**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Dispositif servant à la separation de phases d'un fluide se présentant sous une phase gazeuse et une phase liquide, dispose dans le coude d'une conduite coudée véhiculant ledit fluide et comprenant, d'une part, une range d'ailettes creuses modifiant la direction du fluide et munies d'ouvertures par lesquelles le liquide récolté par les ailettes passe dans la cavity interne de celles-ci et, d'autre part, des moyens servant à evacuee le liquide récolté dans la cavity interne des ailettes,
caractérisé en ce que chaque ailette comporte une ou plusieurs ouvertures placees sur une partie de leur intrados non cache par l'ailette la précédant dans la rangee et atteinte directement par le fluide au bout de sa trajectoire sensiblement rectiligne.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites ouvertures sont des fentes longitudinales pratiquées dans la surface intrados des ailettes perpendiculairement au plan formic par les axes respectifs des deux tuyauteries raccordées par le coude.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que des ailettes directrices sont disposes le long desdites fentes.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cavity interne des ailettes débouche, au moins à une de leurs extrémités, à l'extérieur du coude.
5. Dispositif selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce que des organes de renfort et de guidage de la phase liquide sont places à l'intérieur de la cavité.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface intrados des ailettes est partiellement ouvragée en forme de gouttières se dirigeant vers lesdites fentes.
La présente invention a trait à un dispositif servant à la sépa- ration de phases d'un fluide se présentant sous une phase gazeuse et une phase liquide, dispose dans le coude d'une conduite coudée véhiculant ledit fluide et comprenant, d'une part, une range d'ailettes creuses modifiant la direction du fluide et munies d'ouvertures par lesquelles le liquide récolté par les ailettes passe dans la cavity interne de celles-ci et, d'autre part, des moyens servant à avacuer le liquide récolté dans la cavity interne des ailettes.
Un tel dispositif est utilise notamment dans une installation de turbine à vapeur dans les conduites menant aux stages basse pression.
Dans ces conduites, il arrive que le fluide soit à l'état de vapeur humide et l'on constate, par l'érosion de la paroi intrados des ailettes des coudes des conduites véhiculant un tel fluide biphasé, que la partie vapeur sèche est déviée en direction par le trace des ailettes du coude et que, par contre, la partie liquide en gouttelettes poursuit son parcours en ligne sensiblement droite jusqu'au contact avec une paroi des ailettes où elle forme une pellicule liquide.
On constate donc qu'il y a, au niveau d'un coude portant des ailettes, une separation entre les phases vapeur et liquide du fluide véhiculé provenant de la difference de parcours des deux phases qui possèdent des masses spécifiques très différentes.
Or, dans le transfert par tuyauteries ou l'utilisation dans une turbine d'un fluide contenant une phase gazeuse et une phase liquide, la presence de la phase liquide présente des inconvénients sous forme d'érosion et de corrosion, et on a donc intérêt à séparer la phase liquide de la phase vapeur et à l'evacuer à l'exté- rieur des enceintes où elle est néfaste.
Un tel dispositif permet de séparer à grande vitesse la phase liquide de la phase vapeur d'un fluide et d'évacuer cette phase liquide, ce qui permet, en diminuant le taux d'humidité du fluide en aval du coude, de diminuer Faction corrosive de la phase liquide restante sur les tuyauteries aval qui peuvent alors metre constituées par des matériaux moins sophistiqués.
Dans le dispositif connu tel que décrit dans le brevet britannique N0 1092348, chaque ailette creuse est munie d'une ouverture située an voisinage de son extrémité arrive sur la face intrados.
Dans le dispositif connu, les ailettes creuses sont montées sur un reservoir relive à une zone basse pression de l'installation.
Ainsi, la pellicule qui se forme sur la phase intrados de l'ailette est aspirée par l'ouverture ménagée dans celle-ci.
L'ouverture étant placée à l'extrémité arrière de l'ailette cachée par l'ailette qui la précéde, les gouttelettes d'eau n'atteignent jamais directement cette ouverture.
Un tel dispositif présente un inconvénient: en effet, en raison de Existence de la zone basse pression, la phase liquide a tendance à se volatiliser partiellement dans les conduits d'évacuation, si bien que cette evacuation s'en trouve contrariée.
Le dispositif selon l'invention, qui permet d'éviter cet inconvé- nient, est caractérisé en ce que chaque ailette comporte une on plusieurs ouvertures places sur une partie de son intrados non cachée par l'ailette la précédant dans la rangée et atteinte directement par le fluide an bout de sa trajectoire sensiblement rectiligne.
Dans ce dispositif selon l'invention, la phase liquide passe dans la cavite interne des ailettes non pas par aspiration due à la zone basse pression, mais sous l'effet de trois facteurs:
¯ L'énergie cinétique restante de la composante moyenne de la vitesse parallèle à la paroi de la phase liquide. Cette composante pent metre importante si Wangle d'impact des gouttes liquides sur les ailettes est faible; il suffit pour cela que le coude à ailettes soit judicieusement dessiné.
- La surpression qui règne sur la face intrados des ailettes par rapport Åa la pression moyenne de la veine fluide dans le coude. Cette surpression, combinée à la composante moyenne de la vitesse parallèle à la paroi de la lame liquide, permet une tries bonne evacuation de cette lame liquide par les ouvertures pratiquées dans la face intrados des ailettes et communiquant avec la cavity: interne des ailettes. Cette surpression est par contre kès faible, sinon nulle, vers le bord de fuite dans le dispositif du brevet britannique N0 1092348.
- L'utilisation de l'énergie cinttique totale des gouttelettes qui rencontrent directement les fentes dans leur parcours.
Selon une réalisation particulière de la présente invention, les ouvertures sont des fentes longitudinales pratiquées dans la surface intrados des ailettes perpendiculairement au plan forme par les axes respectifs des deux tuyauteries accordées par le coude.
Selon une autre réalisation de l'invention, des ailettes directrices sont disposes le long desdites fentes.
Ces ailettes directrices permettent de dévier la vitesse de la lame liquide dans la direction désirée dans la cavity interne de l'ailette pour son évacuation.
Selon une autre réalisation, la surface intrados est partiellement ouvragée pour former des gouttières à l'amont des fentes de récupération.
Selon une rélisation de l'invention, la cavité interne des ailettes débouche, au moins à une de leurs extrémités, à l'extérieur du coude.
Selon une réalisation, des organes de renfort et de guidage de la phase liquide sont places à l'intérieur de la cavite.
Les advantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un exemple non limitatif de réalisation de l'inven- tion, faite ci-après en référence au dessin annex: dans lequel:
la fig. 1 montre un coude à ailettes reliant une tuyauterie verticale à une tuyauterie horizontale;
la fig. 2 montre à l'échelle agrandie en coupe partielle deux ailettes dans le coude;
la fig. 3 est une coupe selon III-III de la fig. 2;
la fig. 4 est une coupe selon IV-IV à l'échelle agrandie de la
fig. I montrant la bâche collectrice de l'eau récoltée par les ailettes;
la fig. 5 est la variante d'une ailette similaire à la fig. 2 en vue partielle montrant des ondulations d'écoulement;
la fig. 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la fig. 5.
Sur la fig. 1, une conduite 1 de section circulaire et d'axe vertical est reline Åa une conduite 2 de section circulaire et d'axe horizontal par l'intermédiaire d'un coude 3 comportant, en son intérieur, des ailettes 4 destinées à améliorer les conditions aéro- dynamiques de l'écoulement du fluide véhiculé par les tuyauteries.
II s'agit, par exemple, de vapeur humide dans une installation de turbine à vapeur dans son transfert entre corps haute pression et corps basse pression.
Sur la fig. 2, on a représente une partie seulement du coude 3 montrant un canal 5 entre deux ailettes 4. Comme on le voit sur la figure, les ailettes 4 comportent une cavity intérieure 6 communiquant avec le canal 5 par des fentes longitudinales 7 perpendiculaires an plan forme' par les axes des conduites 1 et 2. La fig. 3 qui est une coupe selon III-III de la fig. 2, montre une fente 7. Dans un tel canal 5, le trajet de la vapeur stche est représenté par une ligne en trait mixte 8 qui suit sensiblement la géometrie du canal, et la phase liquide mélangée à la vapeur sèche poursuit son chemin en ligne droite jusqu'à la rencontre avec la paroi intrados 9 de l'ailette 4; ce chemin est représenté par une ligne 10.
Cette phase liquide forme une lame liquide 11 qui conserve une grande énergie cinétique, correspondant, pour chaque goutte, à la composante tangentielle à la paroi intrados 9 an point de contact de la goutte avec la paroi 9. Cette énergie cinétique permet une bonne evacuation de la phase liquide par les fentes 7 dans la cavity interne 6. Comme le montre la fig. 3, les fentes 7 peuvent comporter des ailettes directrices 12 permettant de modifier la vitesse de la phase liquide dans le sens désiré pour son évacuation. De lame, les ailettes 4 peuvent comporter à l'intérieur de la cavity interne 6 des guides 13 pour conduire la phase liquide vers une bâche de récupération 14 (voir fig. 4). Les guides 13 servent également de renfort pour les ailettes.
Par ailleurs, les lois d'écoulement aérodynamique créent une surpression an voisinage de la face intrados 9 des ailettes 4 qui complete l'effet recherché de l'évacuation de la phase liquide, sans qu'il soit nécessaire de mettre la cavity interne 6 en dépression, ce qui pourrait conduire à une vaporisation partielle de la phase liquide nuisant ainsi à son évacuation.
La fig. 4, qui est une coupe selon IV-IV de la fig. 1, montre la section en forme d'ellipse du coude 3 ainsi que la bâche 14 de récupération de la phase liquide provenant des cavities internes 6 des ailettes 4. Comme le montre cette figure, le coude 3 est réalisé en deux parties réunies, séparées par une cloison interne 15, les ailettes 4 étant alors constituées chacune de deux demi-ailettes, la cavity interne 6 débouchant à l'extrémité externe de chaque demiailette dans l'espace 16 situé entre la bâche 14 et le coude 3. Cette cloison interne 15 n'a de raison que technologique et pourrait ne pas exister; les ailettes 4 seraient alors réalisées en une seule partie.
La fig. 5 est une vue similaire à la fig. 2, mais partielle, montrant la face intrados 9 portant, en amont de la fente 7, des ondulations 17 en forme de gouttières visibles sur la fig. 6. Cet amé- nagement permet d'augmenter encore les conditions d'évacuation de la lame liquide.
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Device used for the separation of phases of a fluid having a gaseous phase and a liquid phase, has in the elbow a bent pipe conveying said fluid and comprising, on the one hand, a range of hollow fins modifying the direction of the fluid and provided with openings through which the liquid collected by the fins passes into the internal cavity of the latter and, on the other hand, means serving to evacuate the liquid collected in the internal cavity of the fins,
characterized in that each fin has one or more openings placed on a part of their lower surface not hidden by the fin preceding it in the row and reached directly by the fluid at the end of its substantially rectilinear trajectory.
2. Device according to claim 1, characterized in that said openings are longitudinal slits made in the lower surface of the fins perpendicular to the formic plane by the respective axes of the two pipes connected by the elbow.
3. Device according to claim 2, characterized in that guide vanes are arranged along said slots.
4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the internal cavity of the fins opens, at least at one of their ends, outside the elbow.
5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that reinforcing and guiding members of the liquid phase are placed inside the cavity.
6. Device according to claim 3, characterized in that the lower surface of the fins is partially worked in the form of gutters moving towards said slots.
The present invention relates to a device used for the separation of phases of a fluid having a gaseous phase and a liquid phase, has in the elbow a bent pipe carrying said fluid and comprising, on the one hand , a range of hollow fins modifying the direction of the fluid and provided with openings through which the liquid collected by the fins passes into the internal cavity thereof and, on the other hand, means serving to evacuate the liquid collected in the internal cavity of the fins.
Such a device is used in particular in a steam turbine installation in the pipes leading to the low pressure stages.
In these pipes, it happens that the fluid is in the state of wet vapor and we note, by the erosion of the lower surface of the fins of the elbows of the pipes carrying such a two-phase fluid, that the dry steam part is deflected in direction by the trace of the elbow fins and that, on the other hand, the liquid droplet part continues its course in a substantially straight line until contact with a wall of the fins where it forms a liquid film.
It is therefore found that there is, at the level of an elbow carrying fins, a separation between the vapor and liquid phases of the conveyed fluid originating from the difference in the path of the two phases which have very different specific masses.
However, in the transfer by pipes or the use in a turbine of a fluid containing a gas phase and a liquid phase, the presence of the liquid phase has drawbacks in the form of erosion and corrosion, and it is therefore advantageous to separate the liquid phase from the vapor phase and to evacuate it outside the enclosures where it is harmful.
Such a device makes it possible to separate the liquid phase from the vapor phase of a fluid at high speed and to evacuate this liquid phase, which makes it possible, by reducing the humidity level of the fluid downstream of the elbow, to reduce the corrosive action of the remaining liquid phase on the downstream pipes which can then be made up of less sophisticated materials.
In the known device as described in British patent N0 1092348, each hollow fin is provided with an opening located near its end arrives on the lower surface.
In the known device, the hollow fins are mounted on a reservoir connected to a low pressure zone of the installation.
Thus, the film which forms on the lower surface of the fin is sucked through the opening formed therein.
The opening being placed at the rear end of the fin hidden by the fin which precedes it, the water droplets never reach this opening directly.
Such a device has a drawback: in fact, due to the existence of the low pressure zone, the liquid phase tends to volatilize partially in the evacuation conduits, so that this evacuation is thereby hindered.
The device according to the invention, which makes it possible to avoid this drawback, is characterized in that each fin has one or more openings placed on a part of its lower surface not hidden by the fin preceding it in the row and directly reached by the fluid at the end of its substantially rectilinear trajectory.
In this device according to the invention, the liquid phase passes into the internal cavity of the fins not by suction due to the low pressure zone, but under the effect of three factors:
¯ The remaining kinetic energy of the mean component of the velocity parallel to the wall of the liquid phase. This component may be important if the angle of impact of the liquid drops on the fins is small; it suffices for this that the winged elbow is judiciously drawn.
- The overpressure prevailing on the underside of the fins compared to the average pressure of the fluid vein in the elbow. This overpressure, combined with the average component of the speed parallel to the wall of the liquid blade, allows a good evacuation sorting of this liquid blade through the openings made in the underside of the fins and communicating with the cavity: internal of the fins. This overpressure is on the other hand weak, if not zero, towards the trailing edge in the device of British patent N0 1092348.
- The use of the total kinetic energy of the droplets which directly meet the slits in their course.
According to a particular embodiment of the present invention, the openings are longitudinal slots made in the lower surface of the fins perpendicular to the plane formed by the respective axes of the two pipes granted by the elbow.
According to another embodiment of the invention, guide vanes are arranged along said slots.
These guiding fins make it possible to deflect the speed of the liquid blade in the desired direction in the internal cavity of the fin for its evacuation.
According to another embodiment, the lower surface is partially worked to form gutters upstream of the recovery slots.
According to a embodiment of the invention, the internal cavity of the fins opens, at least at one of their ends, outside the elbow.
According to one embodiment, reinforcing and guiding members of the liquid phase are placed inside the cavity.
The advantages and characteristics of the invention will emerge from the description of a nonlimiting example of embodiment of the invention, given below with reference to the appended drawing: in which:
fig. 1 shows a bend with fins connecting a vertical pipe to a horizontal pipe;
fig. 2 shows on an enlarged scale in partial section two fins in the elbow;
fig. 3 is a section on III-III of FIG. 2;
fig. 4 is a section on IV-IV on an enlarged scale of the
fig. I showing the collecting tank for the water collected by the fins;
fig. 5 is the variant of a fin similar to FIG. 2 in partial view showing flow undulations;
fig. 6 is a sectional view along VI-VI of FIG. 5.
In fig. 1, a pipe 1 of circular section and vertical axis is connected to a pipe 2 of circular section and horizontal axis by means of an elbow 3 comprising, inside, fins 4 intended to improve the conditions aerodynamics of the flow of the fluid conveyed by the pipes.
It is, for example, wet steam in a steam turbine installation in its transfer between high pressure body and low pressure body.
In fig. 2, we have only a part of the elbow 3 showing a channel 5 between two fins 4. As can be seen in the figure, the fins 4 have an interior cavity 6 communicating with the channel 5 by longitudinal slots 7 perpendicular to the plane shape 'by the axes of the pipes 1 and 2. FIG. 3 which is a section on III-III of FIG. 2, shows a slit 7. In such a channel 5, the path of the stche vapor is represented by a dashed line 8 which substantially follows the geometry of the channel, and the liquid phase mixed with the dry vapor continues on its line right until it meets the lower surface 9 of the fin 4; this path is represented by a line 10.
This liquid phase forms a liquid plate 11 which retains a high kinetic energy, corresponding, for each drop, to the component tangential to the pressure surface 9 at the point of contact of the drop with the wall 9. This kinetic energy allows good evacuation of the liquid phase through the slots 7 in the internal cavity 6. As shown in fig. 3, the slots 7 may include guide fins 12 making it possible to modify the speed of the liquid phase in the direction desired for its evacuation. Blade, the fins 4 may have inside the internal cavity 6 guides 13 to conduct the liquid phase to a recovery tank 14 (see fig. 4). The guides 13 also serve as reinforcement for the fins.
Furthermore, the laws of aerodynamic flow create an overpressure in the vicinity of the lower surface 9 of the fins 4 which completes the desired effect of the evacuation of the liquid phase, without it being necessary to put the internal cavity 6 in depression, which could lead to partial vaporization of the liquid phase, thus hindering its evacuation.
Fig. 4, which is a section on IV-IV of FIG. 1, shows the elliptical section of the elbow 3 as well as the cover 14 for recovering the liquid phase coming from the internal cavities 6 of the fins 4. As shown in this figure, the elbow 3 is produced in two joined parts, separate by an internal partition 15, the fins 4 then being each made up of two half-fins, the internal cavity 6 opening at the external end of each half-fin in the space 16 located between the cover 14 and the elbow 3. This internal partition 15 is only technological and may not exist; the fins 4 would then be produced in a single part.
Fig. 5 is a view similar to FIG. 2, but partial, showing the lower surface 9 carrying, upstream of the slot 7, corrugations 17 in the form of gutters visible in FIG. 6. This arrangement makes it possible to further increase the conditions for evacuating the liquid slide.