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Dampf- und Wasserscheider Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsabscheider,
insbesondere solche, die zum Abscheiden vonWasser aus Dampf bei Flammrohrkesseln
geeignet sind, wie sie für Lokomotiven benutzt werden.
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Eine übliche Abscheiderform, die für verschiedene Kesselformen benutzt
wird, arbeitet nach dem Zentrifugalprinzip. Sie ist mit einer in eine Leitung eingebauten
Schraube versehen, durch welche die Flüssigkeit von Dampf und Wasser strömt, um
ihr eine Zentrifugalbewegung zu erteilen und so zu bewirken, daß das Wasser in ein
Gehäuse oder eine Sammelkammer geworfen wird, während der Dampf in ein Auslaßrohr
weiterströmt. Wenn einem Wasserteilchen im Dampf eine derartige kreisende Bewegung
erteilt wird, ist die auf das Teilchen ausgeübte Kraft gleich der Zentrifugalkraft
auf das Wasserteilchen abzüglich der Zentrifugalkraft auf das geförderte Dampfvolumen.
Infolgedessen erteilt die größere Dichte des Wasserteilchens beim Kreisen von Dampf
und Wasser mit derselben Geschwindigkeit dem Wasserteilchen eine auswärts gerichtete
Kraft. Wenn sich das Wasserteilchen mit einer beträchtlich geringeren Geschwindigkeit
bewegt als der Dampf, ist es möglich, daß auf das Wasserteilchen eine nach innen
gerichtete Kraft einwirkt. Infolgedessen wird mit der Schraubentype von Abscheidern
häufig nicht eine genügende Trennwirkung auf das Wasser-Dampf-Gemisch ausgeübt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Dampf- und Wasserscheider, bei dem
vor der Entwässerungskammer mindestens zwei vorzugsweise halbelliptische Ablenkplatten
eingebaut sind in sich schneidenden Ebenen, die in einem Winkel zum Querschnitt
der
Dampfleitung stehen und größeren Gesamtquerschnitt besitzen im Verhältnis zur Dampfleitung
und so eingebaut sind, daß sie dem Flüssigkeitsstrom über den ganzenQuerschnitt
derDampfleitung Widerstand bieten. Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung an Hand der Zeichnungen zum besseren Verständnis der Erfindung beschrieben.
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Fig. i ist ein Schnitt durch einen Teil eines Lokomotivkessels mit
einem Dampf- und Wasserscheider gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß
Linie II-11 in Fig. i ; Fig.3 zeigt den Abscheider schaubildlich, ein Teil seines
Gehäuses ist abgebrochen, um den inneren :Aufbau ersichtlich zu machen; Fig.4 zeigt
einen Längsschnitt durch den Abscheider.
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In den Zeichnungen ist der äußere :Mantel des Lokomotivkessels mit
io bezeichnet. Die Sattdampfleitung 12 führt den Dampf zum Einlaßkopf des Vberhitzers.
Unmittelbar vor dem Einlaßstutzen i i (ges Rohrs 12 ist der erfindungsgemäße Dampf-
und Wasserscheider angeordnet, der als Ganzes mit 13 bezeichnet ist. Der Dampf strömt
aus dem Abscheider in eine Düse 14 am Ende des Sattdampfrohrs 12, während das ausgeschiedene
Wasser in eine Kammer 15 durch einen ringförmigen Durchlaß 16 strömt, der zwischen
der Düse 14 und einer Buchse 17 ausgebildet ist, die im Abstand voneinander angeordnet
sind. Aus der Kammer 15 fließt (las abgeschiedene Wasser durch eine Entwässerungsleitung
18 zu einem Auslaßventil 20. Das Auslaßventil arbeitet derart, daß es das für gewöhnlich
vom Abscheider 13 abgeschiedene Wasser ununterbrochen durch ein Rohr 21 ausfließen
läßt. Wenn besonders große Wassermengen von dem Ventil 2o zu bewältigen sind, leitet
es die größeren Wassermengen durch ein Rohr 22 in einen Dampfabscheider 23, aus
welchem das abgeschiedene Wasser ins Freie geleitet wird.
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Der Dampf- und Wasserabscheider ist gemäß Erfindung mit einem Gehäuse
in Form eines Rohrabschnitts 24 versehen, das den Einlaßstutzen ii für das Trockendampfrohr
mit der Buchse 17 verbindet, welche die Wasserkammer des Abscheiders einschließt.
Innerhalb des Rohrabschnitts 24 ist ein Paar Ablenkplatten 25 und 26 angeordnet,
die halbelliptische Form besitzen, und zwar in einem Winkel von 9o° in bezug aufeinander
und von ungefähr 45° in bezug auf die Längsachse des Gehäuses 2,4. Wie insbesondere
aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, liegt die Ablenkplatte 25 über der Ablenkplatte
26; leide Platten berühren sich auf sich schneidenden Durchmessern. Die Gesamtfläche
beider Platten 25 und 26 ist größer als die Querschnittsfläche des Rohrs 24. Durch
die Schräglage der Ablenkplatten 25 und 26 in bezug aufeinander werden zwei Öffnungen
oder Durchlässe 27 zwischen ihnen gebildet, durch welche der Dampf senkrecht zur
1-ängsachse des Rohrs 24 strömen kann, d. h. also im wesentlichen radial zum Rohr,
Die Größe der Durchlässe 27 kann gegebenenfalls durch Prallplatten 28 und 29 gemindert
werden, die senkrecht auf den Ablenkplatten 25 und 26 an ihrer Berührungsfläche
angeordnet sind. Eine ähnliche Prallplatte kann an der Einströmseite zwischen den
Ablenkplatten 25, 26 vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet
diese einen Ansatz der Prallplatte 28, welcher den Durchlaß 27 an einer Seite der
Leitung einengt.
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Die oben beschriebene der Erfindung entsprechende Bauart wirkt ganz
anders als die übliche, eine schraubenförmige Ablenkfläche benutzende Abscheiderform,
die dem Dampf- und Wassergemisch eine kreisende Bewegung erteilen soll. Wenn eine
Hälfte der Rohrleitung; 24 mit einer Ablenkplatte 26 betrachtet wird, trifft das
Dampf- und Wassergemisch, welches durch (las Rohr fließt, auf die Platte 26 und
wird zii ihrer äußeren Kante 30 geleitet. Dort trifft sie auf die Innenwand des
Rohrs 24. Bis zu diesem Punkt ist dem Dampf- und Wassergemisch noch keine Zentrifugalkraft
erteilt, da die Oberflächen der Ablenkplatten 25. und 26 im Gegensatz zu den gebogenen
Flächen der besonders gestalteten Ablenkflächen bekannter Ausführungsformen flach
sind. Bevor die äußere Kante 3o der Platte 26 erreicht wird, strömt nun der Dampf
durch die Öffnung 27, der Querschnitt derselben ist durch die Zusatzprallplatte
2 j bestimmt. Das Wasser fließt dagegen weiter zur Innenwandung des Rohrs und erhält
dort infolge des kreisförmigen Umfangs des Rohrs eine kreisende Bewegung. Dem Dampf
ist gleichfalls eine kreisende Bewegung erteilt, weil die Offnung, durch welche
er strömt, rechtwinklig zur ursprünglichen Strömungsrichtung in Richtung der Achse
des Rohrs steht. In dieser «'eise wird das Dampf-Wasser-GemischvonderRohrmÜte zu
einem verhältnismäßig großen Radius geführt, bevor irgendwelche Zentriftigal-,virkung
auftritt. Vor dein Auftreten der Zentrifugalwirkting ist der größere Teil des Wassers
vorn Dampf getrennt worden, und zwar infolge des einfachen Richtungswechsels des
Dampfstroms. Infolgedessen ist die Wassermenge, die noch durch Zentrifunalwirkung
ausgeschieden werden muß, verhältnismäßig klein, so daß vom Dampf wenig Energie
aufgebracht werden muß, um die endgültige Ausscheidung durch Zentrifugalwirkung
zu erzielen. Die andere Hälfte der Vorrichtung arbeitet selbstverständlich in gleicher
Weise wie die soeben beschriebene. Das an der Wandung des Rohrs 24 entlangfließende
Wasser strömt an der Wandung der Buchse 17 weiter zu der ringförmigen Wasseraufnahinekammer
15 zwischen der Buchsenwandung 17 und der Düse 14, durch die' der getrocknete Dampf
strömt, in die Entwässerungsleitung 18.
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Wenn auch oben die Vorrichtung lediglich als Dampf- und Wasserscheider
beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß sie auch zum Trennen anderer
strömender Medien verschiedener Dichte benutzt werden kann.