DE2033353A1

DE2033353A1 -

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Publication number: DE2033353A1
Application number: DE19702033353
Authority: DE
Original assignee: SOFRAIR
Current assignee: SOFRAIR
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1970-07-06
Publication date: 1971-09-02
Also published as: FR2079923A5

Description

20333532033353 Patentanwalt Dipl. Ing. Hartmut KehlPatent attorney Dipl. Ing. Hartmut Kehl 7300 Esslingen, Mülbergerstr. 32A7300 Esslingen, Mülbergerstr. 32A Telefon Stuttgart (0711)35 9992
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et de Thermodynamique SOFRAIR
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et de Thermodynamique SOFRAIR
Avenue Dubonnet, 19 1. 3uli 1970July 1st, 1970 92-Courbevoia, Frankreich92-Courbevoia, France Anwaltsakte 833Attorney File 833

Entspannungsturbine zum Betrieb mit korrosiven Staub enthaltendem Gas.Expansion turbine for operation with gas containing corrosive dust.

Die Erfindung betrifft Entspannungsturbinen, die mit einem unter Druck stehenden Gas arbeiten, das Staub enthält, u/elcher verschmutzende und korrosive Wirkungen auf die Turbinenteile ausübt. Z. B. kommt das in Rede stehende Gas von einem gewöhnlichen Ofen oder Hochofen, einer Crack-Einheit für flüssigen oder gasförmigen Treibstoff, einer Brennkammer oder von ähnlichen unter Druck arbeitenden thermischen Baueinheiten her. Die verschmutzenden und korrosiven Wirkungen des von solchen Baueinheiten herkommenden Gases sind für die Arbeitsweise und Lebensdauer der Turbine ziemlich schädlich. The invention relates to relaxation turbines with a work pressurized gas that contains dust, u / elcher has polluting and corrosive effects on the turbine parts. For example, the gas in question comes from an ordinary furnace or blast furnace, a cracking unit for liquid or gaseous fuel, a combustion chamber or from similar pressurized thermal assemblies. The polluting and corrosive effects of Gas derived from such assemblies is quite detrimental to the operation and life of the turbine.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Wittal vorzusehen, um diese vorerwähnten Wirkungen zu mildern und hinsichtlich ihrer Folgen Abhilfe zu schaffen.The invention is therefore based on the object of providing Wittal to mitigate these aforementioned effects and to remedy their consequences.

Bekanntlich kann eine solche Entspannungsturbine dazu benutzt werden, um zumindest einen Teil der Energie des Gases entsprechend seinem Druck, der sonst verloren wäre, zurückzugewinnen. Zu diesem Zweck ist es ratsam, eine Turbine zu verwenden mit einem Rad mit äußerar Beaufschlagung, weil dessenAs is known, such an expansion turbine can be used for this purpose be to at least some of the energy of the gas accordingly to regain its pressure that would otherwise be lost. It is advisable to use a turbine for this purpose with a wheel with external loading because of that

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Bauprinzip fast automatisch eine gewisse Aussonderung des Staubes gestattet und die Notwendigkeit beseitigt, ein Staubfilter zu vertuenden.The construction principle almost automatically allows some sorting of the dust and eliminates the need for one Dust filter to be used.

Insbesondere ist as deshalb Aufgabe dar Erfindung, eine Entspannungsturbina mit einem Rad mit äußerer Beaufschlagung zu schaffen und mit besonderen Mitteln zu versehen, um die oben erwähnten Wirkungen zu verringern und ihren Folgen in einem Ausmaß abzuhelfen, das z.Z. nicht erreicht werden kann.In particular, it is therefore an object of the invention to provide a Relaxation turbine with a wheel with external loading to create and to provide with special means in order to reduce the above-mentioned effects and their consequences in to remedy an extent that is currently cannot be achieved.

Zu diesem Zwack sind erfindungsgemäß zur Entfernung des Staubes dienende Auslässe dar Turbine tangential zum Turbinengehäuse angeordnet und dieses Gehäuse weist in Weiterbildung der Erfindung auch abnehmbare UJandtsile auf, und zwar an Stellen, an denen sich Staub ansammeln und seine korrosive Wirkung hauptsächlich ausüben könnte. Insbesondere ist das Rad vortsilhafterwaisa von halboffanar Bauart^ um mit einem abnehmbaren U/andtail zusammenzuwirken, d.hu, daß die Schaufeln dieses Rades zur Auslaßsaite offen sind und an dieser Stelle mit einem festen, leicht entfernbaren und ersetzbaren liiandteil zusammenarbeiten, dessen Profil im Bereich des offenen Abschnittes der Schaufel die in dem geschlossenen Bereich der jeweiligen Schaufel befindliche Abdeckwandung fortsetzt.To this Zwack are according to the invention to remove the Dust-serving outlets of the turbine are arranged tangentially to the turbine housing and this housing has in a further development the invention also detachable UJandtsile, namely in places where dust could collect and mainly exert its corrosive effect. In particular, that is Rad vortsilhafterwaisa of Halboffanar type ^ um with a detachable U / andtail cooperate, i.e. that the blades of this wheel are open to the outlet string and at this point with a fixed, easily removable and replaceable land part work together whose profile in the area of the open section of the blade that in the closed area of the respective shovel located cover wall continues.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anwandung einer Entspannungsturbina, bei der unter Druck stehendes Gas benutzt wird, das Staub enthält, welcher eine verschmutzende und korrosive Wirkung hat, wobei diese Turbine ein Rad mit äußerer Beaufschlagung aufweist und Mittel, um stromaufwärts des Gasainlassas dar Turbine Wasser einzuspritzen und ferner Mittel, um Staub zu sammeln, wobei dieses Verfahren geeignet ist, die schädlichen Wirkungen das in dam Gas enthaltenden Staubes sehr gering zu halten.The invention also relates to an application of an expansion turbine, using pressurized gas containing dust, which is a polluting and has a corrosive effect, this turbine having a wheel with external impact and means to upstream of the Injecting gas inlets into the turbine water and further means, to collect dust, this method being capable of greatly reducing the harmful effects of the dust contained in the gas to keep it low.

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Zu diesem Zweck wird das Einspritzen van Wasser so bemessen, daß das Bilden von Verschrnutzungstnassen innerhalb der Turbine vermieden wird; dieses Einspritzen wird entweder so beschränkt vorgenommen, daß Staub in praktisch trockenem Zustand gesammelt werden kann, oder es wird genügend reichlich durchgeführt, so daß Staub schließlich in Form von schmutzigem Wasser entfernt wird.For this purpose, the injection of water is measured in such a way that that the formation of contaminants within the turbine is avoided; this injection is either so limited made that dust can be collected in a practically dry state, or it becomes sufficiently abundant carried out so that dust eventually takes the form of dirty Water is removed.

Näheres ergibt sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Hierbei zeigen .More details can be found in the following description of an in the embodiment shown in the drawing. Show here.

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Turbine,1 shows a side view of a turbine according to the invention,

Fig. 2 einen waagrechten Längsquerschnitt durch die Drehachse und2 shows a horizontal longitudinal cross section through the axis of rotation and

Fig. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt eines Gehäuseabschnittes längs der linie A-A in Fig. 1.3 shows an enlarged partial cross section of a housing section along the line A-A in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Turbinenrad 1 mit äußerer Beaufschlagung, das innerhalb eines Gehäuses 2 von bekannter spiralförmiger Gestalt angeordnet ist. Bevor es in das Gehäuse eintritt, durchläuft das bei 3 ankommende Gas ein gekrümmtes Zwischenrohr 4, wo es einer starken Richtungsänderung von z.B. 90° bei einem verhältnismäßig geringen Kurvenradius,V wie in Fig. 1 gezeigt, unterworfen wird.Fig. 1 shows schematically a turbine wheel 1 with external loading, which inside a housing 2 of known spiral shape is arranged. Before it enters the housing, the gas arriving at 3 passes through a curved intermediate pipe 4, where there is a sharp change in direction of e.g. 90 ° with a relatively small curve radius, V as shown in Fig. 1, is subjected.

Infolgedessen wird ein großer Teil des Staubas des hereinkommenden Gases zwangsläufig in einen Auslaß 5 geschleudert und gesammelt, der zu diesem Zweck etwa am Ende des Zwischenrohres 4 angeordnet ist« Dieser Auslaß verläuft mit seiner Innenfläche im wesentlichen tangential zu der Innenfläche des Rohres 4.As a result, a large part of the dust of the incoming gas is inevitably thrown into an outlet 5 and collected, which for this purpose is arranged approximately at the end of the intermediate pipe 4 «This outlet runs with his Inner surface essentially tangential to the inner surface of the tube 4.

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Infolgedessen wird der Staubanteil in der Turbine selbst geringer und der Verschleiß des Gehäuses wird vermindert,, Der größere Anteil des l/erschließes wird υοη dem Rohr 4 getragen,. Das letztere kann aus einem dickeren material als das Material des eigentlichen Gehäuses gebaut sein; auf jeden Fall sind das Rohr 4 und seine zugehörigen Konstruktionsteile so gebaut, daß sie, wenn notwendig, sehr leicht entfernt und ersetzt werden können.As a result, the amount of dust in the turbine itself is reduced and the wear and tear of the housing is reduced, the greater proportion the l / opening is carried υοη the pipe 4 ,. The latter can be made of a thicker material than the material of the actual Housing be built; In any case, the pipe 4 and its associated structural parts are built so that they, can be removed and replaced very easily if necessary.

An dem eigentlichen Gehäuse 2 sind ebenfalls mehrere Auslässe angeordnet: z.B. - wie in der Zeichnung gezeigt - drei von ihnen, nämlich die Auslässe 6, 7 und 8". UJie vorstehend erläutert haben ihre Achsen jeweils eine mehr oder weniger parallele Richtung zu der Tangente des Gehäuses an dem entsprechenden Punkt, so daß die Innenfläche des jeweiligen Auslaßrohres eine Verlängerung der Innenfläche des Gehäuses bildet. Es ist klar, daß die Zahl der Auslässe von der Größe der Turbine abhängt.Several outlets are also arranged on the actual housing 2: e.g. - as shown in the drawing - three of them, namely outlets 6, 7 and 8 ". UJie explained above their axes each have a more or less parallel direction to the tangent of the housing on the corresponding one Point, so that the inner surface of the respective outlet pipe forms an extension of the inner surface of the housing. It is clear that the number of outlets depends on the size of the turbine.

Darüberhinaus besteht das Umfsngstail 9 (Fig» 2) des Gehäuses, welches ein dem Verschleiß unterworfenes Teil der eigentlichen Turbine ist, aus einem besonderen Teil, das mit einer dickeren Wandung versehen ist. Dieses Teil 9 ist über ein schnelles Auswechseln gestattende Mittel, z_oB. über Bolzen, mit den zwei flachen Seitenwänden 10, 11 des Gehäuses verbunden.In addition, the circumferential stem 9 (FIG. 2) of the housing, which is a part of the actual turbine that is subject to wear, consists of a special part which is provided with a thicker wall. This part 9 is permitting a quick replacement agents, _o for example via bolts, with two flat side walls 10, 11 connected to the housing.

Das Trubinenrad 1 sitzt am Ende einer Welle 12_p .das in einem Lager 13 gelagert ist. Dieses Rad ist vorzugsweise von halboffener Bauart, d.h., daß seine Schaufeln 14 durch eine mit- - drehende Abdackwand 15, die an dem drehenden Rad befestigt ist, über einen Teil ihrer Länge bedeckt sind«The Trubinenrad 1 sits at the end of a shaft 12 _p. Which is mounted in a bearing 13. This wheel is preferably of the semi-open design, ie its blades 14 are covered over part of their length by a co-rotating capping wall 15 which is attached to the rotating wheel. "

Der andere Bereich dar Schaufeln ist durch ein fflassivstück 16 Überdeckt, das am Gehäuse befestigt ist und zu diesem gehört. Dieses Mas8iV8tück 16 hat ain Profil, das praktisch dasjenigeThe other area of the blades is through a solid piece 16 Covered, which is attached to the housing and belongs to this. This Mas8iV8tück 16 has a profile, practically the one

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der Abdeckwand I5 fortsetzt. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist dieses Massivstück 16 in einer zentralen Lage rundum das Rad angeordnet. An diesem Punkt könnte sich der hergeschleuderte Staub anhäufen und einel/erschmutzungsmasse bilden. Das Massivstück 16 ist in irgendeiner geeigneten Weise, z.B. mittels Bolzen, an dem Gehäuse befestigt, so daß es bequem und schnell ausgewechselt oder von dem angesammelten Staub gereinigt werden kann.the cover wall I5 continues. As shown in the drawing, this solid piece 16 is arranged in a central position around the wheel. At that point it might turn out to be the thrown dust accumulate and a mass of dirt form. The solid piece 16 is fastened to the housing in any suitable manner, for example by means of bolts, so that it can be easily and quickly replaced or cleaned of the accumulated dust.

Ferner ist vorteilhafterweise eine an sich bekannte Wassereinspritzeinrichtung strömungsaufwärts des Gaseinlasses 3 an-. geordnet, so daß der hereinkommende Staub befeuchtet wird} infolgedessen vergrößern sich die Staubpartikel und u/erden leichter ausgesondert. Die Anwendung einer solchen Einrichtung in Kombination mit den verschiedenen obengenannten Mitteln in einer erfindungsgemäßen Turbine sind nützlich, wenn gewisse Vorsichtsmaßregeln eingehalten werden, wie im folgenden näher ausgeführt wird:A water injection device known per se is also advantageous upstream of the gas inlet 3. ordered so that the incoming dust is moistened} as a result, the dust particles enlarge and / or earth more easily singled out. The application of such a facility in combination with the various above-mentioned agents in a turbine according to the invention are useful when certain Precautions are observed, as detailed below:

1. Wenn die Turbine eine sogenannte trockene Arbeitsweise hat - d.h., daß das Gas nicht mit Wasser gesättigt ist -, so ist es günstig, vom Einspritzen von Wasser abzusehen oder eventuell eine sehr begrenzteMenge davon einzuspritzen, um eine Stabilisierung der Temperatur zu erhalten. Staub wird dann in einem "trockenen Zustand" gesammelt, was- sehr bequem ist. ·1. If the turbine has a so-called dry mode of operation - i.e. the gas is not saturated with water -, So it is beneficial to refrain from injecting water or possibly inject a very limited amount of it, to get the temperature stabilized. Dust is then collected in a "dry state", which is very convenient. ·

2. Wenn im Gegensatz hierzu die Turbine mit einem mit Wasser gesättigten Gas arbeitet, ist es empfehlenswert, bis zu einer genügend reichlichen Einspritzung von Wasser zu schreiten, so daß Staub schließlich als , schmutziges Wasser oder Schlamm abgefangen wird. In diesem Fall wirkt eine natürliche Kondensation von Wasser, dB von der Entspannng des Dampfes herrührt, in der Richtung der gewünschten Wirkung.2. If, on the contrary, the turbine has a with Water saturated gas works, it is recommended to proceed to a sufficiently copious injection of water that dust eventually becomes dirty water or mud is caught. In this case a natural condensation of Water, dB comes from the relaxation of the steam, in the direction of the desired effect.

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Es ist offensichtlich, daß die offenbarte Ausführungsart nur sin Beispiel ist und daß im Rahmen der folgenden Ansprüche noch zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können, z.B. durch Auswechseln verschiedener Teile durch funktionsmäQig äquivalente Teile, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is obvious that the embodiment disclosed is only an example and that in the context of the following Claims still numerous modifications can be made can, e.g. by replacing different parts with functionally equivalent parts, without the scope of the invention to leave.

Claims

- f - 2033353 Patentanwalt Dipl. Ing. Hartmut KehlPatent attorney Dipl. Ing. Hartmut Kehl 7300 Esslingen, Mülbergerstr. 32A Telephone Stuttgart (0711) 359992
cable «hakepat« esslingenneckar Deutsche Bank Esslingen 210906
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Chase Manhattan Bank New York Societe FrancaisB d 'AerodynamiquB et de Thermodyn.amique SOFRAIR Avenue Dubonnet, 19 1st Dull 1970 92-Courbevoie, France Anuialtsakts 833

Claims

Expansion turbine for a pressurized gas that Contains dust with polluting and corrosive effects, this turbine being provided with a wheel with external impingement and with blades shaped in such a way that its inlet duct is approximately perpendicular to the axis of rotation of the wheel and its outlet channel is approximately parallel to this axis of rotation, furthermore with a supply pipe for the gas to the turbine and with one that Housing surrounding the wheel, which is connected to the feed pipe,

through this

β k en η ζ e ic h η e tβ k en η ζ e ic h η e t

that to Ent

remote dust outlets (5,6,7,8) tangential to the turbine housing (2,4) are arranged «■

2. Turbine according to claim 1, dadurchgek β η η ζ β I η et that the housing has removable U / andteile (9,16), which are mainly arranged in places where dust generally collects or exerts its strongest corrosive effect .

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3. Turbine according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the pipe (d) adjoining the housing (2) has connecting means to the housing (2) and the remaining part of the strömingsaufUiätts which allow quick removal and replacement Rohres'
v / is seen and that it is made of thicker material than

the housing (2).

4. Turbine according to one of claims 1-3, characterized in that the tube (4) has a strongly curved shape and at least with an outlet (5) for collecting dust in the vicinity of its on the housing (2)
lying end is seen.

5. A turbine according to any one of claims 1-4, characterized in _r that the tube (4) is curved such that the gas a change of direction ujird optionally from about 90th

6. Turbine according to one of claims 1-5, characterized in that that on the housing (2) three tangential dust outlets (6,7,8) are arranged.

7. Turbine according to one of claims 1-6, characterized in that the housing is perpendicular to the axis of rotation of the wheel (1) two flat side walls (1O, 11) and one with them connected, detachable ^ spiral-shaped peripheral part (9).

Θ. Turbine according to one of Claims 1-7, characterized in that the wheel (1) is half-open
The design is with blades open to the outlet side and that is provided with an opening for the Aid.aB of the gas
Housing has around this opening a solid piece (16) that can be easily removed and replaced from the rest of the housing

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Profile in the area of the open blade section the course that in the closed area of the respective blade located cover wall continues.

9. Application of an expansion turbine for a pressurized one Gas containing dust with a polluting and corrosive effect, the turbine being a wheel with external impact having, characterized by an injection device for injecting water upstream of the gas inlet of the turbine and through dust-collecting devices, the injection of water by the injection device being such that a formation of Contamination within the turbine is prevented, and the injection is only so strong that dust is collected in a practically dry state.

10. Application of an expansion turbine for a pressurized gas containing dust with a polluting and corrosive effect, the turbine having a wheel with external impact, characterized by an injection device for injecting 'water upstream of the gas inlet of the turbine and by a device for collecting dust, the injection of water by this injector being proportioned so as to avoid the formation of fouling glass inside the turbine and, on the other hand, the injection being made sufficiently abundant that dust is eventually collected as dirty water or sludge.

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