DE2644355B2

DE2644355B2 - Elektrodampferzeuger

Info

Publication number: DE2644355B2
Application number: DE2644355A
Authority: DE
Inventors: Albert Dr. Wiesendangen Kuenzli (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1980-04-30
Also published as: SE7710307L; SE433397B; DE2644355A1; FR2365753A1; US4121090A; FR2365753B1; JPS5340102A; CA1093622A; DE2644355C3; CH612491A5

Description

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Die Erfindung betrifft einen Elektrodampferzeuger mit mindestens einer an einer lastproponionalen Wasserzufuhr angeschlossenen, horizontalen, schalenförmigen Wasserverteilvorrichtung, aus der Wasser im freien Fall auf ßine 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 Überlaufkante voneinander getrennt sind, wobei die Überlaufkanten in Zuströmrichtung des Wassers auf tf> stufenweise zunehmender Höhe liegen und wobei im Boden jedes A.bteils mindestens eine Ausflußdüse */<-»ror£»e*ilt«ar»

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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 Be: einer Änderung der Last des Dampferzeugers wird die der Verteilvorrichtung zugeführte Wassermenge und damit die Anzahl der Wasserstrahlen verändert, indem mehr oder weniger Abteile der Verteilvorrichtung sich 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.

Nach dem gleichen Prinzip arbeitet der Elektrodampferzeuger nach der DE-PS 6 85 856, bei dem die einzelnen Abteile durch je ein im Boden der Wasserverteilvorrichtung befestigtes Rohr gebildet sind und das obere Ende der Rohre auf unterschiedlichen Höhen liegt. Bei mit steigender Last größer werdender Wasserzufuhr ändert sich also die Anzahl der durchflossenen Rohre stufenweise.

Bei dem Elektrodampferzeuger nach der DE-PS 4 55 078 iit oberhalb der Elektrode eine Wasserverteilvorrichtung in Form eines zylindrischen, liegenden Behälters mit zwei zur Zylinderachse parallelen Reihen von Ausflußdüsen vorgesehen. Zum lastabhängigen Ändern der Anzahl der von Wasser durchflossenen Düsen ist im Behälter ein um die Zylinderachse drehbarer zylindrischer Schieber angeordnet, der eine zu den Düsenreihen parallele und eine dazu schräge Steuerkante aufweist. Mit der erstgenannten Steuerkante wird eine ganze Düsenreihe zu- oder abgeschaltet, wogegen mit der schrägen Steuerkante die Düsen einzeln zu- und abgeschaltet werden, so daß sich eine Grobregelung und eine Feinregelung ergibt, die aber beide nicht stufenlos sind. Auch hier kann ein tropfen- oder schwallweiser Abfluß durch die Düsen stattfinden und außerdem ist ein besonderer beweglicher Bauteil nötig, um die die Düsen durchfließende Wassermenge zu beeinflussen.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Damm in der Verteilvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Wasser im gesamten Lastbereich des Dampferzeugers stets den ganzen Damm oder eineii sich mit der Wasserzufuhr kontinuierlich ändernden Teil des Dammes ungedrosselt überströmt.

Das zu verdampfende Wasser sammelt sich in der schalenförmigen Verteilvorrichtung an deren tiefster Stelle und verläßt dies«: Vorrichtung, wenn das Wasserniveau die tiefste Stelle der den Damm begrenzenden Überlaufkante 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

aufweist, was sich auch in der Herstellung kostensparend auswirkt In gleichem Sinne wirkt, daß bei der Erfindung keine beweglichen Bauteile zum Ändern des Strömungsquerschnitts gebraucht werden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand dei Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt eines Elektrodampferzeugers,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine schalenförmige Verteilvorrichtung,

Fig.3 ein Detail der Vorrichtung im Schnitt entsprechend der Linie III-I1I in F i g. 2,

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

F i g. 5 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Verteilvorrichtung und der Elektrode,

F i g. 6 ein abge*'andeltes Detail der Elektrode.

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

F i g. 8 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Verteilvorrichtung und der Elektrode und

Fig. 9 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt die Elektrode in F i g. 1.

Gemäß F i g. 1 weist der ElektrodampferzeiiL-er einen liegenden, zylindrischen Behälter 2 auf, in de η 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 mitteis 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 l·' i g. 1 nur eine sichtbar ist, sind mit 'e 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 stabförmige^ Leiter der Stromzufuhr zur Elektrode 25 dient. Über 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 Flacheisenstäben 42 besteht. Die Rahmen 41 ruhen über Stelzen 43 im Behälter 2.

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 F i g. 2 zeigt, zweigt etwa auf halber Länge des Schlitzes 50 von diesem ein Schlitz 54 ab, der geneigt zum Schlitz 50 verläuft und ebenfalls bis nahe an den Rand der

also zusammengenommen Y-Form. Ober den Umfang einer Verteilvorrichtung verteilt sind beispielsweise sechs solcher Y-förm^:ger 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 Überlaufkante 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. Darüber hinaus ist auf der Oberseite der Elektrode 25 eine Auffangschale 34 angeordnet, die über sechs radiale Stehbleche 33 mit der Verteilvorrichtung 32 verbunden 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 Rand der Auffangschale 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 Abfluß 35 der darunter befindlichen Verteilvorrichtung 32 der Elektrode 25 zugeführt. Aus der Verteilvorrichtung 32 gelangt dann das Wasser wiederum schichtförmig und im freien Fall auf das zugehörige Auffanggitter 40. Der elektrische Strom fließt von den Elektroden 25 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 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 srhichtförmigen Wasserstrahlen stufenlos größer wird. Der vom Dampferzeuger aufgenommene 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 würden.

Verteilvorrichtun⁰ reicht. Die Schlitze 50 und 54 haben Durch die in F i ⁿ. 3 dargestellte starke Abrundün°

der Schlitze 50 und 54 wird ein glatt verlaufender schichtförmiger Strahl erzielt. Zur Laminarisierung 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 F i g. 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 Ausführungsform 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 einem 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 eilten gegen den Abschnitt 66 hin

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Dachbleches 69 ist durch ein dreieckiges Blech 71 geschlossen. An dem Blech 71 ist ein Ende der Stange 30 befestigt, die vom Isolator 26 umgeben ist und die Elektrode 25' stutzt.

Bei dieser Ausführungsform fällt das über die Zweigleitung 12 der Verteilvorrichtung 20' zugeführte Wasser schleierartig über den in horizontaler Richtung einen glatten Überlauf bildenden Rand 60 auf den Abschnitt 66 der Elektrode 25' und gelangt 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 Änderung der Last bleibt die Länge des Wasserschleiers konstant, und es ändert sich nur die Dicke 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 nur aus einem konvex gekrümmten Teil.

Gemäß F i g. 7 weist die nach einer flachen Kegelfläche geformte schalenförmige Verteilvorrichtung 20" einen im Grundriß sternförmig gezackten Rand 80 auf,

τ der die Überlaufkante 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 Wasserstrahlen etwa dreieckigen Querschnitts,

ίο wobei dieser Querschnitt verhältnismäßig klein ist. Mit größer werdender Last steigt das Niveau und die Größe des Querschnitts nimmt stufenlos zu. Im allgemeinen wird man diese Verteilvorrichtung so auslegen, daß benachbarte Strahlen sich nicht zusammenschließen, so

\^ri 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 Überlaufkante 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 größer wird, was ein gutes und sicheres Abströmen des Dampfes begünstigt.

Gemäß F i g. 8 hat die schalenförmige Verteilvorrichtung 20'" etwa die gleiche Gestalt wie die Verteilvorrichtung 20 in F i g. 1 und 2, jedoch sind anstelle radialer Schlitze evolventenähnlich gekrümmte Schlitze 90 vorgesehen, die vom mittleren Bereich 21'" der Ci iCilVOrriChtüng ausgehen üliu SiCh uiS Haue ZUm

Rand der Vorrichtung hin erstrecken. Unterhalb der Verteilvorrichtung 20'" ist gemäß Fig.8 eine gleich ausgebildete Elektrode 25'" 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 beschriebene Dampferzeuger kann auch statt mit

ι drei Elektroden mit nur einer Elektrode versehen sein, wobei über dieser auch nur eine Verteilvorrichtung vorgesehen ist.

Der Dampferzeuger ist nicht auf Behälter mit horizontaler Achse beschränkt. Es ist auch möglich,

ι Behälter mit vertikaler Achse zu verwenden, wobei dann die schalenförmigen Verteilvorrichtungen um die Achse herum gleichmäßig verteilt angeordnet werden. Desgleichen ist der Gegenstand nach den Patentansprüchen nicht auf Verteilvorrichtungen mit kegelförmigen

ι Schalen beschränkt. Es sind beliebige andere Formen denkbar, z. B. auch torusförmige Schalen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Damm in der Verteilvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Wasser im gesamten Lastbereich des Dampferzeugers stets den ganzen Damm oder einen sich mit der Wasserzufuhr kontinuierlich ändernden Teil des Dammes ungedrcsselt überströmt '⁵

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 Radielebene bis zu einem Punkt mit etwa vertikaler Tangente verläuft.

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 r> 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.