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Einrichtung zur Schwerkrafttrennung von Dampf-Wasser-Gemischen
Bei Durchlaufdampferzeugern fällt im allgemeinen lediglich beim Anfahren hinter dem Verdampfer eine grössere Menge Wasser zusammen mit dem schon erzeugten Dampf an. Um zu vermeiden, dass dieser Wasserpfropfen in die nachgeschaltete überhitzungsheizfläche eindringt, war es bisher erforderlich, aufwendige und teure Wasser-Dampf-Trenngefässe hinter dem Verdampfer in den Kreislauf einzuschalten.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Trennung des anfallenden Dampf-Wasser-Gemisches sowie die Abführung des abgeschiedenen Wassers direkt in den Austrittssammlern der Verdampferheizfläche vorzunehmen.
Es sind bereits Trennsammler bekanntgeworden, die jedoch meist senkrecht angeordnet sind, um eine bessere Schwerkrafttrennung und Abscheidung des anfallenden Wassers zu erreichen. Bei waagrecht angeordneten Sammlern, die neben der Zuführungsleitung für das Dampf-Wasser-Gemisch eine Abführungsleitung für das abgeschiedene Wasser im unteren Bereich des Sammlers und eine Dampfabführleitung im oberen Bereich des Sammlers aufweisen, ist eine derartige Schwerkrafttrennung jedoch nur bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten sicher durchzuführen, da sonst wegen der hohen Verwirbelung des Gemisches im Sammler bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten sehr viel Wasser in die Dampfabführleitungen mitgerissen wird.
Um eine derartige Schwerkrafttrennung im Sammler auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten sicher durchzuführen, ist es erforderlich, die Strömungsgeschwindigkeit des eintretenden Dampf-Wasser-Gemisches so zu verkleinern, dass eine sichere Trennung in die flüssige und die dampfförmige Phase eintritt. Erfindungsgemäss sind dafür in den Sammlern seitlich abgeschlossene Rohrkörper eingebaut, die einen Längsschlitz auf der der Dampfabführleitung abgewandten Seite aufweisen und in die jeweils eine oder eine geringe Anzahl von Zuführungsleitungen für das Dampf-Wasser-Gemisch radial einmünden.
Bei hohem Wasseranfall ist es dabei zweckmässig, dass die eingebauten Rohrkörper parallel zur Achse des Sammlers im oberen Bereich desselben angeordnet sind, damit bei einem sich eventuell ausbildenden Wasserstand im Sammler der austretende Dampf sich nicht noch einmal mit dem Wasser vermischt. Es ist aber auch möglich, die Rohrkörper in einem beliebigen Winkel zur Sammlerachse einzubauen, so dass im Grenzfall die Rohrkörper quer oder sogar senkrecht zur Sammlerachse angeordnet sind.
Durch diese rohrförmigen Einbauten wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-WasserGemisches erheblich verkleinert, da der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt in diesem Rohrkörper erheblich grösser ist als in der vorher durchströmten Zuführungsleitung. Dadurch tritt eine sichere Trennung des Gemisches ein.
An Hand schematischer Zeichnungen sind Aufbau und Wirkungsweise eines entsprechenden Ausführungsbeispieles nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch einen derartigen Sammler.
Der rohrförmige und waagrecht angeordnete Sammler-l-weist zunächst die üblichen
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Zuführungsleitungen --2-- für das Dampf-Wasser-Gemisch sowie die Abführungsleitungen --3-für das abgeschiedene Wasser im unteren Bereich des Sammlers-l-und die Dampfabführungsleitungen-4-im oberen Bereich des Sammlers auf. In diesen Sammler sind nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Achse desselben rohrförmige Einbauten-S--
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angebracht, so dass ein direkter Strömungsdurchgang vermieden und eine zusätzliche Umlenkung erreicht wird.
Wenn nun das zugeführte Dampf-Wasser-Gemisch über die Zuführungsleitungen --2-- in die Rohrkörper --5-- eintritt, so vergrössert sich dabei der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt, so dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches erheblich vermindert.
Durch diese Verminderung der Geschwindigkeit und die anschliessende Umlenkung der Strömungsrichtung zu den beschriebenen seitlich angebrachten Längsschlitzen --8-- erfolgt eine sichere Trennung der dampf-und wasserförmigen Phase, so dass das Wasser nach unten in den Sammler - läuft, während der Dampf in den oberen Bereich strömt und dort über die Dampfabführungsleitungen-4-abgeführt wird.
Es hat sich bei der Ausbildung derartiger Sammler als Wasser-Dampf-Trenngefässe als
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--3-- kleinerDampfabführungsleitungen-4-ist. Die beschriebenen Wasserabführungsleitungen --3-- können dann wie bei den bisher üblichen Wasser-Dampf-Trenngefässen an eine beliebige Stelle des Kreislaufes zurückgeführt werden.
Mit der Ausgestaltung der beschriebenen Sammler als Schwerkraftabscheider des im Dampf-Wasser-Gemisch mitgeführten Wassers ergeben sich durch die Einsparung der bisher üblichen, sehr aufwendigen Wasser-Dampf-Trenngefässe hinter dem Verdampfer ganz erhebliche Kosteneinsparungen. Dabei ist es nicht einmal erforderlich, die eigentlichen Sammler im Volumen zu vergrössern, sondern es ist völlig ausreichend, wenn die bisher üblichen Sammler mit den beschriebenen Rohrkörpern versehen werden.
Die beschriebene Einrichtung eignet sich jedoch nicht nur zur Schwerkrafttrennung von Dampf-Wasser-Gemischen hinter dem Verdampfer, sondern sie kann an jeder beliebigen Stelle, an der eine Abscheidung des im Dampf enthaltenen Wassers erforderlich ist, eingebaut werden. Schliesslich kann sie überhaupt bei der Schwerkrafttrennung von Zweistoffgemischen, die aus einer gasförmigen und einer flüssigen Phase bestehen und bei denen hohe Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen, verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Schwerkrafttrennung von Dampf-Wasser-Gemischen in waagrecht angeordneten Sammlern von Durchlaufdampferzeugern, bei denen Wasserabführungsleitungen vom unteren Bereich und Dampfabführungsleitungen vom oberen Bereich des Sammlers ausgehen und Zuführungsleitungen für das Dampf-Wasser-Gemisch in den oberen Bereich des Sammlers einmünden,
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eingebaut sind, die einen Längsschlitz (8) auf der der Dampfabführungsleitung (4) abgewandten Seite aufweisen und in die jeweils eine oder eine geringe Anzahl von Zuführungsleitungen (2) für das Dampf-Wasser-Gemisch radial einmünden.
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