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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfsiebanordnung, umfassend ein Siebgehäuse und ein darin untergebrachtes Dampfsieb zum Sieben von Dampf, welcher an einem einlassseitigen Gehäusebereich in das Siebgehäuse einströmt und nach Durchströmung einer Siebfläche des Dampfsiebes das Siebgehäuse an einem auslassseitigen Gehäusebereich wieder verlässt. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Dampfsiebanordnung.
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Eine gattungsgemäße Dampfsiebanordnung ist in der
DE 18 803 offenbart. Derartige Dampfsiebanordnungen finden insbesondere Verwendung in Dampfströmungspassagen von Dampfturbinenanlagen. Durch das Sieben von Dampf in der betreffenden Dampfströmungspassage können vorteilhaft unerwünschte Fremdkörper abgefangen werden, so dass stromabwärts der Dampfsiebanordnung nachfolgende Anlagenkomponenten, z. B. in einem Dampf-Wasser-Kreislauf, insbesondere eine Dampfturbine, vor einer Beschädigung durch diese Fremdkörper geschützt sind.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Dampfsiebe besitzen eine zylindrische, manchmal auch konische Siebfläche (vgl. z. B.
EP 2 146 059 A1 ,
DE 10 2009 029 679 A1 und
WO 2010/089250 A2 ). Die Durchströmung der Siebfläche erfolgt demnach in Radialrichtung, also von radial außen nach radial innen oder umgekehrt. Die Abströmung (bzw. Zuströmung) des Dampfes erfolgt demgegenüber in Axialrichtung des zylindrischen oder konischen Dampfsiebes. Insofern erfolgt bei den bekannten Dampfsiebanordnungen zwingend eine mehr oder weniger nachteilig den Strömungswiderstand erhöhende Strömungsumlenkung. Diesem Nachteil kann jedoch dadurch begegnet werden, dass das Dampfsieb bzw. dessen Siebfläche zwecks Verringerung des Strömungswiderstandes entsprechend groß (im Durchmesser und/oder in der Länge) bemessen wird, was jedoch einen entsprechenden Mehraufwand an Material und Bauraum bedeutet. Unabhängig von der Größe des Dampfsiebes besteht ein weiterer Nachteil darin, dass das Siebgehäuse, in welchem das zylindrische oder konische Dampfsieb untergebracht ist, relativ voluminös und manchmal auch kompliziert formgestaltet ist.
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Die
JP 11-343811A offenbart eine Dampfsiebanordnung welche ein Dampfventil umfasst, welches im auslassseitigen Gehäusebereich oder in einem stromabwärts dieses Gehäusebereiches angebundenen Ventilgehäuses untergebraucht ist um so eine plazsparender Anordnung zu ermöglich.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zu beseitigen und eine Dampfsiebanordnung bereitzustellen, die trotz einfachem Aufbau gute Gebrauchseigenschaften aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Dampfsiebanordnung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Dampfsiebanordnung, umfassend ein Siebgehäuse und ein darin untergebrachtes Dampfsieb zum Sieben von Dampf, welcher an einem einlassseitigen Gehäusebereich in das Siebgehäuse einströmt und nach Durchströmung einer Siebfläche des Dampfsiebes das Siebgehäuse an einem auslassseitigen Gehäusebereich wieder verlässt, wobei die Siebfläche des Dampfsiebes im Wesentlichen eben ist und bezüglich des rohrförmig vorgesehenen auslassseitigen Gehäusebereiches schräggestellt im Siebgehäuse angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Dampfsiebanordnung ferner ein Dampfventil umfasst, welches im auslassseitigen Gehäusebereich oder in einem stromabwärts dieses Gehäusebereiches angebundenen Ventilgehäuse untergebracht und als ein ansteuerbares Klappenventil mit einer schwenkbaren Ventilklappe ausgebildet ist, wobei die Orientierung der Ventilklappe derart an die Orientierung der Siebfläche angepasst ist, dass ein beim Öffnen des Dampfventils in Richtung zur Siebfläche hin verschwenkender Klappenabschnitt in Umfangsrichtung betrachtet an einer Azimuthwinkelstelle vorgesehen ist, welche derjenigen Azimuthwinkelstelle entspricht, an welcher die Siebfläche relativ weit vom Dampfventil entfernt verläuft.
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Der Begriff ”schräggestellt” soll in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Ebene der Siebfläche nicht orthogonal bezüglich der Längsrichtung des rohrförmig ausgebildeten auslassseitigen Gehäusebereiches angeordnet ist. Mit anderen Worten beträgt ein ”Schrägstellungswinkel” zwischen einerseits der Ebene der Siebfläche und andererseits der Rohrlängsrichtung (bzw. Abströmrichtung des Dampfes) bei einem schräggestellten Dampfsieb nicht 90° sondern weniger. Dieser Schrägstellungswinkel liegt bevorzugt in einem Bereich von 10° bis 50°, weiter bevorzugt 20° bis 40°.
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Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen werden gleichzeitig insbesondere zwei Vorteile erreicht: Zum Einen erfordert die funktionsfähige Unterbringung einer ebenen Siebfläche keine aufwändige Konstruktion des Siebgehäuses (im Vergleich zur Unterbringung eines zylindrischen oder konischen Dampfsiebes). Das erfindungsgemäße Dampfsieb kann daher vorteilhaft in prinzipiell beliebig formgestaltete Dampfströmungspassagen integriert werden. Zum Anderen, insbesondere bei relativ klein bemessenen Querabmessungen bzw. Durchmessern des betreffenden Siebgehäuses, ermöglicht die Schrägstellung des Dampfsiebes vorteilhaft eine beträchtliche Verringerung des Strömungswiderstandes.
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Ein ”Aperturverhältnis”, d. h. das Verhältnis der Fläche von Sieböffnungen zur Fläche der gesamten Siebfläche, ist bevorzugt größer als 0,3, weiter bevorzugt größer als 0,4.
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Das Dampfsieb stellt ferner eine Schutzeinrichtung also insbesondere für das nachfolgende Dampfventil dar. Das Dampfventil kann z. B. als ansteuerbares Steuerventil (alternativ: z. B. ansteuerbares Notabschaltventil) in einer Dampfströmungspassage einer Dampfturbinenanlage dienen. Es ist als so genannten Klappenventil ausgebildet. Auch kann die Dampfsiebanordnung dem Dampfsieb nachfolgend mehrere derartige Dampfventile umfassen.
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Ein als Klappenventil ausgebildetes Dampfventil ist dadurch gekennzeichnet, dass eine im Dampfströmungspfad angeordnete Klappe beim Öffnen des Ventils so verschwenkt wird, dass die Klappenebene in Richtung einer ”Parallelität zur Dampfströmungsrichtung” verschwenkt wird. Falls bei der Dampfsiebanordnung dem Dampfsieb nachgeordnet ein solches Klappenventil vorgesehen ist, so ermöglicht dies einen synergistischen Vorteil, der darin besteht, dass bei geeignet gewählter Orientierung der Siebfläche bezüglich der Ventilklappe bzw. deren Schwenkachse ein besonders kompakter Aufbau erzielt wird, bei welchem der Abstand zwischen dem Dampfsieb und dem Klappenventil besonders klein ist. Aufgrund der Schrägstellung des Dampfsiebes ist klar, dass an unterschiedlichen ”Azimuthwinkeln” befindliche Abschnitte des Dampfsiebes in Dampfströmungsrichtung betrachtet unterschiedlich viel Raum im auslassseitigen Gehäusebereich beanspruchen. Für eine möglichst kompakte Anordnung des Klappenventils unmittelbar hinter dem Dampfsieb ist es daher von Vorteil, wenn ein beim Öffnen des Ventils in Richtung zur Dampfsiebfläche hin verschwenkender Klappenabschnitt in Umfangsrichtung betrachtet an einer Azimuthwinkelstelle vorgesehen ist, welche derjenigen Azimuthwinkelstelle entspricht, an welcher die Dampfsiebfläche relativ weit vom Ventil entfernt, also weiter stromaufwärts verläuft.
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In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der einlassseitige Gehäusebereich und der auslassseitige Gehäusebereich des Siebgehäuses einstückig durchgehend von einem Rohr gebildet sind.
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Im einfachsten Fall handelt es sich bei diesem Rohr (Dampfströmungsrohr) um ein geradlinig verlaufendes Metallrohr, insbesondere ein geradlinig verlaufendes Rohr mit kreisförmigen Querschnitt.
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Bei einem geradlinig (oder nur geringfügig gekrümmt) verlaufenden Rohr, bei welchem die axialen Endbereiche den einlassseitigen Gehäusebereich und den auslassseitigen Gehäusebereich des Siebgehäuses bilden, ergibt sich vorteilhaft kein Strömungsverlust bzw. Strömungswiderstand aufgrund einer Strömungsumlenkung.
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Abgesehen davon, dass die Siebfläche bei der Erfindung im Wesentlichen eben, also nicht gekrümmt wie im Stand der Technik, vorgesehen ist, kann hinsichtlich der Herstellung und Ausgestaltung des Dampfsiebes vorteilhaft auf an sich bekannte Konstruktionen aus dem Stand der Technik zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann das Dampfsieb als monolithisches Bauteil gefertigt sein, bei welchem die erforderlichen Sieböffnungen (z. B. kreisrunde Löcher, längliche Löcher bzw. Schlitze, etc.) nachträglich eingebracht wurden (z. B. durch Wasserstrahl-, Laser-, Elektronenstrahl-Schneiden oder dergleichen). Alternativ oder zusätzlich zu einem monolithischen Bauteil kann das Dampfsieb auch eine Mehrzahl von Siebgitterstäben oder Siebgitterblechen (”Lamellen”) oder dergleichen umfassen, welche zur Begrenzung bzw. Definition von Sieböffnungen der Siebfläche dienen. Im Stand der Technik von zylindrischen oder konischen Dampfsieben werden hierfür z. B. oftmals metallische Drähte am Umfang eines Dampfsiebkorpus vorgesehen. Derartige Drähte bzw. Stäbe, oder z. B. ein Sieböffnungen belassendes Geflecht derartiger Drähte oder Stäbe kann vorteilhaft auch bei der Erfindung zur Ausbildung der im Wesentlichen ebenen Siebfläche genutzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Siebfläche des Dampfsiebes langgestreckte Sieböffnungen auf, wobei das Dampfsieb derart orientiert im Siebgehäuse untergebracht ist, dass eine Dampfgeschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Sieböffnungen größer als eine Dampfgeschwindigkeitskomponente in Querrichtung der Sieböffnungen ist.
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Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft ein besonders geringer Strömungswiderstand des Dampfsiebes erzielt. Durch die relativ große Dampfgeschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Sieböffnungen werden diese Sieböffnungen gewissermaßen ohne stärkere lokale Verwirbelungen durchströmt. Derartige Verwirbelungen entstehen insbesondere dann, wenn es eine nennenswerte Dampfgeschwindigkeitskomponente in Querrichtung von länglichen Sieböffnungen gibt, oder wenn solche länglichen Sieböffnungen nicht durchgehend, d. h. von einem Siebflächenrand zum gegenüberliegenden Siebflächenrand verlaufend vorgesehen sind.
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Daher ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer Siebfläche mit langgestreckten Sieböffnungen vorgesehen, dass diese Sieböffnungen sich jeweils durchgehend über wenigstens 20%, insbesondere wenigstens 40% derjenigen Länge (Gesamtlänge) erstrecken, welche für die betreffende Lage der jeweiligen Sieböffnungen auf der Siebfläche überhaupt möglich ist.
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Ferner ist es im Falle einer Siebfläche mit langgestreckten Sieböffnungen von Vorteil, wenn das Dampfsieb derart im Siebgehäuse untergebracht ist, dass die Dampfgeschwindigkeitskomponente in Querrichtung der Sieböffnungen im Wesentlichen 0 ist (z. B. weniger als 5% der Dampfgeschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Sieböffnungen beträgt).
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Eine Dampfsiebanordnung der vorstehend erläuterten Art kann vorteilhaft zum Sieben von Dampf in einer Dampfströmungspassage einer Dampfturbinenanlage verwendet werden, beispielsweise in einer Passage zur Zufuhr von Dampf (”Frischdampf”) zu einer Dampfturbine in einem Dampf-Wasser-Kreislauf.
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Insbesondere in diesem Anwendungsfall kann das Dampfsieb besonders vorteilhaft in einem geraden Rohrabschnitt der betreffenden Dampfströmungspassage integriert werden, wobei durch die erfindungsgemäße Schrägstellung der Siebfläche zur Rohrlängsachse (bzw. Rohrradialrichtung) ein vorteilhaft verringerter Strömungswiderstand des Dampfsiebes erzielt wird.
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Wenn in der Nähe des Dampfsiebes ein Ventil angeordnet werden soll, so kann vorteilhaft auf ein zusätzliches separates Ventilgehäuse verzichtet werden bzw. die Gesamtheit aus Ventilgehäuse und Dampfsiebgehäuse konstruktiv einfacher gestaltet werden. Bei einem rohrförmigen (z. B. zylindrischen) Ventilgehäuse bzw. -gehäuseabschnitt können dessen Abmaße (z. B. Durchmesser) generell entsprechend den Abmaßen des Dampfsiebgehäuses bzw. -gehäuseabschnittes vorgesehen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Dampfsiebanordnung nach dem Stand der Technik,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Dampfsiebanordnung gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Details von 2,
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4 eine perspektivische Teilansicht eines bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Dampfsiebes,
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5 eine Ansicht des Dampfsiebes (Blickrichtung in Siebflächenebene),
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6 eine Ansicht des Dampfsiebes (Blickrichtung in Dampfströmungsrichtung), und
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7 eine Ansicht des Dampfsiebes (Blickrichtung vertikal von unten).
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1 zeigt eine Dampfsiebanordnung 10 von im Wesentlichen bekannter Bauart.
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Die Dampfsiebanordnung 10 umfasst ein Siebgehäuse 12 mit einem darin untergebrachten zylindrischen Dampfsieb 14 (in 1 gestrichelt eingezeichnet) zum Sieben von Dampf, der an einem einlassseitigen Gehäusebereich 16 in das Siebgehäuse 12 einströmt und nach Durchströmung einer zylindrischen Siebfläche des Siebes 14 das Siebgehäuse 12 an einem auslassseitigen Gehäusebereich 18 des Siebgehäuses 12 wieder verlässt.
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Der einlassseitige Gehäusebereich 16 und der auslassseitige Gehäusebereich 18 besitzen jeweils die Form eines zylindrischen Rohres, wobei die Rohrlängsrichtungen bzw. Rohrachsen einen 90°-Winkel einschließen und wobei die beiden Gehäusebereiche 16, 18 über einen bauchigen Zwischenbereich des Siebgehäuses 12 miteinander verbunden sind. Dieser Zwischenbereich ist in etwa zylindrisch und ist koaxial zum auslassseitigen Gehäusebereich 18 an diesem angeschlossen (z. B. verschweißt), besitzt jedoch einen größeren Durchmesser als der auslassseitige Gehäusebereich 18, um die Unterbringung des zylindrischen Dampfsiebes 14 zu bewerkstelligen. Das Dampfsieb 14 besitzt in etwa den gleichen Durchmesser wie der auslassseitige Gehäusebereich 18.
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Die Dampfsiebanordnung 10 umfasst im dargestellten Beispiel ferner ein erstes Ventilgehäuse 20, ein zweites Ventilgehäuse 22 und ein die Ventilgehäuse 20, 22 miteinander verbindendes Rohrstück 24. In den Ventilgehäusen 20, 22 ist jeweils ein ansteuerbares Dampfventil, hier z. B. Klappenventil, untergebracht. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Notabschaltventil (im Gehäuse 20) und ein Steuerventil (im Gehäuse 22) in einer Dampfströmungspassage zur steuerbaren Zufuhr von Frischdampf zu einer (nicht dargestellten) Dampfturbine, die in einem Dampf-Wasser-Kreislauf einer Dampfturbinenanlage eingebunden ist. Zur Betätigung der beiden Dampfventile sind (z. B. hydraulische) Betätigungseinrichtungen 26 und 28 vorgesehen.
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Die Richtung der Dampfeinströmung ist in 1 durch einen Pfeil E angegeben. Der über den einlassseitigen Gehäusebereich 16 in das Siebgehäuse 12 einströmende Dampf durchströmt die zylindrische Siebfläche des Dampfsiebes 14 von radial außen nach radial innen, erfährt eine Umlenkung und verlässt das Siebgehäuse 12 durch den auslassseitigen Gehäusebereich 18 in Axialrichtung dieses Gehäusebereiches. Der somit gesiebte Dampf durchströmt so dann das erste Dampfventil, welches in dem stromabwärts des Gehäusebereiches 18 angeflanschten ersten Ventilgehäuse 20 untergebracht ist. Stromabwärts des ersten Ventils durchströmt der Dampf das Rohrstück 24 und das zweite Dampfventil, welches in dem stromabwärts des Rohrstückes 24 angebundenen zweiten Ventilgehäuse 22 untergebracht ist, um sodann die Dampfsiebanordnung 10 (in Richtung zur Dampfturbine hin) zu verlassen. Die Richtung der Dampfausströmung ist in 1 mit einem Pfeil A angegeben.
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Die 90°-Grad-Umlenkung zwischen der Dampfeinströmung E und der Dampfausströmung A findet hierbei im Bereich des zylindrischen Dampfsiebes 14 statt.
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Nachteilig ist bei dieser bekannten Dampfsiebkonfiguration zum Einen der Fertigungsaufwand und Bauraumbedarf für das Siebgehäuse 12 und zum Anderen ein gewisser Strömungsverlust (Strömungswiderstand) aufgrund der Dampfumlenkung im Verlauf der Durchströmung der Dampfsiebanordnung 10.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Dampfsiebanordnung werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben ”a” zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung dieses vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.
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2 zeigt eine erfindungsgemäß modifizierte Dampfsiebanordnung 10a.
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Hinsichtlich der einem Siebgehäuse 12a in Dampfströmungsrichtung nachfolgenden Komponenten entspricht der Aufbau der Dampfsiebanordnung 10a dem Aufbau der oben bereits beschriebenen Dampfsiebanordnung 10. Die Modifikation betrifft das Siebgehäuse 12a und ein darin untergebrachtes Dampfsieb 14a.
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Wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel dient das Dampfsieb 14a zum Sieben von Dampf, welcher an einem einlassseitigen Gehäusebereich 16a in das Siebgehäuse 12a einströmt und nach Durchströmung einer Siebfläche des Dampfsiebes 14a das Siebgehäuse 12a an einem auslassseitigen Gehäusebereich 18a wieder verlässt.
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Die Besonderheit der Dampfsiebanordnung 10a besteht darin, dass das Dampfsieb 14a eine ebene Siebfläche besitzt und bezüglich des rohrförmig vorgesehenen auslassseitigen Gehäusebereiches 18a schräggestellt im Siebgehäuse 12a angeordnet ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Siebgehäuse 12a konstruktiv sehr einfach als ein zylindrisches Rohr vorgesehen, in welchem das plattenförmige Dampfsieb 14a (mit einer elliptischen Kontur) untergebracht (eingepasst) ist. Der Durchmesser des (in diesem Ausführungsbeispiel zylindrischen) Siebgehäuses 12a entspricht dem Durchmesser der nachgeordneten Strömungspassagen (z. B. Ventilgehäuse 20a, 22a und Rohrstück 24a). Der (elliptische) Rand des Dampfsiebes 14a verläuft unmittelbar benachbart der Innenseite (Innenumfang) des Siebgehäuses 12a.
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Abgesehen davon, dass das Siebgehäuse 12a somit sehr kostengünstig herstellbar ist, besitzt die Dampfsiebanordnung 10a vorteilhaft einen sehr kompakten Aufbau und involviert auch keine Strömungsumlenkung. Vielmehr erfolgt eine Durchströmung der Dampfsiebanordnung 10a ausgehend von einer Dampfeinströmung E geradlinig bis hin zu einer Dampfausströmung A.
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Im dargestellten Beispiel sind der einlassseitige Gehäusebereich 16a und der auslassseitige Gehäusebereich 18a des Siebgehäuses 12a einstückig durchgehend von einem geradlinig verlaufenden Metallrohr gebildet.
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Zur Vereinfachung der nachfolgenden Bezugnahme auf verschiedene Raumrichtungen sei auf die in den Figuren eingezeichneten Koordinatensysteme mit den Raumrichtungen x, y und z verwiesen. Wie ersichtlich, bezeichnet x die Richtung der Dampfströmung, welche im dargestellten Beispiel horizontal verläuft. Demgegenüber bezeichnet y eine bestimmte Querrichtung (orthogonal zur Richtung x), die im dargestellten Beispiel ebenfalls horizontal verlaufend gewählt ist. Die Richtung z vervollständigt die kartesischen Koordinatensysteme mit einer weiteren Querrichtung, die im dargestellten Beispiel die Vertikalrichtung darstellt.
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Wie bereits erwähnt ist das Dampfsieb 14a schräg im Siebgehäuse 12a (”Frischampfrohr”) eingebaut. Durch diese Schrägstellung des Dampfsiebes 14a wird die Größe der Siebfläche vorteilhaft vergrößert, ohne dass es hierzu einer entsprechenden Vergrößerung des Rohrquerschnittes bedarf.
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Die Schrägstellung lässt sich im dargestellten Beispiel wie folgt charakterisieren: Die Ebene der Siebfläche erstreckt sich in einem Winkel α von etwa 30° bezüglich der Richtung x, wobei die Normale der Siebflächenebene in der x-z-Ebene liegt (Bei einem nicht schräggestellten Dampfsieb wäre α = 90° bzw. würde die Normale der Siebflächenebene in x-Richtung verlaufen).
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Im dargestellten Beispiel ist die Orientierung des Dampfsiebes 14a vorteilhaft an die Orientierung einer Ventilklappe 30a des im Ventilgehäuse 20a untergebrachten Klappenventils angepasst: Die Schwenkachse der kreisförmigen Ventilklappe 30a verläuft horizontal in y-Richtung durch den Mittelpunkt der Ventilklappe 30a. Bei geschlossenem Ventil erstreckt sich die Ventilklappenebene in der y-z-Ebene, so dass in x-Richtung betrachtet nahezu kein Raum von der Ventilklappe 30a beansprucht wird. Dies ändert sich beim Öffnen des Ventils, weil dann eine Hälfte der Ventilklappe 30a, hier die untere Hälfte, in negativer x-Richtung ”Raum beansprucht”. Diese Situation (Ventil geöffnet) ist in 2 dargestellt. Um hierbei in x-Richtung betrachtet einen möglichst geringen Abstand zwischen dem Dampfsieb 14a und dem Ventil zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn der beim Öffnen des Ventils von dem entsprechenden Ventilklappenabschnitt (hier: untere Klappenhälfte) in negativer x-Richtung beanspruchte Raum in einem Azimuthwinkelbereich liegt, in welchem das Dampfsieb 14a eher weniger weit in positiver x-Richtung ”hervorsteht”. Dies ist im dargestellten Beispiel der Fall. Der beim Ventilöffnungsvorgang von der betreffenden Klappenhälfte beanspruchte Raum liegt ”im unteren Bereich” des Gehäuseabschnittes 18a, und in diesem unteren Gehäusebereich ist das Dampfsieb 14a eher ”zurückgezogen” (wohingegen das Dampfsieb 14a im oberen Bereich des Gehäuseabschnittes 18a weiter in positiver x-Richtung vorragt).
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die 4 bis 7 der Aufbau und die Schrägstellung des Dampfsiebes 14a näher erläutert. Die in diesen Figuren eingezeichneten Koordinatensysteme beziehen sich jeweils auf die in 2 dargestellte Einbausituation.
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3 veranschaulicht die Art und Weise der Verankerung des Dampfsiebes 14a im Inneren des Siebgehäuses 12a. In diesem Beispiel besitzt das Siebgehäuse 12a (”Frischdampfrohr”) an seiner Innenumfangsfläche einen über den Umfang ringförmig geschlossen verlaufenden Absatz 32a. An diesem Absatz 32a erfolgt in Dampfströmungsrichtung x betrachtet eine geringfügige Verkleinerung des Innendurchmessers, so dass das die Form einer elliptischen Scheibe aufweisende Dampfsieb 14a an seinem Umfangsrand umlaufend an dem Absatz 32a anliegt und so in der gewünschten Schrägstellung (vgl. Schrägstellungswinkel α) festgelegt wird. Die zuverlässige Anlage des Dampfsiebes 14a am Absatz 32a ist hierbei durch eine entsprechend formgestaltete Verspannhülse 34a bewerkstelligt, deren axiales Ende das Dampfsieb 14a gegen den Absatz 32a drückt.
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Wie es insbesondere auch die verschiedenen Ansichten der 4 bis 7 zeigen, ist das Dampfsieb 14a im dargestellten Beispiel aus einem massiven Mittelsteg 36a und einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Metallblechen bzw. Lamellen 38a gebildet, so dass zwischen einander benachbarten Lamellen 38a verbleibende Zwischenräume die Sieböffnungen 40a des Dampfsiebes 14a bilden.
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Die einzelnen Lamellen 38a besitzen entsprechend der elliptischen Kontur der Siebfläche unterschiedliche Längen und verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel auch nicht über die gesamte jeweils auf der Siebfläche verfügbare Länge, sondern jeweils nur über etwa die Hälfte dieser °Maximallänge”. Ein parallel zu den Lamellen 38a verlaufender Zentralabschnitt des Mittelsteges 36a teilt die Lamellen 38a gewissermaßen in zwei Gruppen von Lamellen auf. Dies dient im dargestellten Beispiel zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des aus den Lamellen 38a gebildeten Dampfsiebes 14a.
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Es versteht sich, dass das Dampfsieb 14a abweichend von dem dargestellten Beispiel auch aus einem Monolith (z. B. Metallplatte) gefertigt sein könnte, bei welchem durch Bohren oder Schneiden die gewünschten Sieböffnungen ausgebildet wurden. Im dargestellten Beispiel sind die Lamellen 38a und der Mittelsteg 36a in geeigneter Weise miteinander verschweißt, so dass die erwähnten langgestreckten Sieböffnungen 40a zwischen den Lamellen 38a verbleiben.
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Die Verwendung von langgestreckten Sieböffnungen 40a besitzt z. B. dann einen besonderen Vorteil, wenn das Dampfsieb 14a wie im dargestellten Ausführungsbeispiel derart orientiert im Siebgehäuse 12a (vgl. 2 und 3) untergebracht ist, dass eine Dampfgeschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Sieböffnungen 40a größer als eine Dampfgeschwindigkeitskomponente in Querrichtung der Sieböffnungen 40a ist.
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Die (vektorielle) Dampfgeschwindigkeit weist in die positive x-Richtung und besitzt demnach keine Geschwindigkeitskomponenten in y- und z-Richtung. Aufgrund der Schrägstellung des Dampfsiebes 14a lässt sich die (vektorielle) Dampfgeschwindigkeit ganz allgemein in Komponenten in Längsrichtung der Sieböffnungen 40a, in Querrichtung der Sieböffnungen 40a und in Normalenrichtung der Sieböffnungen 40a zerlegen.
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Die ”Längsrichtung” der Sieböffnungen 40a entspricht der Längsrichtung der langgestreckten Lamellen 38a und verläuft im dargestellten Beispiel unter dem Schrägstellungswinkel α geneigt bezüglich der Richtung x, und in der x-z-Ebene liegend.
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Die ”Querrichtung” der Sieböffnungen 40a bezeichnet hier die in der Siebflächenebene liegende Richtung orthogonal zur Längsrichtung der Sieböffnung 40a. Im dargestellten Beispiel ist dies die Querrichtung Y.
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Aufgrund der im dargestellten Beispiel gewählten Orientierung des Dampfsiebes 14a bzw. dessen Sieböffnungen 40a ist klar, dass die Dampfgeschwindigkeit zwar eine (vom Winkel α abhängige) Komponente in Längsrichtung der Sieböffnungen 40a, aber keine Komponente in Querrichtung der Sieböffnungen 40a aufweist. Bei einem anders gewählten Verlauf der Lamellen 38a könnte sich auch eine mehr oder weniger große Komponente in Querrichtung ergeben.
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Wenn nun die Komponente in Längsrichtung größer als die Komponente in Querrichtung ist, wobei bevorzugt die dargestellte Orientierung mit einer sogar verschwindenden Komponente in Querrichtung bevorzugt ist, so führt dies vorteilhaft zu einem besonders kleinen Strömungswiderstand des Dampfsiebes 14a.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dampfsiebanordnung 10a kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Wenngleich die beschriebene Verwendung der Dampfsiebanordnung in einer Dampfströmungspassage einer Dampfturbinenanlage im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist, so ist eine Verwendung in anderen Bereichen keineswegs ausgeschlossen. Entsprechendes gilt für die im beschriebenen Beispiel vorgesehene bauliche Zusammenfassung der eigentlichen Siebeinrichtung (Dampfsieb 14a mit Siebgehäuse 12a) mit einer im Strömungsverlauf unmittelbar nachfolgenden Ventilanordnung. Auch der hier mit 30° bemessene Schrägstellungswinkel kann modifiziert werden, liegt bevorzugt jedoch in einem Bereich von 10° bis 50°. Auch der im Beispiel kreisförmig vorgesehene Querschnitt der diversen Rohrleitungsabschnitte (z. B. Siebgehäuse 12a) könnte in der Praxis abgewandelt werden, wobei sich in diesem Fall eine entsprechend andere Kontur des Dampfsiebes ergibt. Bei einer rechteckigen Kontur des Siebgehäusequerschnittes könnte z. B. ein Dampfsieb mit rechteckiger Kontur schräggestellt in das Siebgehäuse eingebaut werden. Schließlich kann auch die konkrete Ausgestaltung des Dampfsiebes abgesehen von der im Wesentlichen ebenen Siebfläche vielfältig modifiziert werden, insbesondere was die Anzahl und Art (Form) von Sieböffnungen anbelangt.
