EP2394030A2 - Dampfsieb sowie verfahren zur herstellung eines dampfsiebes - Google Patents

Dampfsieb sowie verfahren zur herstellung eines dampfsiebes

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EP2394030A2
EP2394030A2 EP10704342A EP10704342A EP2394030A2 EP 2394030 A2 EP2394030 A2 EP 2394030A2 EP 10704342 A EP10704342 A EP 10704342A EP 10704342 A EP10704342 A EP 10704342A EP 2394030 A2 EP2394030 A2 EP 2394030A2
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EP
European Patent Office
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sieve
steam
screen
vapor
axial direction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10704342A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger BACKASCH
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2394030A2 publication Critical patent/EP2394030A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/14—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces arranged in a star shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/003—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions including coalescing means for the separation of liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/26—Steam-separating arrangements
    • F22B37/263—Valves with water separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/26—Steam-separating arrangements
    • F22B37/265—Apparatus for washing and purifying steam

Definitions

  • the present invention relates to a vapor sieve and to a process for producing a vapor sieve. Furthermore, the invention relates to the use of such a vapor sieve.
  • Steam sieves are required, for example, in steam turbine plants in order to expel foreign bodies in the steam exhaust ducts, which could otherwise damage the rotor blades and guide vanes of the steam turbine in question.
  • the vapor sieve has a sleeve-like shape with a cylindrical or conical screen surface, which is traversed by the vapor in the radial direction.
  • Such known steam strainers are described, for example, in DE 1 184 355 and DE 1 198 833.
  • steam sieves are often provided for installation in installation environments with more or less fixed or limited space.
  • steam sieves are often structurally integrated in the housing of a steam valve, which serves to control a steam flow of the system.
  • the dependent claims relate to advantageous developments of the invention, which may be provided individually or in combination. The developments of the vapor sieve can be used in an analogous manner for further development of the manufacturing process.
  • a screen surface of substantially cylindrical or conical shape and with a plurality of screen openings for the radial passage of steam is provided, wherein the screen surface is corrugated.
  • the corrugation or unevenness of the sieve surface has the consequence that the area effectively available for sieving the vapor is increased, for example, in particular larger than a contour circumscribed by the vapor sieve (eg cylinder or cone).
  • the vapor sieve has a larger screen area compared to an ideal cylindrical or conical shape.
  • the screen surface is larger by at least a factor of 1.5, preferably by at least a factor of 2, than the cylinder or conical surface circumscribed by the screen surface.
  • the screen surface is corrugated in the circumferential direction of the vapor sieve.
  • the screen surface is corrugated in the axial direction.
  • the screen surface is corrugated or zigzag-shaped corrugated.
  • corrugation can in principle also be be provided in the circumferential direction and / or in the axial direction.
  • an embodiment is preferred in which substantially the entire screen surface is corrugated in a uniform manner, ie, for. B. over the entire screen surface in the circumferential direction and / or axial direction.
  • the screen surface is composed of Siebphilabitesen that are corrugated in different ways, ie z. B. with a circumferentially corrugated Siebphilabites and another, corrugated in the axial direction section.
  • the substantially entire screen surface in a uniform manner corrugated.
  • the steam sieve comprises a plurality of screen plates, which are lined up in a zigzag manner in the circumferential direction of the vapor sieve annularly and connected to each other. This can be done in manufacturing technology simple way a corrugated in the circumferential direction of the screen surface (or Sieb lakeabites).
  • this can be used without further identical screen plates, z. B. may have an identical rectangular contour (to produce, for example, a steam sieve with a cylindrical shape).
  • the vapor sieve comprises a plurality of sieve plate rings, which are lined up in the axial direction of the vapor sieve and connected to each other, wherein at least a portion of the sieve plate rings forms sheet metal surfaces oriented obliquely to the axial direction.
  • a sieve surface or screen surface section
  • z. B. identical screen plate rings are used, for.
  • the screen plates or screen plate rings required in the embodiments described above are preferably made of a metallic material (eg steel).
  • the connection fertil of the screen plates or screen plate rings with each other can, for. B. may be provided as a weld, gluing, screwing etc.
  • all screen plates or screen plate rings on the finished steam sieve are each provided with screen openings for the passage of steam.
  • screen plates provided with screen openings or Siebblechringen can be provided that the screen openings claim at least 40% of the respective sheet metal surface.
  • the vapor sieve is composed of a plurality of vapor sieve components, which each form part of the sieve surface of the vapor sieve, as described, for example, in US Pat. B. is the case, in particular in the above-described embodiments with the screen plates or Siebblechringen, so it is generally preferred, the desired screen openings already in the manufacture of the steam sieve components of these (eg., By water jet cutting, laser cutting, milling, etc.) train. Particularly in the case of a highly corroded sieve surface on the finished steam sieve, in practice it tends to be rather difficult to subsequently form the openings.
  • a plurality of screen plates are lined up in a zigzag manner and connected to each other and / or that a plurality of screen plate rings are lined up in the axial direction and connected to each other, wherein at least a part of the screen plate rings obliquely to the axial direction has oriented sheet surfaces.
  • the vapor sieve according to the invention or a vapor sieve produced according to the invention can for example represent a component of a steam valve and / or be used in a steam turbine plant.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a vapor sieve according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic side view of a vapor sieve according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view of a vapor sieve according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows a radial section through the vapor sieve of FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of a vapor sieve according to a fourth embodiment
  • Fig. 6 is an axial section through the steam sieve of
  • Fig. 7 is a perspective (partially sectioned) view of a vapor sieve according to a fifth embodiment
  • 8 and 9 are perspective (partially sectioned) views of a z.
  • Fig. 1 illustrates a vapor sieve 10 having a screen surface 12 of substantially cylindrical shape and having a plurality of screen openings 14 for the radial passage of steam.
  • a steam passage from the outside inwards is symbolized by way of example.
  • the steam sieve 10 could also be used as a sieve in the radial direction from inside to outside.
  • a peculiarity of the steam sieve 10 is that the screen surface 12 does not extend in the circumferential direction exactly along the "ideal" cylindrical shape 16 shown in FIG. 1, but is corrugated in the circumferential direction to increase the effective screen area.
  • the screen surface 12 is zigzag corrugated in the circumferential direction, whereby the screen surface 12 is larger by about a factor of 2 than the cylinder surface 16 circumscribed by the screen surface 12.
  • the screen surface 12 30 outwardly directed teeth (and accordingly also 30th inwardly directed teeth).
  • This number of teeth is of course to be understood only as an example and can be varied in practice. For many applications is low z.
  • B. a preferably evenly distributed over the circumference te number of bulges (and corresponding indentations) of at least 20, for example in a range of 20 to 100.
  • the shape and dimensioning of the bulges and indentations can be varied in practice, as long as this is accompanied by a noticeable increase in the effective sieve area.
  • the corrugation of the screen surface 12 could instead of zigzag also z.
  • B. wave-shaped or otherwise (with at least partially not exactly in the circumferential direction extending surface portions) may be provided.
  • Fig. 2 illustrates a steam sieve 10a having a screen surface 12a which, as in the first embodiment, is again provided with a plurality of screen openings 14a for the passage of steam and has an overall substantially cylindrical shape 16a.
  • the screen surface 12a is not corrugated in the circumferential direction but in the axial direction.
  • this zigzag-like "folding" of the outer surface of the steam strainer 10a again results in an advantageous minimization of the flow losses when using the steam strainer.
  • the screen surface 12a has in the illustrated embodiment 12 radially outwardly directed teeth, plus two "half teeth” at the two ends of the vapor sieve 10a, and accordingly 13 radially inwardly directed teeth.
  • the number, shape and dimensioning of these prongs can again be adapted to the specific application.
  • the screen surfaces 12 and 12a can each be formed from a workpiece or formed by a composition of a plurality of workpieces.
  • FIG. 3 shows a steam sieve 10 b according to a further exemplary embodiment, in which a multi-part screen surface 12 b is corrugated in the circumferential direction.
  • a peculiarity of the steam sieve 10b is that, to form the sieve surface 12b, a plurality of sieve plates 20b having the sieve openings 14b are lined up in a zigzag manner in the circumferential direction in a ring shape and are connected to one another.
  • the individual screen plates 20b were each made of a metallic material (eg, steel sheet with a thickness of approximately 2 to 8 mm), wherein the screen openings 14b were already formed during this production (eg laser-cut).
  • the screen openings 14b occupy about 50% of the respective screen plate surface and are preferably provided (as shown) as elongated, mutually parallel slots (slot width, for example, in the range of a few mm, slot length, for example, a few cm).
  • slot width for example, in the range of a few mm, slot length, for example, a few cm
  • Age- natively could also be a breadboard arrangement z.
  • B. circular holes can be provided.
  • connection of adjacent screen plates 20b is accomplished in the illustrated embodiment by a weld on the axially extending plate edges.
  • the steam sieve 10b at the axial end faces also comprises end rings 22b and 24b, which are also made of a metallic material and connected by welding to the screen plates 20b.
  • end rings 22b and 24b shown here as open rings one of these termination components could also be "closed” as a cover plate.
  • FIG. 4 is a radial sectional view of the vapor sieve 10b and again clearly shows the corrugation of the sieve surface 12b in the circumferential direction. It is clear that the simple rectangular contour of the individual screen plates 20b represents a particularly easy way of realizing the "folding" of the screen surface 12b in practice. Deviating from this, however, it is also possible to use screen plates with a different shape design, in particular non-planar plates.
  • FIG. 5 shows a steam sieve 10c according to a further embodiment, in which a sieve surface 12c with slot-shaped sieve openings 14c is corrugated in the axial direction.
  • the screen surface 12c is made up of a plurality of prefabricated components, which were already provided with the screen openings 14c during their production.
  • These components are a plurality of identically formed screen plate rings 30c each having a conical shape, which, for. B. made of a steel material and are connected to the finished steam sieve 10c by welding together.
  • planar end rings 22c and 24c are again provided and connected to the respectively adjacent screen plate rings 30c.
  • Fig. 6 shows the juxtaposition of the individual screen plate rings 30c and the end rings 22c and 24c again in an axial sectional view. It can be seen that in the illustrated embodiment 16 identical screen plate rings 30c are lined up in an alternating orientation in the axial direction. At the contact points of the screen plate rings 30b with each other and to the end rings 20c and 24c towards these steam sieve components are welded together.
  • the screen plate rings 30c could be used as semi-finished z.
  • other mechanical or thermomechanical methods eg., Water jet cutting, laser cutting, etc.
  • Embodiment screen mesh rings are produced, which are identically dimensioned at their axial end faces (eg., Annular with identical diameter), but between them are designed to form a corrugation (as viewed in the axial direction varying diameter).
  • An example of such a screen plate ring would be z.
  • FIG. 7 shows a steam sieve 10d (partial sectional view) according to a further embodiment.
  • conical sieve plate rings 30d are not lined up in an alternating orientation in the axial direction, but such conical sieve plate rings 30d are lined up alternately with flat sieve plate rings 30d 'in the axial direction.
  • the surface of the flat rings 30d ' is in this case oriented in the radial direction of the vapor sieve 10d.
  • the connection of the components 30d and 30d ' may, for. B. be realized again by a weld.
  • a screen surface 12d which is zigzag-shaped in the axial direction results.
  • the screen surface 12d does not have a radial plane of symmetry.
  • the zigzag form of corrugation is here "sawtooth-shaped".
  • screen openings 14d are introduced only in the conical screen plate rings 30d, but not in the flat screen plate rings 30d '. Due to this peculiarity, the radial passage of steam through the screen surface 12d inevitably results in a certain directional effect in the corresponding axial direction. If the steam sieve 10d, for example, flows through from the outside to the inside, then the steam flowing out on the inside of the sieve surface 12d is directed axially downwards in FIG. 7, which can be advantageous in the case of a removal of the vapor in this direction (eg B. to reduce internal turbulence).
  • connection of the individual screening sheet metal rings required in the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6 as well as in FIG. 7 can also be achieved by means of a suitable shaping
  • Plug connection be accomplished, so that if necessary can be dispensed with a welding at this point.
  • axial clamping of the stack of screen plate rings formed in the axial direction can also be provided, for example by a screw connection, by means of which the two end-side termination components (eg components 22c and 24c in FIGS Final sieve plate rings 3Od 'in Fig. 7) in the axial direction to each other to be loaded or secured.
  • Figs. 8 and 9 illustrate a conceivable manner of manufacturing a screen plate ring 30e (Fig. 9), e.g. B. for the steam strainers according to FIGS. 5 to 7 can be used.
  • Fig. 8 shows (partially cut) an intermediate product 32e of this production, namely a sheet metal circular ring 32e, the z. B. was provided by separation from a corresponding metal tube and subsequent introduction of screen openings 14e.
  • the screen plate ring 30e shown in Fig. 9 was then produced by finishing (e.g., turning).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfsieb (10) mit einer Siebfläche (12) von im Wesentlichen zylindrischer oder konischer Gestalt (16) und mit einer Vielzahl von Sieböffnungen (14) zum radialen Durchtritt von Dampf. Um bei einem derartigen Dampfsieb (10) einen vergleichsweise niedrigen Strömungswiderstand zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Siebfläche (12) korrugiert ist. Die Korrugation der Siebfläche (12) hat zur Folge, dass die zur Siebung des Dampfes effektiv zur Verfügung stehende Fläche vergrößert ist, wodurch sich der Strömungswiderstand verringern lässt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dampfsiebes (10).

Description

Beschreibung
Dampfsieb sowie Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfsieb sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Dampfsiebes.
Dampfsiebe werden beispielsweise in Dampfturbinenanlagen be- nötigt, um in Zudampfleitungen Fremdkörper auszusieben, die ansonsten Lauf- und Leitschaufeln der betreffenden Dampfturbine beschädigen könnten.
In einer gängigen Ausführungsform besitzt das Dampfsieb eine hülsenartige Gestalt mit einer zylindrischen oder konischen Siebfläche, die in Radialrichtung vom Dampf durchströmbar ist. Derartige bekannte Dampfsiebe sind beispielsweise in der DE 1 184 355 und der DE 1 198 833 beschrieben.
Nachteilig ist bei der Verwendung von Dampfsieben bekannter
Bauart oftmals die damit einhergehende Vergrößerung des Strömungswiderstandes der betreffenden Dampfleitungspassage .
Zur Verringerung dieses Strömungswiderstandes und somit zur Minimierung von Strömungsverlusten kommt es in Betracht, ein besonders groß dimensioniertes Dampfsieb zu verwenden. Nachteilig ist hierbei jedoch vor allem der entsprechend vergrößerte Bauraumbedarf. Es ist zu bedenken, dass Dampfsiebe oftmals zum Einbau in Installationsumgebungen mit mehr oder weniger fest vorgegebenem bzw. beschränktem Bauraum vorgesehen sind. Bei einer Dampfturbinenanlage werden Dampfsiebe beispielsweise oftmals jeweils baulich in das Gehäuse eines Dampfventiles integriert, welches zur Steuerung einer Dampfströmung der Anlage dient.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dampfsieb bereitzustellen, bei welchem ein vergleichsweise niedriger Strömungswiderstand ermöglicht ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Dampfsieb nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes nach Anspruch 8 oder 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination vorgesehen sein können. Die Weiterbildungen des Dampfsiebes können in analoger Weise auch zur Weiterbildung des Herstellungsverfahrens herangezogen werden .
Bei dem erfindungsgemäßen Dampfsieb ist eine Siebfläche von im Wesentlichen zylindrischer oder konischer Gestalt und mit einer Vielzahl von Sieböffnungen zum radialen Durchtritt von Dampf vorgesehen, wobei die Siebfläche korrugiert ist.
Die Korrugation bzw. Unebenheit der Siebfläche hat zur Folge, dass die zur Siebung des Dampfes effektiv zur Verfügung stehende Fläche vergrößert ist, beispielsweise insbesondere größer ist als eine dem Dampfsieb umschriebene Kontur (z. B. Zy- linder oder Konus) . Mit anderen Worten besitzt das Dampfsieb eine verglichen mit einer idealen zylindrischen bzw. konischen Gestalt vergrößerte Siebfläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Siebfläche um wenigstens einen Faktor 1,5, bevorzugt um wenigstens einen Faktor 2 größer als die der Siebfläche umschriebene Zylinder- bzw. Konusfläche ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Siebfläche in Umfangsrichtung des Dampfsiebes korrugiert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Siebfläche in Axialrichtung korrugiert ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Siebfläche wellenförmig oder zickzackförmig korrugiert ist. Auch diese speziellen Arten der Korrugation können prinzipiell insbeson- dere in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung vorgesehen sein .
Aus fertigungstechnischen Gründen ist zumeist eine Ausfüh- rungsform bevorzugt, bei welcher im Wesentlichen die gesamte Siebfläche in einheitlicher Weise korrugiert ist, also z. B. über die gesamte Siebfläche in Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung.
Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass die Siebfläche aus Siebflächenabschnitten zusammengesetzt ist, die in unterschiedlicher Weise korrugiert sind, also z. B. mit einem in Umfangsrichtung korrugierten Siebflächenabschnitt und einem anderen, in Axialrichtung korrugierten Abschnitt.
Im Allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, die im Wesentlichen gesamte Siebfläche in einer einheitlichen Weise korrugiert vorzusehen .
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dampfsieb eine Mehrzahl von Siebblechen umfasst, welche zickzackartig in Umfangsrichtung des Dampfsiebes ringförmig aneinandergereiht und miteinander verbunden sind. Damit lässt sich in fertigungstechnischer einfacher Weise eine in Umfangsrichtung korrugierte Siebfläche (bzw. Siebflächenabschnitt) bewerkstelligen. Vorteilhaft können hierfür ohne weiteres identische Siebbleche verwendet werden, die z. B. eine identische rechteckige Kontur besitzen können (um z. B. ein Dampfsieb mit zylindrischer Gestalt herzustellen) .
Alternativ oder zusätzlich (bevorzugt alternativ) kann vorgesehen sein, dass das Dampfsieb eine Mehrzahl von Siebblechringen umfasst, welche in Axialrichtung des Dampfsiebes aneinandergereiht und miteinander verbunden sind, wobei wenigs- tens ein Teil der Siebblechringe schräg zur Axialrichtung orientierte Blechflächen ausbildet. Damit lässt sich in fertigungstechnisch einfacher Weise eine in Axialrichtung korrugierte Siebfläche (bzw. Siebflächenabschnitt) bewerkstelli- gen. Vorteilhaft können hierbei z. B. identische Siebblechringe verwendet werden, z. B. kreisringförmige Blechringe mit etwa V-förmigem Profilquerschnitt, wobei die "Spitze des V" in Radialrichtung (nach radial innen oder radial außen wei- send) orientiert ist.
Die bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen benötigten Siebbleche bzw. Siebblechringe sind bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff (z. B. Stahl) gefertigt. Die Verbin- düng der Siebbleche bzw. Siebblechringe miteinander kann z. B. als eine Verschweißung, Verklebung, Verschraubung etc. vorgesehen sein.
In einer zumeist bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Siebbleche bzw. Siebblechringe am fertigen Dampfsieb jeweils mit Sieböffnungen zum Durchtritt von Dampf versehen. Bei mit Sieböffnungen versehenen Siebblechen bzw. Siebblechringen kann vorgesehen sein, dass die Sieböffnungen wenigstens 40% der jeweiligen Blechfläche beanspruchen.
Wenn das Dampfsieb aus einer Mehrzahl von Dampfsiebkomponen- ten zusammengesetzt wird, die jeweils einen Teil der Siebfläche des Dampfsiebes ausbilden, wie dies z. B. insbesondere bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen mit den Siebblechen bzw. Siebblechringen der Fall ist, so ist es im Allgemeinen bevorzugt, die gewünschten Sieböffnungen bereits bei der Fertigung der Dampfsiebkomponenten an diesen (z. B. durch Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden, Fräsen etc.) auszubilden. Insbesondere bei einer stark korrugierten Sieb- fläche am fertigen Dampfsieb ist es in der Praxis nämlich tendenziell eher schwierig, die Öffnungen nachträglich auszubilden .
Für die Anzahl, Formgebung und Orientierung bzw. Anordnung der Sieböffnungen gibt es vielfältige Möglichkeiten, von denen eine jeweils im Einzelfall besonders geeignete Möglichkeit ausgewählt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Siebblechen zickzackartig ringförmig aneinandergereiht und miteinander verbunden wird und/oder dass eine Mehrzahl von Siebblech- ringen in Axialrichtung aneinandergereiht und miteinander verbunden wird, wobei wenigstens ein Teil der Siebblechringe schräg zur Axialrichtung orientierte Blechflächen besitzt.
Das erfindungsgemäße Dampfsieb bzw. ein erfindungsgemäß her- gestelltes Dampfsieb kann beispielsweise eine Komponente eines Dampfventils darstellen und/oder in einer Dampfturbinen- anlage verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht eines Dampfsiebes gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht eines Dampfsiebes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Dampfsiebes gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 einen radialen Schnitt durch das Dampfsieb von Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Dampfsiebes gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 einen axialen Schnitt durch das Dampfsieb von
Fig. 5,
Fig. 7 eine perspektivische (teilweise geschnittene) Ansicht eines Dampfsiebes gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels, und Fig. 8 und 9 perspektivische (teilweise geschnittene) Ansichten eines z. B. zur Herstellung der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Dampfsiebe verwendbaren Siebblechringes, wobei Fig. 8 ein Zwischenprodukt und Fig. 9 den fertigen Siebblechring darstellt.
Fig. 1 veranschaulicht ein Dampfsieb 10 mit einer Siebfläche 12 von im Wesentlichen zylindrischer Gestalt und mit einer Vielzahl von Sieböffnungen 14 zum radialen Durchtritt von Dampf. Durch die Pfeile in Fig. 1 ist beispielhaft ein solcher Dampfdurchtritt von außen nach innen symbolisiert. Abweichend davon könnte das Dampfsieb 10 auch als ein in Radi- alrichtung von innen nach außen durchströmtes Sieb verwendet werden .
Eine Besonderheit des Dampfsiebes 10 besteht darin, dass die Siebfläche 12 in Umfangsrichtung nicht exakt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten "idealen" Zylindergestalt 16 verläuft, sondern in Umfangsrichtung zur Vergrößerung der effektiven Siebfläche korrugiert ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Siebfläche 12 in Umfangsrichtung betrachtet zickzackförmig korrugiert, wodurch die Siebfläche 12 etwa um einen Faktor 2 größer als die der Siebfläche 12 umschriebene Zylinderfläche 16 ist.
Bei der Verwendung des Dampfsiebes 10 in einer Installations- Umgebung, welche für das Dampfsieb 10 ein durch die Zylindergestalt 16 definiertes Platzangebot bietet, ergibt sich somit vorteilhaft ein verringerter Strömungswiderstand und somit geringere Strömungsverluste im Vergleich zu einem ähnlich großen herkömmlichen Dampfsieb mit glatter (zylindrischer) Siebfläche.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Siebfläche 12 30 nach außen gerichtete Zacken (und dementsprechend auch 30 nach innen gerichtete Zacken) auf. Diese Zackenanzahl ist selbstverständlich nur beispielhaft zu verstehen und kann in der Praxis variiert werden. Für viele Anwendungsfälle günstig ist z. B. eine bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteil- te Anzahl von Ausbuchtungen (und dementsprechend Einbuchtungen) von mindestens 20, beispielsweise in einem Bereich von 20 bis 100.
Selbstverständlich kann auch die Formgestaltung und Dimensio- nierung der Ausbuchtungen und Einbuchtungen (im Verhältnis zum Durchmesser des Dampfsiebes) in der Praxis variiert werden, solange damit eine merkliche Vergrößerung der effektiven Siebfläche einhergeht. In dieser Hinsicht könnte die Korruga- tion der Siebfläche 12 anstatt zickzackförmig auch z. B. wel- lenförmig oder in anderer Weise (mit zumindest teilweise nicht exakt in Umfangsrichtung verlaufenden Flächenabschnitten) vorgesehen sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungs- beispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
Fig. 2 veranschaulicht ein Dampfsieb 10a mit einer Siebfläche 12a, die wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wieder mit einer Vielzahl von Sieböffnungen 14a zum Durchtritt von Dampf versehen ist und insgesamt eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt 16a besitzt.
Zur Vergrößerung der effektiven Siebfläche ist die Siebfläche 12a jedoch abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel nicht in Umfangsrichtung sondern in Axialrichtung korrugiert. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich durch diese zickzackartige "Faltung" der Außenfläche des Dampfsiebes 10a wieder eine vorteilhafte Minimierung der Strömungsverluste bei der Verwendung des Dampfsiebes.
Die Siebfläche 12a besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel 12 nach radial außen gerichtete Zacken, zuzüglich zwei "halbe Zacken" an den beiden Stirnenden des Dampfsiebes 10a, und dementsprechend 13 nach radial innen gerichtete Zacken. Die Anzahl, Formgebung und Dimensionierung dieser Zacken kann wieder dem konkreten Anwendungsfall angepasst werden.
Bei den vorstehend mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Siebflächen 12 bzw. 12a jeweils aus einem Werkstück ausgebildet werden oder durch eine Zusammensetzung aus mehreren Werkstücken ausgebildet werden .
Fig. 3 zeigt ein Dampfsieb 10b gemäß eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels, bei welchem eine mehrteilig zusammengesetzte Siebfläche 12b in Umfangsrichtung korrugiert ist.
Eine Besonderheit des Dampfsiebes 10b besteht darin, dass zur Ausbildung der Siebfläche 12b eine Mehrzahl von die Sieböff- nungen 14b aufweisenden Siebblechen 20b in Umfangsrichtung ringförmig geschlossen zickzackförmig aneinandergereiht und miteinander verbunden sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die einzelnen Siebbleche 20b jeweils aus einem metallischen Werkstoff (z. B. Stahlblech mit einer Dicke von etwa 2 bis 8mm) hergestellt, wobei die Sieböffnungen 14b bereits bei dieser Herstellung ausgebildet wurden (z. B. gelasert) . Die Sieböffnungen 14b beanspruchen etwa 50% der jeweiligen Siebblechfläche und sind bevorzugt (wie dargestellt) als langgestreckte, zueinander parallele Schlitze vorgesehen (Schlitzbreite z. B. im Bereich einiger mm, Schlitzlänge z. B. einige cm) . Alter- nativ könnte auch eine Lochrasteranordnung z. B. kreisrunder Löcher vorgesehen sein.
Die Verbindung einander benachbarter Siebbleche 20b ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Verschweißung an deren axial verlaufenden Blechrändern bewerkstelligt.
Außerdem umfasst das Dampfsieb 10b an den axialen Stirnseiten noch Abschlussringe 22b und 24b, die ebenfalls aus einem me- tallischen Werkstoff hergestellt und mittels Verschweißung mit den Siebblechen 20b verbunden sind. Alternativ zu den hier als offene Ringe dargestellten Ringen 22b und 24b könnte eine dieser Abschlusskomponenten auch "geschlossen" als Deckelplatte ausgebildet sein.
Fig. 4 ist eine radiale Schnittansicht des Dampfsiebes 10b und lässt nochmals gut die Korrugation der Siebfläche 12b in Umfangsrichtung erkennen. Es ist klar, dass die einfache rechteckige Kontur der einzelnen Siebbleche 20b eine in der Praxis besonders einfache Möglichkeit zur Realisierung der "Faltung" der Siebfläche 12b darstellt. Abweichend davon kommt jedoch auch in Betracht, Siebbleche mit anderer Formgestaltung zu verwenden, insbesondere nicht-ebene Bleche.
Fig. 5 zeigt ein Dampfsieb 10c gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei welchem eine Siebfläche 12c mit schlitzförmigen Sieböffnungen 14c in Axialrichtung korrugiert ist.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 und 4 ist auch hier die Siebfläche 12c aus einer Mehrzahl von vorgefertigten Komponenten zusammengesetzt, die bereits während ihrer Herstellung mit den Sieböffnungen 14c versehen wurden.
Bei diesen Komponenten handelt es sich um eine Mehrzahl iden- tisch ausgebildeter Siebblechringe 30c von jeweils konusför- miger Gestalt, die z. B. aus einem Stahlwerkstoff gefertigt wurden und am fertigen Dampfsieb 10c durch eine Verschweißung miteinander verbunden sind. Zum stirnseitigen Abschluss der Konstruktion an den axialen Enden sind wieder ebene Abschlussringe 22c und 24c vorgesehen und mit den jeweils benachbarten Siebblechringen 30c verbun- den .
Fig. 6 zeigt die Aneinanderreihung der einzelnen Siebblechringe 30c und die Abschlussringe 22c und 24c nochmals in einer axialen Schnittansicht. Daraus ist ersichtlich, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel 16 identische Siebblechringe 30c in alternierender Orientierung in Axialrichtung aneinandergereiht sind. An den Kontaktstellen der Siebblechringe 30b untereinander und zu den Abschlussringen 20c und 24c hin sind diese Dampfsiebkomponenten miteinander verschweißt.
Zur Herstellung der Siebblechringe 30c könnte als Halbzeug z. B. Metallrohr dienen, von welchem einzelne Rohrabschnitte abgetrennt werden und nachfolgend weiterverarbeitet werden, etwa indem durch Stanzen oder andere mechanische bzw. thermome- chanische Verfahren (z. B. Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden etc.) die z. B. schlitzförmigen Sieböffnungen 14c eingebracht werden und den einzelnen Ringen eine jeweils konische Formgebung verliehen wird.
In dieser Weise könnten auch abweichend vom dargestellten
Ausführungsbeispiel Siebblechringe hergestellt werden, welche an ihren axialen Stirnseiten identisch dimensioniert sind (z. B. kreisringförmig mit identischem Durchmesser), dazwischen jedoch zur Ausbildung einer Korrugation gestaltet sind (etwa mit in Axialrichtung betrachtet variierendem Durchmesser) . Ein Beispiel für einen derartigen Siebblechring wäre z. B. ein Kreisring mit einem V-förmigen Querschnitt (wobei die Spitze des V nach radial innen oder radial außen weist) . Von der Form her entspräche dies einer Kombination zweier in Fig. 6 dargestellter Siebblechringe 30c. Bei Verwendung derartiger V-profilierter Siebblechringe würde sich die Anzahl der erforderlichen Schweißnähte etwa halbieren. Fig. 7 zeigt ein Dampfsieb 1Od (teilweise geschnittene Ansicht) gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 und 6 sind bei dem Dampfsieb 1Od konusförmige Siebblechringe 30d nicht in alternierender Orientierung in Axialrichtung aneinandergereiht, sondern solche konusförmigen Siebblechringe 30d alternierend mit ebenen Siebblechringen 30d' in Axialrichtung aneinandergereiht. Die Fläche der ebenen Ringe 30d' ist hierbei in Radialrichtung des Dampfsiebes 10d orientiert. Die Verbindung der Komponenten 30d und 30d' kann z. B. wieder durch eine Verschweißung realisiert sein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich eine in Axialrichtung zick- zackförmig korrugierte Siebfläche 12d. Im Unterschied zu den vorstehend erläuterten Beispielen dieser Art der Korrugation besitzt die Siebfläche 12d jedoch keine radiale Symmetrieebene. Die Zickzackform der Korrugation ist hier "sägezahnför- mig" .
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Sieböffnungen 14d lediglich in den konischen Siebblechringen 30d, nicht jedoch in den flachen Siebblechringen 30d' eingebracht. Durch diese Besonderheit ergibt sich beim radialen Durchtritt von Dampf durch die Siebfläche 12d zwangsläufig eine gewisse Richtungs- Wirkung in die entsprechende axiale Richtung. Wenn das Dampfsieb 10d beispielsweise von außen nach innen durchströmt wird, so wird der an der Innenseite der Siebfläche 12d abströmende Dampf in Fig. 7 nach axial unten gerichtet, was im Falle einer Abführung des Dampfes in dieser Richtung von Vor- teil sein kann (z. B. zur Verminderung von internen Verwirbe- lungen) .
Die bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 5 und 6 sowie der Fig. 7 erforderliche Verbindung der einzelnen Sieb- blechringe kann bei geeigneter Formgebung auch durch eine
Steckverbindung bewerkstelligt werden, so dass gegebenenfalls auf eine Verschweißung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Zur Sicherung einer derartigen Steckverbindung (oder sogar zum Ersatz derselben) kann auch eine axiale Verspannung des in Axialrichtung gebildeten Stapels aus Siebblechringen vorgesehen sein, etwa durch eine Verschraubung, mittels derer die beiden stirnseitigen Abschlusskomponenten (z. B. Kompo- nenten 22c und 24c in den Fig. 5 und 6 bzw. abschließende Siebblechringe 3Od' in Fig. 7) in Axialrichtung aufeinander zu belastet bzw. gesichert werden.
Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine denkbare Art und Weise der Fertigung eines Siebblechringes 30e (Fig. 9), der z. B. für die Dampfsiebe gemäß der Fig. 5 bis 7 verwendet werden kann .
Fig. 8 zeigt (teilweise geschnitten) ein Zwischenprodukt 32e dieser Fertigung, nämlich einen Metallblechkreisring 32e, der z. B. durch Abtrennung von einem entsprechenden Metallrohr und nachfolgende Einbringung von Sieböffnungen 14e bereitgestellt wurde.
Aus diesem Zwischenprodukt 32e wurde sodann durch eine Endbearbeitung (z. B. Drehen) der in Fig. 9 dargestellte Siebblechring 30e hergestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Dampfsieb mit einer Siebfläche (12) von im Wesentlichen zylindrischer oder konischer Gestalt (16) und mit einer Vielzahl von Sieböffnungen (14) zum radialen Durchtritt von Dampf,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Siebfläche ( 12 ) korrugiert ist .
2. Dampfsieb nach Anspruch 1, wobei die Siebfläche (12) um wenigstens einen Faktor 2 größer als die der Siebfläche
(12) umschriebene Zylinder- bzw. Konusfläche (16) ist.
3. Dampfsieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Siebfläche (12) in Umfangsrichtung des Dampfsiebes (10) korrugiert ist.
4. Dampfsieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Siebfläche (12) in Axialrichtung des Dampfsiebes (10) korrugiert ist.
5. Dampfsieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Siebfläche (12) wellenförmig oder zickzackförmig kor- rugiert ist.
6. Dampfsieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Siebblechen (20), welche zickzackartig in Umfangsrichtung des Dampfsiebes ringförmig anei- nandergereiht und miteinander verbunden sind.
7. Dampfsieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Siebblechringen (30), welche in Axialrichtung des Dampfsiebes (10) aneinandergereiht und miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Teil der Siebblechringe (30) schräg zur Axialrichtung orientierte Blechflächen ausbildet.
8. Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem eine Mehrzahl von Siebblechen (20) zickzackartig ringförmig aneinandergereiht und miteinander verbunden wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Dampfsiebes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem eine Mehrzahl von Siebblechringen (30) in Axialrichtung aneinandergereiht und miteinander verbunden wird, wobei wenigstens ein Teil der Siebblechringe (30) schräg zur Axialrichtung orientierte Blechflächen besitzt.
10. Dampfventil, umfassend ein Dampfsieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
11. Verwendung eines Dampfsiebes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Dampfturbinenanlage .
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