FI82763B - Hoeghastighetsvattenavskiljare. - Google Patents

Description

1 82763

Suurnopeusvedenerotin

Esillä oleva keksintö koskee suurnopeusvedenerotinta patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisesti.

Tällaisilla vedenerottimi11 a on tarkoituksena höyryturbiini-laitoksissa, höyryputkissa ja erityisesti ennen turbiinien matalapaineosaa, erottaa höyryn sisältämä vesi, koska liian kosteassa höyryssä olevat vesipisarat voivat aiheuttaa vaikeita eroosiovaurioita turbiinin siivissä.

Tähän tarkoitettuja vedenerottimia on tullut tunnetuksi esim. CH-patenttijui kaisuista 440 330 ja 621 490. Erottaminen perustuu siihen, että höyryvirta tekee terävän, tavallisesti o noin 90 :n mutkan, putki käyrässä, jonka mutkapinnal1 e on sijoitettu rivi onttoja taivutettuja kääntösiipiä, jolloin vesipisarat kerääntyvät koveralle siipi pinnal1 e ja näin muodostunut vesikalvo imetään pois siipien jättöreunassa ja/tai koveralla siivenpinnal1 a olevien rakojen kautta. Tässä suoritustavassa voi sattua, että paikallisesti tai ajallisesti suuren vedentulon yhteydessä osa vesikalvosta patoutuu ra-koaukkoihin ja höyryvirta repäisee sen mukaansa turbiiniin.

Vedenerotin, jossa nämä haittapuolet vältetään, on kuvattu EP-patentissa 0 096 916. Tässä on muutoin samanlaisessa sii-pihilajärjestelyssä siipien koveralle puolelle järjestetty kaksi riviä reikiä, toinen keskelle ja toinen siiven jättö-reunaan, joiden kautta vesikalvo imetään samalla tavoin alemmassa paineessa olevaan tilaan. Jotta vältettäisiin vesikal-von tempautuminen mukaan, on järjestetty peitenauhat, jotka ulottuvat välimatkan päässä reikärivistä niiden koko pituuden yli ja joiden takareuna, virtaussuuntaan katsottuna, on esimerkiksi hitsaamalla liitetty reikien jättöreuna kohdalle kunkin siiven koveraan pintaan, jolloin etureuna muodostaa 2 82763 siiven koveran pinnan kanssa syöttöraon kerääntyneelle vesikalvolle, joka painuu tähän peitenauhan ja koveran siipipinnan rajaamaan pitkään kiilamaiseen taskuun ja imetään sieltä reikärivin kautta pois. Suuremman vedentulon yhteydessä patoutuu vesikalvo mainittuun pitkään taskuun ilman, että osa vedestä lähtisi höyryn mukaan.

Imuvaikutus reikärivissä syntyy siitä, että kääntösiiven sisätila on yhteydessä avoimen päätypintansa kautta yllä mainittua putkimutkaa ympäröivään ulkokoteloon, jossa tapahtuu lauhteen erottaminen höyrystä, ns. siirtohöyrystä, jonka joutumista tähän ulkokoteloon lauhteen mukana ei voida välttää ja joka palautetaan höyrystysyhteen kautta johonkin höyrykierron kohtaan, jossa vallitsee matalampi paine kuin kääntösiiven koveralla puolella.

Mainitun siirtohöyryn poistamiseksi käyttökohtaan tarvitaan ulkoista putkijohtoa. On osoittautunut, että sellainen putkijohto on säännöllisesti kalliimpi kuin itse erotin. Tällä taloudellisella näkökohdalla on kuitenkin merkitystä olemassa olevien laitosten jälkiasennuksen yhteydessä, ts. korvattaessa vanhentuneita tai huollon tarpeessa olevia erottimia tällaisilla uudemmilla ja tehokkaammilla rakenteilla, jolloin voimalaitoksen käyttäjä luopuu viimeksi mainittua rakennetapaa edustavasta erottimesta, putkijohdon aiheuttaman suuremman kustannuksen vuoksi, kaiken kaikkiaan hieman halvemman, mutta myös vaikutusasteeltaan epäedullisemman tarvittavan veden erottimen uusimisen hyväksi.

Keksinnön mukaiselle suurnopeusvedenerottimelle on tunnusomaista se, että kääntösiiven kuperalla imupuolella on vähintään yksi rivi poistoaukkoja, jotka ovat yhteydessä siiven sisustaan ja ulottuvat kääntösiiven koko pituudelle ja joita peittää kutakin peitenauhat imupuoleen nähden kohtisuoran etäisyyden päässä, että tämän etäisyyden pitävät kiinteänä välipalat, että peitenauhojen myötävirranpuoleiset reunat rajoittavat imurakoa, että peitenauhojen vastavirran-puoleiset reunat on tiiviisti liitetty imupuoleen ja että

II

3 82763 siiven sisällä on suuntauselimet, jotka pidentävät kään-tösiiven painepuolen poistoimuaukkojen kautta siiven sisälle imetyn ja imupuolella sijaitsevien imuaukkojen kautta höy-rynpoistoputkeen imetyn siirtohöyryn virtaustietä, saadakseen aikaan lauhteen erottumisen.

Esillä oleva keksintö syntyi tehtävästä välttää edellä mainittujen, erityisesti viimeksi kuvatun tyyppisen, suurno-peusvedenerottimen haittapuolet. Ts. piti luoda erotin, jossa siirtohöyry viedään jälleen työhöyryn kiertoon itse erottimen sisällä. Mainittu putkijohto tulee siten tarpeettomaksi, erotin oleellisesti halvemmaksi ja siten olemassa olevien laitosten jälkiasennus hinnallisesti kiinnostavaksi. Keksintöä kuvataan seuraavassa kuvioissa esiteltyjen toteu-tusesimerkkien yhteydessä.

Kuvioissa esitetään: kuvio 1 kaaviollinen pystysuora pitkittäisleikkaus keksinnön mukaisesta suurnopeusvedenerottimen rakenteesta, kuvio 2 poikkileikkaus pitkin kuvion 1 linjaa 11-11, kuvio 3 staattisen paineen jakautuminen siiven yläpinnalla, kuviot 4 ja 5 kaksi kääntösiiven toteutusmuotoa ja kuvio 6 leikkaus kuvion 4 mukaisesta siivestä pitkin tähän kuvioon piirrettyä linjaa VI-VI pitkin, jolloin ei näiden kahden kuvion välillä ole mittakaavan suhteen yhdenmukaisuutta .

Eri kuvioissa olevat nuolet tarkoittavat työväliaineena olevan höyryn vlrtaussuuntaa. Erottimen kotelon ohella on esitetty vain keksinnön ymmärtämiseksi oleelliset osat. Myöskään vedenerottimien sijoitusjärjestelyä höyryturbiini-laitoksessa ei ole esitetty. Säännönmukaisesti on kohteena olevaa lajia edustavat vedenerottimet sijoitettu laitoksen korkeapaine- ja matalapaineosien väliin.

Kuvion 1 mukaan virtaa höyry, jolloin on kyse ennen matala-paineosaa olevasta kosteasta höyrystä, vaakasuoraa höyryn tuloputkea 1 pitkin erottimeen, kääntyy putkimutkassa 3 4 82763 olevan siipisäleikön 2 läpi kuljettuaan suorakulmaisesti ylös pystysuoraan höyryn ulostuloputkeen 4 ja virtaa sieltä ei-esitettyyn turbiiniin. Siipisäleikkö 2 ulottuu putkimut-kan 3 kääntymistasossa vinoittain sen läpi ja muodostuu rivistä onttoja profiililtaan ympyräkaarenmuotoisia kään-tösiipiä 5, joiden koveralle painepuolelle on järjestetty tunnetulla tavalla keskialueelle ja jättöalueelle, virtaus-suuntaan katsottuna, kuhunkin rivi poistoimuaukkoja 6 tai vast. 7. Poistoimuaukkojen 6 ja 7 rivit on peitetty koko pituudeltaan peitenauhoilla 8 ja 9, joiden takareuna, virtaus-suuntaan katsottuna, on liitetty tiiviisti koveraan siipi-pintaan, edullisesti hitsaamalla, ja joiden aukkojen päällä sijaitseva etureuna on kiinnitetty välipaloilla 10, ks. kuvioita 4 ja 5, välimatkan päähän siivestä niin, että koveralla siipipinnalla oleva lauhdekalvo, siirtohöyryn sen osan kanssa, jota ei voida välttää, painuu niin muodostuneeseen pitkään kiilamaiseen kouruun ja imetään sieltä pois siiven sisään aukkojen 6 tai vastaavasti 7 kautta. Siiven 5 molempien avoimien päätypintojen kautta pääsee lauhde ulkokoteloon 11, mistä se vedenpoistoyhteen 12 kautta tunnetulla tavalla poistetaan ja johdetaan takaisin syöttö-vesisäiliöön.

Tähän saakka kuvattu rakenne vastaa tekniikan tasoa, sellaisena kuin se viimeksi viitatuissa patenttijulkaisuissa on esitetty. Poistoimu saavutetaan tällöin, kuten edellä on mainittu, siten, että ulkokotelo 11 on yhteydessä putkijohdon välityksellä höyrynkiertopiirin jonkin kohdan kanssa, jossa kohdassa vallitsee alempi paine kuin kotelossa 11. Koska tämä toimii yhdessä siipiontelon kanssa kääntösiiven molempien avoimien päätypintojen kautta, tulee vesi/höyry-seos imettyä koteloon 11, jossa höyryn mukaansa tempaama vesi kerääntyy painovoiman vaikutuksesta pohjalle ja kotelossa 11 olevan vedenpoistoyhteen 12 kautta johdetaan syöt-töveteen, kun taas höyry johdetaan pois kotelon yläosasta mainittua putkijohtoa pitkin, joka esillä olevalla keksinnöllä tulee tarpeettomaksi.

5 82763

Esillä olevan keksinnön mukaan käytetään imuvaikutuksen lähteenä kääntösiiven 5 koveran ja kuperan profiilimuodon välistä paine-eroa. Kuvio 3 näyttää paineenkulun molemmilla profiilimuodoilla etäisyyden funktiona profiilin etureunasta 13, ja erityisesti suhteen Pqq/Px jossa pQO merkitsee häiriöttömän virtauksen staattista painetta profiilien aiheuttaman häiriöalueen ulkopuolella ja px staattista painetta. Kohdistuvaa virtausta on kuvattu virtausnuolilla 14. Ehjällä piirretty viiva, joka kulkee abskissan yläpuolella, osoittaa koveralla profiilimuodolla olevan ylipaineen pOQ:aan nähden ja abskissan alapuolella oleva, osoittaa kuperalla profiili-muodolla vallitsevan alipaineen pOQ:aan nähden. Tässä on kyse lasketusta kulusta olettamalla tilanne kitkattomaksi.

Koveran ja kuperan profiilimuodon välissä vallitsevaa paine-eroa käytetään hyödyksi kuvioissa 4-6 osoitettujen toimenpiteiden avulla vesi-höyryfaasien imemiseksi pois ja erottamiseksi. Kuvion 4 toteutusmuodossa, joka näyttää kääntösiiven 5 poikkileikkauksen, on siiven kuperan imupuolen alueella, joka on siiven koveralle painepuolelle sijoitettujen imuauk-korivien 6 ja 7 välissä, rivi poistoaukkoja 15, jotka on samoin sijoitettu tasaisesti koko siiven pituudelle ja on samoin peitetty peitenauhalla 16, jonka etureuna, virtaus-suuntaan katsottuna, on koko pituudeltaan liitetty raotto-masti siiven imupintaan ja jonka takareuna on etäisyyden päässä siiven imupinnasta ja muodostaa tähän nähden raon 17. Kuten painepuolen peitenauhat 8 ja 9 on myös imupuolen peitenauha 16 kiinnitetty imunpuoleiseen siipiseinämään rivillä välipaloja 10, jotka ovat niittien tai ruuvillisten etäisyyselementtlen, kaksoisnllttltappien tai vastaavien muodossa rakoleveyden varmistamiseksi ja värähtelyn vaimentamiseksi. Imupuolen poistoaukkojen 15 poikkipinnan pitäisi olla suunnilleen yhtä suuri kuin painepuolen poistoimuaukko-jen 6 ja 7 poikkipintojen summa ensinmainittujen eteen tapahtuvan kasaantumisen välttämiseksi.

Kuvion 4 mukainen toteutusmuoto soveltuu erityisesti erotti- 6 82763 miin, joissa on pystysuorat kääntösiivet. Tätä varten riittävät paineenpuoleisen seinämän sisälle koko siiven mitalle ulottuvat kääntörivat 18, 19 ja imupuolen seinämän sisälle rivat 20, 21. Ne kääntävät sisäänimetyn virtauksen siipion-telossa ympäri, jolloin vesipisarat keskipakoisvoiman vaikutuksesta laskeutuvat käytännöllisesti katsoen kokonaan si-säseinämäpinnalle ja tämä lauhdekalvo virtaa alaspäin ulko-koteloon 11, josta lauhde poistetaan vedenpoistoyhteiden kautta ja johdetaan taas takaisin kiertoon.

Vaakasuorien siipijärjestelyjen yhteydessä suositellaan kuvioiden 5 ja 6 mukaista toteutusta sisäisin väliseinin 22 ja 23, jotka jakavat siipiontelon kolmeen toisistaan erotettuun kanavaan 24, 25 ja 26, jotka kuitenkin toimivat yhdessä alekkain molemmista päistä avoimien päätypintojen ja ulkoko-telon 12 kautta. Kuvio 6 vastaa, ei kuitenkaan mittakaavan suhteen, likipitäen kuvioon 5 piirrettyä leikkausviivaa VI-VI. Poistoimuaukoista 6 ja 7, ulkoa katsottuna koverassa siipiseinämässä, virtaa vesi/höyry-seos kanaviin 24 ja 26 ja toisiinsa nähden peilikuvamaisesti ulos päädyn kautta ulkokoteloon 11, josta höyry yksinään, sen jälkeen kun vesi on erotettu osittain kanavissa osittain ulkokotelossa, kääntyy samoin peilikuvamaisesti keskimmäiseen kanavaan 25 ja imeytyy siiven imupuolen seinämässä olevien poistoaukko-jen 15 kautta päähöyryvirtaan ja höyrynpoistoputkea 4 pitkin saapuu turbiiniin.

Höyryjohdejärjestykseen 1-3-4 ei ole tarpeen tehdä siten mitään muutoksia keksinnön mukaisessa vedenerottimessa.

Tämän erottimen rakennetta lähimmäksi tuleva rakennetapa eroaa esillä olevasta siten oleellisesti siiven imupuolelle sijoitetuista poistoimuaukoista ja siihen liittyvästä pei-tenauhasta. Tästä näennäisesti pienestä muutoksesta on tuloksena kuitenkin se suuri etu, että vältetään ulkopuolinen putkijohto siirtohöyryn johtamiseksi pois, mikä huomattavasti alempien laitoskustannusten lisäksi antaa tulokseksi myös pienemmät lämpö- ja virtaushäviöt ja siten korkeamman kokonaishyötysuhteen laitokselle.

Il 7 82763

Kuvioissa 4 ja 5 näytettyjen toteutusten, joissa kääntösii-vissä 5 on vain yksi rivi poistoimuaukkoja 15 imupuolella, ovat lisäksi mahdollisia siivet, Joissa on kaksi tai useampia rivejä poistoaukkoja 15. Sama pätee analogisesti myös kääntösiiven painepuolella oleviin poistoimuaukkoihin 6 ja 7. Vastaavasti pitää siiven sisälle sijoittaa lisää väliseiniä tai vastaavasti kääntöripoJa.

Claims (3)

1. 8 82763