DE2644355A1

DE2644355A1 - Elektrodampferzeuger

Info

Publication number: DE2644355A1
Application number: DE19762644355
Authority: DE
Inventors: Albert Dr Kuenzli
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1978-03-30
Also published as: SE7710307L; SE433397B; FR2365753A1; US4121090A; FR2365753B1; JPS5340102A; CA1093622A; DE2644355C3; DE2644355B2; CH612491A5

Description

P 5096/St/mm

Gebrüder SuI ζ e r Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz Elektrodampferzeuger

Die Erfindung betrifft einen Elektrodampferzeuger mit mindestens einer an einer lastproportionalen Wasserzufuhr angeschlossenen, horizontalen, schalenförmigen Wasserverteilvorrichtung, aus der Wasser im freien Fall auf eine Elektrode fällt und die einen in der Verteilvorrichtung angeordneten Damm für das Wasser aufweist.

Bei einem in einer früheren Anmeldung der gleichen Anmelderin beschriebenen Elektrodampferzeuger sind in der Wasserverteilvorrichtung mehrere Abteile vorgesehen, die durch Dammbleche mit horizontaler Ueberlaufkante voneinander getrennt sind, wobei die Ueberlaufkanten in Zuströmrichtung des Wassers auf stufenweise zunehmender Höhe liegen und wobei im Boden jedes Abteils mindestens eine Ausflussdüse vorgesehen ist, durch die das Wasser in Form eines kalibrierten Strahls gedrosselt und frei auf die darunter befindliche Elektrode fällt. Auch die Elektrode ist in Abteile unterteilt, wobei die Dämme jedoch gleich hoch sind, und im Boden der Abteile ist wiederum jeweils mindestens eine Ausflussdüse vorgesehen, durch die das Wasser erneut im freien Fall als kalibrierter Strahl auf ein Auffanggitter gelangt. Bei einer Aenderung der Last des Dampferzeugers wird die der Verteilvorrichtung

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zugeführte Wassermenge und damit die Anzahl der Wasserstrahlen verändert, indem mehr oder weniger Abteile der Verteilvorrichtung sie!-; mit Wasser füllen. Da üblicherweise die Last kontinuierlich verändert wird, die Anzahl der Wasserstrahlen aber nur stufenweise geändert werden kann, ergibt sich das Problem, dass bei bestimmten Lastzuständen gewisse Abteile nicht vollaufen, so dass aus deren Düsen kein gleichmässiger, sondern nur tropfen- oder schwallweiser Abfluss stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eintT'ings genannten Art so zu verbessern, dass bei Laständerung eine stufenlose Anpassung des gesamten Strömungsquerschnittes des von der Verteilvorrichtung fallenden Wassers ermöglicht wird.

Diese A^-Jfgäbe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Damm in der Verteilvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass das Wasser bei allen Lasten des Dampferzeugers mindestens einen Teil des Dammes überlaufend und ungedrosselt die Vorrichtung verlässt. Das zu verdampfende Wasser sammelt sich in der schalenförmigen Verteilvorrichtung an deren tief„ster Stelle und verlässt die Vorrichtung, wenn das Wasserniveau die tiefste Stelle der den Damm begrenzenden Ueberlaufkante erreicht hat. Bei steigender Last steigt auch das Niveau in der Verteilvorrichtung und der sie verlassende Wasserstrahl ändert stufenlos seine Abmessungen und damit den gesamten Strömungsquerschnitt des fallenden Wassers, Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie kon-

sie
struktiv sehr einfach ist, weil/keine Ausflussdüsen aufweist, was

sich auch in der Herstellung kostensparend auswirkt.

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Einige Ausführungsbeispiele sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Elektrodampferzeugers gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine sehalenförmige Verteilvorrichtung,

Fig. 3 ein Detail der Vorrichtung im Schnitt entsprechend der Linie III - III in Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Details der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Verteilvorrichtung und der Elektrode,

Fig. 6 ein abgewandeltes Detail der Elektrode,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Verteilvorrichtung,

Fig. 8 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Verteilvorrichtung und der Elektrode und

Fig. 9 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt'die Elektrode in Fig. 1.

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Gemäss Fig. 1 weist der Elektrodampferzeuger einen liegenden, zylindrischen Behälter 2 auf, in dem unten über eine Leitung 3 Speisewasser zugeführt und aus dem oben über eine Leitung 4 Dampf abgeführt wird. Im Behälter 2 wird unten über einen Stutzen 6 Wasser einem Sumpf entnommen. Dieses Wasser,wird mittels einer Umwälzpumpe 7 über eine Steigleitung 8, die eine Drosselklappe 9 aufweist, eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Verteilleitung 10, und drei von dieser abzweigende und im Scheitel des Behälters 2 mündende Zweigleitungen 12 in den Behälter zurückgeführt. Die Zweigleitungen 12, von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist, sind mit je einem Drosselorgan 13 versehen. Unterhalb der Mündung jeder Zweigleitung 12 ist im Behälter 2 eine horizontale, schalenförmige Verteilvorrichtung 20. angeordnet. Die aus Blech bestehende Verteilvorrichtung ist als flache, gegen oben offene Kegelfläche ausgebildet und mit ihrem Rand über zwei Blechlappen 14 im Behälter befestigt, z. B. durch Schweissen. Etwa auf halber Höhe des Behälters 2 ist in diesem unter jeder Verteilvorrichtung 20 eine Elektrode 25 angeordnet, die von Isolatoren 26 und 27 gestützt ist. Innerhalb des Isolators 26 erstreckt sich eine Stange 30, die als stabförmiger Leiter der Stromzufuhr zur Elektrode 25 dient. Ueber die Stangen 30 sind die drei Elektroden 25 mit den drei Phasen eines Drehstromnetzes verbunden.

Unterhalb jeder Elektrode 25 sind im Behälter 2 Auffanggitter 40 vorgesehen, von denen jedes aus einem Rahmen 41 und darin parallel zueinander angeordneten, hochkantgestellten Flacheisenr stäben 42 besteht. Die Rahmen 41 ruhen über Stelzen 43 im Behälter 2.

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Jede schalenförmige Verteilvorrichtung 20 hat eine abgerundete Kegelspitze und bildet mit ihrem mittleren Bereich 21 eine Mulde, in der sich das zu verdampfende Wasser staut. Ausserdem weist jede Verteilvorrichtung 20 Schlitze 50 auf, die von dem mittleren Bereich 21 ausgehen und sich etwa radial .bis in die Nähe des Randes der Verteilvorrichtung erstrecken. Wie Fig. 2 zeigt, zweigt etwa auf halber Länge des Schlitzes 50 von diesem ein Schlitz ab, der geneigt zum Schlitz 50 verläuft und ebenfalls bis nahe an den Rand der Verteilvorrichtung reicht. Die Schlitze 50 und 54 haben also zusammengenommen Y-Form. Ueber den Umfang einer Verteilvorrichtung verteilt sind beispielsweise sechs solcher Y-förmiger Schlitze angeordnet. Die Schlitze 50, 54 sind aus der Wand der Verteilvorrichtung heraus so nach unten ausgehalst, dass sich auf der Oberseite starke Abrundungen und auf der Unterseite in vertikaler Richtung endende Ränder 51 ergeben. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Verteilvorrichtung sind in den Schlitzen 50 und 54 Querstege 55 befestigt, die sich über die ganze Höhe der Schlitze erstrecken. Die schalenförmige Vorrichtung 20 bildet also mit ihrem Bereich 21 einen Damm, dessen Ueberlaufkante von den Rändern der Schlitze 50, 54 begrenzt ist. Das untere Ende aller Schlitze 50 liegt auf derselben Höhe. Aus Festigkeitsgründen laufen die Schlitze nicht bis zum Rand durch.

Wie Fig. 9 zeigt, ist auch die Elektrode 25 als schalenförmige Verteilvorrichtung 32 ausgebildet, die die gleiche Gestalt aufweist wie die Verteilvorrichtung 20. Darüberhinaus ist auf der Oberseite der Elektrode 25 eine Auffangschale 34 angeordnet, die über sechs radiale Stehbleche 33 mit der Verteilschale 32 verbun-

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den ist. Die Auffangschale 34 weist in ihrer Mitte einen trichterförmigen Abfluss 35 auf. Ausserdem ist die Auffangschale 34 auf ihrer Oberseite mit radialen Rippen 36 versehen, die vom Rande der Schale 34 ausgehen und sich gegen die Mitte erstrecken. Die Rippen 36 dienen zur Vergrösserung der Oberfläche der Schale 34,

Im Betrieb des Dampferzeugers wird Wasser aus dem Sumpf des Behälters 2 mittels der Umwälzpumpe 7 in die schalenförmige Verteilvorrichtung 20 gefördert, wo es sich zunächst in deren mittleren Bereich 21 staut. Bei kleiner Last des Dampferzeugers und damit entsprechend kleiner Umwälzmenge tritt dann das Wasser schichtförmig nur durch den unteren Abschnitt der Schlitze 50 aus. Das austretende Wasser fällt im freien Fall auf die Auffangschale 34 der zugehörigen Elektrode 25. In den Auffangschalen 34 wird das Wasser gesammelt und über den Trichter 35 der darunter befindlichen Verteilschale 32 der Elektrode 2 5 zugeführt. Aus der Schale 32 gelangt dann das Wasser wiederum schichtförmig und im freien Fall auf das -zugehörige Auffanggitter 40. Der elektrische Strom fliesst von den Elektroden 2 5 einerseits entgegen den fallenden Wasserschichten zur Verteilvorrichtung 20 und andererseits mit den fallenden Wasserschichten zum Auffanggitter 40. Bei diesem Stromdurchgang verdampft ein Teil des Wassers und der so gebildete Sattdampf wird über die Leitung 4 zu einem nicht dargestellten Verbraucher geleitet.

Durch Verstellen der Drosselklappe 9 wird die umgewälzte Wassermenge der jeweiligen Last des Dampferzeugers angepasst. Bei grosser Umwälzmenge stellt sich in den Verteilvorrichtungen 20 ein

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hohes Wasserniveau ein und weiter oben liegende Abschnitte der Schlitze 50 sowie die unteren Abschnitte der Schlitze 54 werden vom Wasser beaufschlagt, so dass die Summe der Querschnitte aller schichtförmigen Wasserstrahlen stufenlos grosser wird. Der vom Dampferzeuger aufgenommende Strom und damit auch die Leistung des Dampferzeugers nehmen dadurch kontinuierlich zu. Die im Dampferzeuger umgesetzte Energie erhöht die Enthalpie des Wassers. Dank der Y-förmigen Anordnung der SchLitze 50 und 54 kann der entstehende Sattdampf leicht nach aussen. abströmen, ohne dass wesentliche Mengen von Wasser mitgerissen wurden.

Durch die in Fig. 3 dargestellte, starke Abrundung der Schlitze 50 und 54 wird ein glatt verlaufender schichtförmiger Strahl erzielt. Zur Laminar!sierung des Strahls kann überdies, wie in Fig. 4 dargestellt, parallel zum Schlitz ein vertikaler Mittelsteg 56 vorgesehen sein, der sich mit Querstegen 55 kreuzt und etwa gleiche Höhe wie diese aufweist.

Gemäss Fig. 5 hat die schalenförmige Verteilvorrichtung 20· wiederum die Form einer flachen, gegen oben offenen Kegelfläche mit abgerundeter Kegelspitze, jedoch weist sie keine Schlitze für das austretende Wasser auf. Bei dieser Ausführungsorm tritt das Wasser über den Rand 60 der Verteilvorrichtung aus, der nach unten abgerundet ist, wobei die Rundung in jeder radialen Ebene bis zu einem Punkt mit etwa vertikaler Tangente verläuft. Die Verteilvorrichtung 20· ist über zwei Briden 61 an dem in den Behälter 2 ragenden Ende der Zweigleitung 12 festgeklemmt. Die unterhalb der Verteilvorrichtung 20 befindliche Elektrode 25' besteht aus

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ei'em Blechring 65 mit etwa S-förmigem Querschnitt, der in einem ersten Abschnitt 66 steil nach oben und konvex verläuft. In einem mittleren, am unteren Ende des Abschnitts 66 anschliessenden Abschnitt 67 verläuft der S-förmige Querschnitt konkav-konvex geschwungen nach aussen. An den Abschnitt-67 schliesst sich ein dritter Abschnitt 68 an, der nach unten gerichtet und leicht kegelig ausgebildet ist. An einer Stelle des Umfangs der Elektrode 25' ist ein dachförmiges Blech 69 angeschweisst, das einen gegen den Abschnitt 66 hin geneigten First 70 aufweist. Das freie Ende des Dachbleches 69 ist durch ein dreieckiges Blech 71 geschlossen. An dem Blech 71 ist ein Ende der Stange 3C befestigt, die vom Isolator 26 umgeben ist und die Elektrode 25' stützt.

Bei dieser Ausführungsform fällt das über die Zweigleitung 12 der Verteilvorrichtung 20' zugeführte Wasser schleierartig über den in horizontaler Richtung einen glatten Ueberla-jf bildenden Rand 60 auf den Abschnitt 66 der Elektrode 25' und giangt dann entlang dem mittleren Abschnitt 67 und dem dritten Abschnitt 68 zum Auffanggitter. Der im Innern des schlauchartigen Wasserschleiers freiwerdende Dampf strömt durch den sich unterhalb des Dachbleches 69 im Schleier bildenden Spalt ab und gelangt dann zur Leitung 4. Bei einer Aenderung der Last bleibt die Länge des Wasserschleiers konstant, und es ändert sich nur die Dikke der Wasserschicht.

Anstelle der Elektrode 25' lässt sich auch, wenn keine geringe Teillast verlangt wird, eine Elektrode 25" verwenden, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die ringförmige Elektrode 25" besteht

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nur aus einem konvex gekrümmten Teil.

Gemäss Fig. 7 weist die nach einer flachen Kegelfläche geformte schalenförmige Verteilvorrichtung 20" einen im Grundriss sternförmig gezackten Rand 80 auf, der die Ueberlaufkante des von der Wandung der Schale gebildeten Dammes begrenzt. Bei kleiner Last des Dampferzeugers und entsprechend tiefem Wasserniveau in der Verteilvorrichtung 20" entstehen frei fallende Wasrerstrahlen etwa dreieckigen Querschnitts, wobei dieser Quersetnitt verhältnismässig klein ist. Mit grosser werdender Last steict das Niveau und die Grosse des Querschnitts nimmt stufenlos zu. Im allgemeinen wird man diese Verteilvorrichtungen so auslegen, dass benachbarte Strahlen sich nicht zusammenschliessen, so dass zwischen ihnen Spalte freibleiben, durch die der innerhalb des Strahlenkranzes befindliche Dampf nach aussen abströmen kann. Diese Ausführungsform mit zwischen zwei Höhen hin und her gehender Ueberlaufkante hat den Vorteil, dass auch bei sehr kleiner Last definierte Wasserstrahlen entstehen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei grösserwerdender Wassermenge der Umfang des Querschnitts des fallenden Wassers grosser wird, was ein gutes und sicheres Abströmen des Dampfes begünstigt.

Gemäss Fig. 8 hat die schalenförmige Verteilvorrichtung 20'·' etwa die gleiche Gestalt wie die Verteilvorrichtung 20 in Fig. 1 und 2, jedoch sind anstelle radialer Schlitze evolventenähnlich gekrümmte Schlitze 90 vorgesehen, die vom mittleren Bereich 21''* der Verteilvorrichtung ausgehen und sich bis nahe zum Rand der Vorrichtung hin erstrecken. Unterhalb der Verteilvorrichtung

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20'^ft ist genäss Fig. 8 eine gleich ausgebildete Elektrode 25^f'' angeordnet, deren evolventenähnlich verlaufende Schlitze 91 um eine halbe Teilung zu den Schlitzen 90 versetzt sind, so dass die schichtförmigen Wasserstrahlen aus den Schlitzen 90 zwischen je zwei Schlitzen 91 der Elektrode 25''' auf diese auftreffen.

Der erfindungsgemässe Dampferzeuger kann auch statt mit drei Elektroden mit nur einer Elektrode versehen sein, wobei über dieser auch nur eine Verteilvorrichtung vorgesehen ist.

Die Erfindung ist nicht auf Behälter mit horizontaler Achse beschränkt. Es ist auch möglich, Behälter mit vertikaler Achse zu verwenden, wobei dann die schalenförmigen Verteilvorrichtungen um die Achse herum gleichmässig verteilt angeordnet werden. Desgleichen ist die Erfindung nicht auf Verteilvorrichtungen mit kegelförmigen Schalen beschränkt. Es sind beliebige andere Formen denkbar, z. B. auch torusförmige Schalen.

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Claims

- Vf- Patentansprüche

1.jElektrodampferzeuger mit mindestens einer an einer lastproportionalen Wasserzufuhr angeschlossenen, horizontalen, schalenförmigen Wasserverteilvorrichtung, aus der Wasser im freien Fall auf eine Elektrode fällt und die einen in der Verteilvorrichtung angeordneten Damm für das Wasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Damm in der Verteilvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass das Wasser bei allen Lasten des Dampferzeugers mindestens einen Teil des Dammes überlaufend und ungedrosselt die Vorrichtung verlässt.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wasser überlaufene Dammkrone vom Rand der schalenförmigen Verteilvorrichtung gebildet ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wasser überlaufene Dammkrone von einem sternförmig gezackten Rand der schalenförmigen Verteilvorrichtung gebildet ist.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand nach unten abgerundet ist und die Rundung in jeder Radialebene bis zu einem Punkt mit etwa vertikaler Tangente verläuft.

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5. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Damm überlaufseitig von den Rändern von nahe dem Rand der schalenförmigen Verteilvorrichtung ausgehenden und sich etwa radial gegen die Mitte der Verteilvorrichtung erstreckenden Schlitzen begrenzt ist.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden sich radial erstreckenden Schlitz ein zu diesem geneigt verlaufender, ebenfalls von nahe dem Rand ausgehender Schlitz mündet.

7. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Damm überlaufseitig von den Rändern von nahe dem Rand der schalenförmigen Verteilvorrichtung ausgehenden und evolventenähnlich gekrümmten Schlitzen begrenzt ist.

8. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schalenförmige Verteilvorrichtung die Form einer flachen, gegen oben offenen Kegelfläche aufweist.

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