugsweise die Druckverluste trotz der Herstellungstoleranzen der Rohre in allen Kolonnen a nahezu gleich gross sind. Zur Erreichung dieses Zieles müssen Rohre mit genügend grossem Durchmesser verwendet und gegebenenfalls die Strömungswege der Vorwärmer und Überhitzer verdoppelt oder verdreifacht werden.
Eines der Elemente, z. B. das Element g der Doppelreihe von Kolonnen a, wird als Bezugselement gewählt. Dieses Element g, das beispielsweise zwei Verdampfer i'und i" enthält, von denen der eine Hochdruckdampf und der zweite Niederdruckdampf liefert, ist mit zwei aussenliegenden, den Verdampferbehältern i'bzw. i" zugeordneten Wasserstandsanzeigern h'bzw. h"ausgestattet.
Die Wasserstandsanzeiger h'bzw. h"sind durch Dampfrohre k, k* bzw. l, l* mit den Dampfdomen der Verdampfer i', i"und durch Wasserrohre m, m'bzw. n, n'mit den Wasserbehälter der Verdampfer i' bzw. i"verbunden. Wenn das Mantelrohr s der Kolonne g nicht durchbohrt werden soll, dann werden die Dampfrohre k'und I* am oberen Ende und die Wasserrohre m'und n'am unteren Ende aus dem Element g herausgeführt. Die Wasserrohre m, n können an ihrem im Innern der Kolonne g gelegenen Teil m', n' mit einem Wärmeschutz versehen sein, um eine unbeabsichtigte Verdampfung in diesen Rohren zu ver- hüten.
Bei der in Fig. 3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Wasserund Dampfrohre nicht am oberen und unteren Ende des Elementes herausgeführt werden müssen, ist der
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Aufhängung des Verdampfers r im Innern des Mantelrohres s der Kolonne g auftreten. Auch bei dieser Ausführungsform kann das Wasserrohr q'im Innern des Mantelrohres s mit einem Wärmeschutz ausgestattet sein.
Zur Verhinderung einer Verdampfung kann in den Wasserrohren m, m', n, n'oder q, q'auch eine leichte Wasserströmung stattfinden. Diese leichte Wasserströmung kann durch eine Abzweigung von der Speisepumpe bewirkt werden. Überdies kann um den im Innern der Kolonne g gelegenen Teil dieser Wasserrohre ein von Wasser durchströmtes Hüllrohr angeordnet sein.
Ferner sind bei einem Wasserstandsanzeiger nach Fig. 3 in der Rohrschleife q'Hoch-und Tiefpunkte, an denen eine Verdampfung entstehen könnte, sorgfältig vermieden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Ermittlung des Wasserstandes an einer Gruppe von Verdampferelementen einer Wärmeaustauschanlage mit einer Vielzahl von gleich aufgebauten und auf gleiche Weise hergestellten Verdampfern, die in Parallelschaltung im unteren Teil der Anlage an eine gemeinsame Wasserzufuhrleitung und im oberen Teil der Anlage an eine oder mehrere Dampfableitungen angeschlossen sind, wobei der ganzen Gruppe nur ein einziger Wasserstandsanzeiger zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstandsanzeiger nur mit dem Wasser- und Dampfraum des Verdampfers eines einzigen, als Bezugselement gewählten Verdampfers der Gruppe verbunden ist und dass im Inneren aller Verdampferelemente die Leitungen für Wasser und Dampf einen grösseren Durchmesser haben, als dies zur Erzielung des zulässigen Druckverlustes erforderlich ist,
und/oder durch zwei oder mehr parallelgeschaltete Rohre gebildet sind.