DE1918134A1

DE1918134A1 - Dampfumwaelzvorrichtung fuer veraenderlichen Durchsatz

Info

Publication number: DE1918134A1
Application number: DE19691918134
Authority: DE
Inventors: Ripley Charles Chatham; O'neill Gerald Loring
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1969-04-10
Publication date: 1969-10-23
Also published as: FR2006004A1; US3607635A

Description

1 9 1 R 1 3

DR. ERHART ZIEGLER

PATENTANWALT

6 FRANKFURT 70

TIROLER STRASSE 61-63
' POSTFACH 70 0961
TELEFON 0611/61 65 57

693 GEC - (24-AD-O32O4) General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y., USA

Dampfumwälzvorrichtung für veränderlichen Durchsatz.

Kürzlich sind zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Gasturbinen sogenannte "Luftthermopresser" entwickelt worden. Ein solcher Luftthermopresser weist eine kurze» zylindrisch ausgebildete enge Düse auf, die am Ende der Gasturbine angesetzt ist, und an die sich ein konisch auseinanderlaufender Abschnitt anschließt. In der engen Düse kann Wasser in die Turbinenabgase eingespritzt werden. Dieses Wasser verdampft und erhöht den statischen Druck am Thermopresserausgang. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Gasturbine höher.

ur Verwendung in Dampfumwälζsystemen wurde nun in jüngerer Zeit eine ähnliche Vorrichtung entwickelt, nämlich der sogenannte Dampfthermopresser. Ein solcher Dampfthermopresser weist einen

onisch zusammenlaufenden Eingangsteil, daran anschließend eine Engstelle und noch einen konisch auseinanderlaufenden Diffusor auf. An der Engstelle kann nun Wasser in Form sehr kleiner Tröpfchen in den Dampfthermopresser eingespritzt werden. Durch den Dampfthermopresser wird vom Eingangsteil her überhitzter Dampf hindurchgeführt. Wenn der überhitzte Dampf durch den konisch zusammenlaufenden Eingangsteil hindurch beschleunigt wird, findet ein Druckabfall statt. Die Dichte des strömenden Dampfes wird nun durch das eingespritzte Wasser erhöht, das verdampft

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und dabei den überhitzten Dampf in gesättigten Dampf umwandelt. Daher ist der Druckgewinn im Diffusor, der bei der dort geringer werdenden Strömungsgeschwindigkeit auftritt, merklieh größer als der Druckabfall, der beim Beschleunigen der Dampfströmung erfolgt. Der statische Druck wird daher insgesamt größer.

Um nun einen Dampfthermopresser bei voller Nennleistung betreiben su können, ist eine große Menge an überhitztem Dampf erforderlich. Wenn man nun einen dampfgekühlten Kernreaktor oder
ein anderes System anfährt, in dem überhitzter Dampf umgewälzt
werden muß, steht eine so große Dampfmenge nicht immer zur Verfügung. Unter solchen Umständen kann man den Dampfthermopresser als Strahlpumpe betreiben. Man wird dann eine einzige große
Düse konzentrisch oberhalb der Engstelle anordnen und durch die Düse hindurch die Engstelle mit Treibmittel versorgen.

Dampfumwälζ systerne mit Dampfthermopressern zeichnen sich durch
einen sehr hohen Wirkungsgrad aus, insbesondere da es nicht erforderlich ist, große Dampfmengen direkt umzupumpen. Solche
Systeme können jedoch noch verbessert werden. Es treten nämlich Schwierigkeiten auf, wenn man einen Dampfthermopresser nur mit
einem Teil seiner Nennleistung betreibt. Wenn man nämlich weniger überhitzten Dampf durch den Thermopresser hindurchströmen läßt, kann auch nicht so viel Wasser verdampft werden. Wenn nun die
Menge des eingespritzten Wassers nicht genau eingestellt wird,
kann zu viel Wasser von dem gesättigten Dampf mitgerissen werden, der den Thermopresser verläßt. Auch sind der Eingangsteil und
die Engstelle des Thermopressers so ausgebildet, daß sie nur
bei dem größt möglichen Durchsatz optimal sind, nicht jedoch .

si geringeren Durchsätzen. Außerdem brauchen auch der Eingangsteil und die Engstelle, die für einen Betrieb als Thermopresser optimal ausgelegt sind, für einen Betrieb als Strahlpumpe nicht geeignet zu sein, wie er beim Anfahren des Systems erforderlich ist.

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Es 3ind daher Verbesserungen an Dampf thermopressem notwendig, die es erlauben, einen Dampfthermopresser mit variablem Durchsatz zu betreiben.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit einem Dampfthermopresser erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die im Eingangsteil des Thermopressers angeordnete Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser als axial bewegbarer Verteilerring ausgebildet ist. Der Wasserdurchsatz durch die Spritzdüsen am Ringverteiler kann so eingestellt werden, daß er mit dem Durchsatz an überhitztem Dampf durch den Thermopresser im Einklang steht. Wenn nun der Verteilerring nach vorne auf die Engstelle des Thermopressers zu bewegt wird, wird die Querschnittsfläche der Engstelle verkleinert. Schließlich liegt der Ringverteiler kurz vor der Engstelle an der Wand des Thermopressers an. Dann kann der Dampf nur innen durch den Verteilerring hindurchströmen, der nun als Eingangsteil für den Thermopresser wirkt. Man kann daher den eigentlichen Eingangsteil des Thermopressers so auslegen, daß er für einen Betrieb bei Nenndurchsatz optimal ist,, während man die Innenfläche des Ringverteilers so ausbilden kann, daß ein optimaler Betrieb mit Teildurchsatzmengen erzielt werden kann. Ein solches System eignet sich besonders für Kernkraftanlagen mit dampfgekühlten Kernreaktoren, da bei solchen Anlagen die Leistung in einem recht erheblichen Bereich variiert wird.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand verschiedener AusfÜ-rungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden.

Figur la ist ein schematischer Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dampfthermopresser in der Einstellung für vollen Nenndurchsatz.

Figur Ib zeigt den Dampfthermopresser aus Figur la in der Einstellung für 2/3 des vollen Nenndurchsatzes.

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Figur lc zeigt den Dampfthermopresser aus Figur la in der Einstellung für 1/3 des vollen Nenndurchsatzes.

Figur 2 ist ein Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. ' .

Figur 3 zeigt, wie erfindungsgemäße Dampfthermopresser besonders günstig in einer Kernkraftanlage angeordnet werden können.

In den Figuren la, Ib und Ic ist ein erfindungsgemäßer Dampfthermopresser in den Einstellungen für vollen NenndurchsatZ₉ für 2/3 und für 1/3 des vollen Nenndurchsatzes dargestellt worden. Es handelt sich um einen Thermopresser mit variablem Durchsatz, der für die Zufuhr des überhitzten Dampfes eine Eingangsleituag 10 aufweist, die mittels der Flansche 12 und'13 an den Eingangsteil 11 des Thermopressers angeschraubt ist. Der Eingangsteil des Thermopressers ist mittels der Flansche 15 und 16 an einem Diffusor 14 angeschraubt. Der Diffusor 14, der weggekrochen dargestellt ist, besteht aus einem allmählich auseinanderlaufenden konischen Rohr.

Der Eingangsteil 11 und der Diffusor 14 bilden zusammen das Thermopressergehäuse. Die Stelle des Thermopressergehäuses₉ die den geringsten Querschnitt aufweist, und die.etwa in der Gegend der Flansche 15 und 16 liegt, wird als "Engstelle" des Thermopressers bezeichnet.

Innerhalb des Eingangsteiles 11 ist ein Ringverteiler 17 mit einer Anzahl kleiner Spritzdüsen 18 angeordnet, durch die Wasser oder eine andere passende Flüssigkeit in der Form feinster Tröpfchen in den Eingangsteil 11 des Thermopressers eingespritzt werden kann. Der Ringverteiler 17 ist durch eine ringförmige Scheidewand 19 in einen inneren und einen äußeren Teil unterteilt. Dem Verteiler 17 wird Wasser durch die Röhren 20 und 21

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zugeführt, An den Stellen im Ringverteiler 17, an denen die Röhren 20 und 21 in den Ringverteiler einmünden, sind in dem Verteiler Trennwände 22 angebracht worden, so daß das Wasser aus der Röhre 20 nur dem inneren Teil des Verteilers und das Wasser aus der Röhre 21 nur dem äußeren Teil der Verteilers 17 zugeführt wird.

Innerhalb des Ringverteilers 17 und koaxial zum Thermopresser ist eine Strahlpumpendüse 23 angeordnet, der Treibmittel durch die Röhre 25 zugeführt wird.

Den Röhren 20 und 21 wird das Wasser durch eine unterteilte Leitung 26 zugeführt, die die Treibmittelröhre 25 umgibt und an ihr befestigt ist. Die Leitung 26 ist längs der Linie 27 unterteilt, so daß Wasser, 'das durch eine Leitung 29 in den äußeren

eitungsteil 28 einströmt, durch öffnungen 30 zur Röhre 20 fließt, während Wasser, das durch eine Leitung 32 strömt, durch öffnungen 33 hindurch zur Röhre 21 gelangt.

Die Treibmittelröhre 25 ist derart montiert, daß sie auf der längsachse des Thermopressers axial bewegbar ist. Der Verteiler 17, die Röhren 20 und 21' sowie die Leitung 26 sind an der Treibmittelröhre 25 befestigt, so daß sie zusammen mit der Treibmittelröhre 25 axial bewegbar sind. Zur Führung der ganzen Anordnung während der axialen Bewegung sind mehrere Rippen 3^ vorgesehen. Die Treibmittelröhre 25 und die Leitung 26 sind in Dichtungen 35 und 36 gelagert, die dort angeordnet sind, wo die Treibmittelröhre 25 und die Leitung 26 das Gehäuse 28 und die

ingangsleitung 10 durchstoßen. Die Leitung 26 wird während der axialen Bewegung zusätzlich durch Führungen 38 geführt, die ;leichzeitig das Wasser aus der Leitung 29 vom Wasser aus der leitung 32 trennen.

In der Figur la ist nun der Thermopresser in der Einstellung für vollen Nenndurehsatz dargestellt, überhitzter Dampf wird mit maximalem Durchsatz zugeführt. Die Wandung des Eingangsteiles 11

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ist so ausgebildet, daß sieh bei einem Betrieb mit vollem Nenndurchsatz der optimale Wirkungsgrad ergibt. Der Verteiler¹ 17 ist ganz nach links gezogen worden, so daß er von der Innenwandung des Eingangsteiles 11 den größt möglichen Abstand aufweist. Wasser wird dem Verteiler 17 durch die Röhren 29 und 32 mit vollem Nenndurchsatz zugeführt. Es ist üblich, daß etwa 1/3 der gesamten Wassermenge durch die Röhre 29 und etwa 2/3 der gesamten Wassermenge durch die Röhre 32 zugeführt werden.

Wenn beispielsweise ein Turbinen-Generator-Satz eine geringere Leistung abgeben soll, wird der Eingangsleitung 10 eine geringere Menge an überhitztem Dampf zugeführt. Der Verteiler 17 wird dann gegen die Innenwandung des Eingangsteiles 11 hin geschoben_s und die Wassermenge, die dem Verteiler 17 zugeführt wird, wird entsprechend reduziert.

Wenn nun der Durchsatz an überhitztem Dampf geringer als derjenige Durchsatz ist, für den der Querschnitt der Engstelle des Thermopressers optimalisiert worden ist, so muß, wie man gefunden hat, der Querschnitt der Engstelle des Thermopressers verkleinert werden, um optimale Betriebsverhältnisse aufrecht zu erhalten. Wenn nun der Ringverteiler 17 zur Innenwandung des Eingangsteiles 11 hin geschoben wird, findet eine gewisse "Drosselwirkung" statt, durch die der Querschnitt der Engstelle verringert wird. Wenn der Durchsatz an überhitztem Dampf abnimmt, muß auch der Wasserdurchsatz proportional verringert werden.

Die Figur Ib zeigt nun einen erfindungsgemäßen Dampfthermopresser in der Einstellung für einen optimalen Wirkungsgrad bei einem Durchsatz an überhitztem Dampf, der etwa 2/3 des vollen Nenn.-durchsatzes entspricht. Der Ringverteiler 17 ist so weit nach rechts geschoben worden, daß der Querschnitt der Engstelle für 2/3 des vollen Nenndurchsatzes wieder optimal ist. Die Innen- und die Außenflächen des Ringverteilers 17 können außerdem" so ausgebildet sein, daß innerhalb eines großen Bereiches an Durehsatzmengen die Strömungsverhältnisse optimal sind. Den Spritz-

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düsen₉ die innen am Ringverteiler 17 angeordnet sind, wird über die Leitung 29 nach wie vor etwa 1/3 der gesamten Wassermenge zugeführt. Die Wassermenge, die den Spritzdüsen außen am Ringverteiler 17 durch die Röhre 32 zugeführt wird, ist jedoch nun halbiert worden. An Stelle von 2/3 der gesamten Wassermenge wird diesen Düsen also nur noch 1/3 der gesamten Wassermenge zugeführt. Wenn also der Dampfdurchsatz auf 2/3 des vollen Nenndurchsatzes reduziert wird, wird auch die gesamte Wassermenge auf 2/3 herabgesetzt, und zwar wird das eine Drittel der Wassermenge durch die Leitung 29 und das andere 1/3 durch die Leitung 32 zugeführt.

Die Figur Ic zeigt nun die Einstellung des erfindungsgemäßen Dampfthermopressers, wenn der Durchsatz an überhitztem Dampf nur noch 1/3 des vollen Nenndurchsatzes beträgt. Hier ist der Ringverteiler 17 so weit nach recht verschoben worden, daß er an der Innenwand des Eingangsteiles 11 des Thermopressers anliegt. Die innen liegende Wand des Ringverteilers 17 stellt nun den Eingangsteil des Thermopressers dar, nur ist der Querschnitt nun stark reduziert. Die Röhre 29 führt nach wie vor die ursprüngliche Wassermenge zu, nämlich etwa 1/3 der gesamten Wassermenge. Durch die Röhre 32 wird dagegen kein Wasser mehr zugeführt. Daher sind der Querschnitt der Engstelle und die zugeführte Wassermenge proportional zum herabgesetzten Dampfzusatz verringert worden. Trotzdem wird das Wasser noch direkt in den strömenden Dampf eingespritzt; und zwar durch die Düsen des Innenteiles des Ringverteilers 17.

Bei diesem eben beschriebenen System kann die Kapazität stetig im Verhältnis 1 zu 3 geändert werden. Man kann ein solches System aber auch für größere oder für kleinere Änderungsbereiche auslegen.

Die Strahlpumpendüse 23 und das Treibmittelrohr 25 dienen einmal als Hilfsmittel zum Anfahren des ganzen Systems und zum an-

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deren zum axialen Verschieben des Ringverteilers nebst den zugeordneten Bauteilen innerhalb des Eingangsteiles 11 des Thermopressers. Der Wasserdurchsatz und die Stellung des Ringverteilers können auf Wunsch von Hand eingestellt werden. Wenn sich der Dampfdurchsatz häufig ändert, oder wenn,eine genauere Steuerung gewünscht wird, können die Ventile in der Wasserzufuhrleitung und die Vorrichtungen zur Einstellung^ der Lage des Ringverteilers von Motoren betätigt werden, die in Übereinstimmung mit den Änderungen des Dampfdurchsatzes von üblichen Reglern angesteuert sind.

Figur 2 zeigt nun einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführung»- form durch einen Thermopresser mit variablem Durchsatz.

Der ganze Thermopresser wird mittels eines Flansches 100 an ein· Rohr für überhitzten Dampf angeschlossen. Der eintretende überhitzte Dampf strömt durch den Thermopresser 101 hindurch, der aus einem konvergierenden Eingangsteil, einer Engstelle und einem divergierenden Diffusor besteht.

Koaxial im Eingangsteil des Thermopressers ist ein Ringvefteiler 102 angeordnet. Es ist nur ein Ringverteiler dargestellt worden. Es können jedoch auf Wunsch auch zwei öder mehrere koaxiale Ringverteiler verwendet werden. Innerhalb des Ringverteilers 102 ist ein Trennring 103 angeordnet, der den Ringverteiler in einen inneren und in einen äußeren Abschnitt unterteilt. An der Innenwand 104 und an der Außenwand 105 des Ringverteilers 102 sind mehrere kleine Spritzdüsen 106 angeordnet.

Dem Ringverteiler 102 wird das Wasser durch drei Röhren zugeleitet, die um den Ringverteiler herum in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. In der Figur 2 sind nur zwei dieser Röhren dargestellt . Die Röhre 108 führt nur dem inneren Abschnitt des Ringverteilers Wasser zu. Die Röhre 109 und auch die nicht gezeigte dritte Röhre führt Wasser dem äußeren Abschnitt des Ringverteilers zu. Diese drei Röhren erhalten ihr Wasser aus einer Leitung 110,

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die um die Treibmittelröhre 111 herum angeordnet ist, durch die die Strahlpumpendüse mit Treibmittel versorgt wird.

Es ist ein Gehäuse 112 vorgesehen, daß zusammen mit dem Thermopresser aus einem Stück hergestellt ist und Kanäle 115 und 116 für das Wasser aufweist. In dieses Gehäuse 112 ist ein herausnehmbarer Einsatz 113 eingesetzt worden, in dem die Leitung 110 gehaltert ist. Wasser, das durch den Kanal 115 einströmt, gelangt durch öffnungen 117 im Einsatz 113 und anschließend durch öffnungen 118 in die Leitung 110. Wasser, das durch den Kanal 116 einströmt, gelangt durch öffnungen 119 im Einsatz 113 und anschliesend durch eine öffnung 118 zur Leitung 110. Die Leitung 110 ist durch eine Querwand 121 und durch zwei nicht gezeigte Längswände in zwei Abschnitte derart unterteilt, daß Wasser, das durch die öffnung 120 einströmt, nicht zur Röhre 108 gelangen kann. Der andere Abschnitt der Leitung 110 verbindet die öffnungen 118 mit der Röhre 109 und mit der nicht gezeigten dritten Röhre zur Wasserversorgung des Ringverteilers.

Um die Leitung 110 zusammen mit dem Treibmittelrohr 111 axial ; verschieben zu können, ist die Leitung 110 in Lagern 123 und 124 gehaltert, die gleichzeitig als Dichtungen wirken. Sollte an den beiden Lagern 123 und 124 etwas Wasser austreten, so wird das Betriebsverhalten des ganzen Systems dadurch nicht beeinträchtigt.

Das Treibmittelrohr 111 ist dort mit einem Außengewinde 125 versehen, wo es aus dem Einsatz.113 gerade herausragt. Auf das Außengewinde 125 ist eine Mutter 126 aufgeschraubt worden, die auf dem Einsatz 113 drehbar gelagert ist. Die Mutter 126 und der Einsatz 113 sind mit zusammenwirkenden Planschen versehen worden, so daß die Mutter 126 nicht mehr axial verschoben werden kann. Wenn man also die Mutter 126 mittels des Handrades 127 herumdreht, werden das Treibmittelrohr und der Ringverteiler axial verschoben.

Zur Abdichtung des Treibmittelrohres 111 und des Einsatzes 113 sind Packungen 128 und 129 vorgesehen. Der Einsatz 113 wird im

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Qehäuse 112 durch eine Buchse 130 gehaltert, die am Gehäuse 112 mittels der Bolzen und der Muttern 131 angeschraubt ist und auf der Packung 129 ruht.

Wenn der Thermopresser mit vollem Dampfdurchsatz betrieben wird, ist der Ringverteiler 102 in der grüßt möglichen Entfernung von der Engstelle des Thermopresaers angeordnet, und die von den Spritzdüsen 106 abgegebene Wassermenge entspricht dem. vollen Nenndurchsatz für das Wasser. Bei der dargestellten Ausführungsform ist es günstig, wenn 1/3 der gesamten Wassermenge durch die Röhre 108 den Spritzdüsen an der Innenseite des Ringverteilers zugeführt wird, während die restlichen 2/3 der gesamten Wassermenge durch die Röhre 109 und die nicht gezeigte dritte Röhre den Spritzdüsen außen am Ringverteiler zugeführt werden sollten. Wenn der Dampfdurchsatz herabgesetzt wird, wird diejenige Wassermenge proportional hierzu vermindert, die den Spritzdüsen an der Außenseite des Ringverteilers zugeführt wird. Gleichzeitig wird der Ringverteiler 102 so weit auf die Engstelle des Thermopressers hin geschoben, daß der Querschnitt der Engstelle für den neuen, nun geringeren Durchsatz wieder optimal ist. Wenn der Dampfdurchsatz nur noch 1/3 des gesamten Nenndurchsatzes beträgt, liegt der Ringverteiler 102 an der Engstelle des Thermopressers an, und die außen liegenden Spritzdüsen spritzen in den Dampf kein Wasser mehr ein.

Das Treibmittelrohr 111 führt während des Anfahrens des Systems der Strahlpumpendüse 135 Treibmittel zu, haltert die Leitung 110 und stellt außerdem einen Teil des Antriebes zum Verschieben des-Ringverteilers dar.

Während der bisherigen Beschreibung war nur davon die Rede, daß Wassertröpfchen in strömenden überhitzten Dampf eingespritzt werden sollen. Der erfindungsgemäße Thermopresser kann aber auch dafür verwendet werden, Tröpfchen aus anderen Flüssigkeiten in heiße Gasströmungen einzuspritzen, die nicht aus überhitztem Dampf bestehen. Man kann beispielsweise Wasser oder Alkohol oder eine

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Mischung daraus zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades einer Gasturbine in die Abgase der Turbine einspritzen, die durch den Theraopresser hindurchgeführt werden. Die Verwendung des erfindungsgeuäßen Thermopressers in einem Dampf-Wasser-System ist jedoch besonders günstigt, da man mit dem Dampfthermopresser einen überraschend hohen Konversionswirkungsgrad erhält. In Kraftwerken, in denen die Turbinen mit überhitztem Dampf betrieben werden, und in denen der Dampf mit konventionellen Brennstoffen oder ait Kernreaktoren erzeugt wird, ist es im allgemeinen erforderlieh, große Mengen an gesättigtem Dampf durch die DampfÜberhitzter zu pumpen. Ein Dampfthermopresser ist nun besonder· gut dafür geeignet, große Mengen an gesättigtem Dampf zu erzeugen und diesen Dampf durch die überhitzter hindurchzudrücken.

Die Dampftheraopresser mit veränderlichem Durchsatz sind nun besonders gut zur Verwendung in Kernkraftanlagen geeignet, bei denen ein Turbinen-Generator-Satz von einem dampfgekühlten Kernreaktor mit überhitztem Dampf versorgt wird. Eine solche Kernkraftanlage ist schematisch in der Figur 3 dargestellt.

Die Grundbestandteile einer solchen Kernkraftanlage sind ein Kernreaktor 200, der eine Turbine 201 mit überhitztem Dampf versorgt. Der Kernreaktor 200 weist einen senkrecht stehenden, zylindrischen Druckbehälter 202 auf, der unten durch einen Deckel 203 und oben durch einen abnehmbaren Deckel 204 verschlossen ist.

Innerhalb des Druckbehälters 202 ist ein Reaktorkern 205 angeordnet, der Kernbrennstoff in kritischer oder etwas überkritischer Anordnung enthält. Die thermische Leistung des Reaktorkerns 205 wird durch eine Anzahl von Steuerstäben geregelt, von denen einer sohematisch bei "208" gezeigt ist. Mit 206 und 207 sind Kanäle bezeichnet, die senkrecht durch den Reaktorkern hindurch gehen, und durch die zur Abführung der im Reaktorkern entstehenden Wärme Kühlgas hindurchströmt. _f

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Der Kern 205 ist innerhalb eines Ringmantels 210 montiert, der auf dem unteren Deckel 203 des Druckbehäkters aufsitst. Unterhalb des Reaktorkernes 205 befindet sind in diesem Ringmantel 210 ein unterer Sammelraum 211, in dem gesättigter Dampf gesammelt wird, [bevor dieser gesättigte Dampf durch den Reaktorkern 205 hindurch strömt. Oberhalb des Kernes 205 befindet sich im Ringmantel 210 ein ausgangsseitiger Sammelraum 212, in den der im Kern überhitzte Dampf einströmt. ^£

Ein Teil des überhitzten Dampfes wird vom ausgangsseitigen Sammelraum 212 durch das Rohr 213 nach oben zur Turbine 201 geleitet, die zwecks Erzeugung von elektrischer Energie einen Generator. 214 antreibt. Der Dampf wird im Hauptkondensor 215 kondensiert und von der Kondensatpumpe in den Sammeltank 217 gepumpt.

In dem wassergefüllten Ringraum zwischen dem Druckbehälter 202, und dem Ringmantel 210 sind mehrere Dampfthermopresser angeordnet, von denen in Figur 3 nur einer gezeigt ist. Der Dampfthermopresser 220 ist so angeordnet, daß er überhitzten Dampf aus dem ausgangsseitigen Sammelraum 212 erhält und praktisch gesättigten Dampf in den eingangsseitigen Sammelraum 211 hineindrückt. Der axial verschiebbare Ringverteiler 223 erhält sein Wasser durch zwei Röhren 224 und 225. Diese Anordnung ist ähnlich getroffen, wie es in den Figuren la, Ib und Ic dargestellt ist. Die Pumpe 226 versorgt über die Leitung 227 und das Ventil 228 die inneren Spritzdüsen des Ringverteilers 223 konstant mit etwa einem Drittel derjenigen Wassermenge, die bei voller Leistung erforderlich ist. Die äußeren Spritzdüsen 229 des Ringverteilers 223 erhalten ihr Wasser über die Leitung 230 und das Drosselventil 231 von der Pumpe 229. Das Drosselventil regeltt den Wasserdurchsatz von Null bis etwa zu 2/3 der gesamten, bei voller Leistung erforderlichen Wassermenge. .

Ein Regler 233 stellt den Dampfdurchsatz im Thermopresser 220 fest, betätigt das Drosselventil 231 und steuert den Antrieb 234 um die Einstellung des Ringverteiler 223 gegenüber der Engstelle des Thermopresser richtig verändern zu können.

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Um beim Anfahren der Anlage der Strahlpumpendüse 236 über eine Leitung 237 Dampf zuführen zu können, ist ein Kessel 235 vorgesehen. Ein Abschnitt 238 der Leitung 237 ist flexibel ausgebildet, so daß der Ringverteiler zwecks Einstellung seiner Lage verschiebbar ist. An Stelle des flexiblen Abschnittes 238 kann man aber auch andere Anordnungen verwenden, beispielsweise teleskopartig ineinander greifende Röhren, so daß der Ringverteiler 223 verschoben werden kann, ohne daß die Verbindung zwischen der Leitung 237 und der Strahlpumpendüse 236 unterbrochen wird.

Wenn sich die Leistung ändert, die der Kernreaktor abgeben soll, ändert sich die Dampfmenge, die vom ausgangsseitigen Sammelraum 212 der Turbine 201 zuströmt. Wenn diese Leistung herabgesetzt werden soll, werden die Steuerstäbe weiter in den Reaktorkern hinein geschoben, so daß die thermische Leistung des Reaktorkerns herabgesetzt wird. Der gesamte Dampfdurchsatz durch die Thermopresser nimmt daher ab, so daß der Regler 233 das Drosselventil 231 teilweise schließt und den Ringverteiler 223 zur Engstelle des Thermopressers hin schiebt. Wenn dagegen eine höhere Leistung abgegeben werden soll, ist mehr Dampf erforderlich. Der Regler 233 zieht dann den Ringverteiler 223 zurück und öffnet das Drosselventil 231, so daß durch dieses Ventil mehr Wasser hindurch strömen kann. Der Dampfumlauf kann daher leicht variiert werden, und die Thermopresser 220 arbeiten unter allen Bedingungen optimal.

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Claims

Patentansprüche

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Dampfthermopresser für veränderlichen Durchsatz mit einem Gehäuse, das einen konvergierenden Eingangstell aufweist, an den sich eine Engstelle anschließt, auf die ein divergierender Diffusor folgt, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial im Eingangsteil zumindest ein mit Spritzdüsen versehener Verteilerring axial verschiebbar angeordnet ist, durch den Wasser in Form feinster Tröpfchen in die Engstalle einspritzbar ist, und daß die den Spritzdüsen am Verteilerring zugeführte Wassermenge einstellbar ist.
2. Dampfthermopresser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Gehäuse des Dampfthermopressers und des Verteilerringes eine Strahlpumpendüse angeordnet ist.
3. Dampfthermopresser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen am Verteilerring in zwei Gruppen unterteilt sind, von denen die eine Gruppe innen und die andere Gruppe außen am Verteilerring angeordnet ist, und daß die beiden Gruppen von Spritzdüsen unabhängig voneinander mit Wasser versorgbar sind.
4. Dampfthermopresser ach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß nur die innere Gruppe der Spritsdüsen mit Wasser versorgt ist, wenn der Ringverteiler derart axial verschoben ist, daß er an der Innenwandung des Thermopressers anliegt.

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