JPH089962B2 - 高速水分離器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による高速
水分離器に関する。

従来の技術： このような水分離器は蒸気タービン発電所でとくにタ
ービンの低圧部前の蒸気導管中の蒸気に含まれる水を分
離する目的を有する。それは湿り過ぎ蒸気は水滴がブレ
ードで激しいエロージヨン損傷をひき起こすことがある
からである。

この目的の水分離器はたとえばスイス特許第440330号
および第621490号明細書から公知である。分離の原理は
管の曲り平面内に１列の彎曲した中空の方向変換ブレー
ドを備えた曲管内で蒸気流が鋭く、通常は90゜方向変換
され、その際水滴がブレードの凹面に沈積し、このよう
にして形成した水膜がブレードの出口端縁および（また
は）ブレード凹面のスリツトを介してブレードの中空内
部へ吸込まれることに基く。この形式の場合局部的にま
たはときどき多量の水が発生すると、水膜の一部がスリ
ツトの開口で停滞し、蒸気流によつてタービンへ同伴さ
れることがある。

この欠点を避ける水分離器がヨーロツパ特許公開第00
96916号公報に記載される。この水分離器の場合、ブレ
ード格子の配置がその他は同じでブレード凹面に２列の
孔が１つの列はブレードの中央、もう１つの列は出口端
縁に存在し、これを通つて同様水膜が低圧室へ吸込まれ
る。水膜の蒸気による同伴を避けるためカバーバンドを
備え、このバンドは孔列から離れてその全長にわたつて
拡がり、その流れ方向で孔の下流の後端縁はそれぞれの
ブレードの凹面と密にたとえば溶接によつて結合され、
これに反し前端縁はブレード凹面とともに沈積した水膜
の入口スリツトを形成し、ここを通つて水膜はカバーバ
ンドおよびブレード凹面によつて形成される長いクサビ
状のポケツトへ押込まれ、そこで孔列を介して吸込まれ
る。水の発生が多い場合、この長いポケツト内の水膜は
滞留し、水の一部は蒸気によつて同伴される。

孔列における吸込効果は方向変換ブレードの内部空間
がその開いた端面を介して前記曲管を包囲する外側ケー
シングと結合し、このケーシング内で蒸気いわゆる輸送
蒸気から凝縮水の分離が行われることによつて生ずる。
この輸送蒸気は凝縮水とともに不可避的にこの外側ケー
シングへ入り、蒸気導出管を介して蒸気回路の方向変換
ブレードの凹面より低い圧力が支配する位置に供給され
る。

前記輸送蒸気を使用場所へ導出するため、外部導管が
必要になる。このような導管は一般に分離器自体より高
価なことが明らかになつた。この経済的観点から新たに
既存装置を改造する際すなわち老化したまたはオーバー
ホールを必要とする分離器を新しい効率の高いものと交
換する際、発電所経営者は前記構造の分離器の導管の費
用が高いため、効率的には好ましくないけれど、全体と
して少し安価な公知水分離器を選ぶ。

発明が解決しようとする問題点： 本発明の目的は高速水分離器の前記とくに最後に挙げ
た構造の欠点を避けることである。すなわち輸送蒸気が
分離器自体の内部で再び作動蒸気の回路に供給される分
離器を得ることである。

問題点を解決するための手段： この目的は特許請求の範囲第１項の特徴部に記載の特
徴によつて解決される。

作用： それによつて前記導管は不用になり、分離器は著しく
安価になり、それゆえ既存装置の改造の場合も費用の面
で有利である。

実施例 次に本発明を図面に示す実施例により説明する。

種々の図の矢印は作動媒体である蒸気の流れ方向を表
わす。分離器のケーシングのほかに本発明の理解に必要
な要素のみが示され、蒸気タービン装置内の水分離器の
配置場所は示されない。一般にこの種の水分離器は装置
の高圧部と低圧部の間に設置される。

第１図によれば低圧部前の湿り蒸気である蒸気は水平
蒸気入口導管１によつて分離器へ流入し、ブレード格子
２を通過した後、エルボー３で直角に上へ、垂直の蒸気
出口導管４の方向へ変換し、そこから図示されていない
タービンへ流入する。ブレード格子２はエルボー３の曲
り平面内で曲り部を通つて斜めに拡がり、かつ多数の円
弧状断面の方向変換中空ブレード５からなり、その凹面
の圧力側の中央および流れ方向で端部範囲に各１列の吸
込孔６または７が備えられる。吸込孔６および７の列は
その全長にわたつてカバーバンド８および９によつて蔽
われ、その流れ方向で後縁はブレード凹面ととくに溶接
によつて密に結合し、その前部の孔の上にある部分は第
４および５図に示すようにスペーサ10によつてブレード
から離して固定され、それゆえブレード凹面にある凝縮
水膜は不可避の輸送蒸気によつてこのように形成された
長いクサビ形のといへ圧入され、そこで孔６または７を
介してブレード内部へ吸込まれる。ブレード５の２つの
開放端面を通つて凝縮水は外側ケーシング11へ達し、そ
こから公知法で水流出接続管12を介して取出され、給水
タンクへ送り戻される。

上記構造は最後に引用した特許明細書に開示されてい
るような技術水準に相当する。吸込は初めに述べたよう
に外側ケーシング11が導管を介して蒸気回路のケーシン
グ11内より低圧が支配している位置と結合することによ
つて達成される。このケーシングは方向変換ブレードの
両側開いた端面を介してブレード中空室と連絡している
ので、水／蒸気混合物はケーシング11へ吸出され、そこ
で蒸気が同伴する水は重力によつて底に集まり、ケーシ
ング11内の水流出接続管12を介して給水タンクに供給さ
れ、蒸気はケーシングの上部から本発明によつて無用と
すべき前記導管を介して導出される。

本発明によれば吸込効果の源泉として方向変換ブレー
ド５の凹と凸の断面輪かくの間の圧力差が利用される。
第３図は２つの断面輪かくの圧力経過Poo/Pxの比を断面
前端縁13からの距離の関数として示し、ここにPooは断
面の妨害範囲外の妨げられない流れの中の静圧、Pxは静
圧を表わす。流れは矢印14によつて示される。横軸より
上の実線は凹の断面輪かくにおけるPooを超える過圧を
表わし、横軸より下の破線は凸の断面輪かくを支配する
Pooに対する減圧を表わす。この場合摩擦なしの前提で
計算した経過である。

凸と凹の断面輪かくの間の圧力差が第４〜６図に示す
手段によつて水−蒸気相の吸出および分離に使用され
る。方向変換ブレード５を通る断面を示す第４図の実施
例によれば凸のブレード吸出面に、凹のブレード圧力側
に備えた吸込孔６と７の列の間の範囲に吸出孔15の列が
存在し、この孔は同様ブレード全長にわたつて均一に分
布し、同様カバーバンド16によつて蔽われ、その流れ方
向で前端縁は全長にわたつてブレード吸出面と隙間なく
結合し、その後端縁はブレード吸出面から離れ、これと
スリツト17を形成する。圧力側カバーバンド８および９
のように吸出側カバーバンド16も間隔保持要素、両頭リ
ベツト軸などを有するリベツトまたはねじの形のスペー
サ10の列によつて隙間幅の維持および振動の緩衝のため
吸出側ブレード壁に固定される。吸出側の吸出孔15の断
面は圧力側吸込孔６および７の断面の和にほぼ等しく、
それによつて圧力側吸込孔の前の滞留が避けられる。

第４図の実施例はとくに垂直の方向変換ブレードを有
する分離器に適する。そのためにはブレード全長にわた
つて拡がる方向変換フイン18,19が圧力側の壁の内側に
あり、フイン20,21が吸出側壁の内側にあれば十分であ
る。ブレード中空室内に吸込まれた流れはフインにより
方向変換され、その際水滴は遠心力によつてほぼ完全に
壁の内面に沈積し、この凝縮水膜は下の外側ケーシング
11へ流出し、そこから凝縮水は水流出接続管を介して取
出され、再び回路に供給される。

水平のブレード配置の場合、内部隔壁22および23を有
する第５および６図の実施例が有利であり、この隔壁は
ブレード中空室を３つの互いに分離した流路24,25およ
び26に分割するけれど、この流路はその両側開いた端面
および外側ケーシング11を介して互いに連通する。第６
図は寸法は別として第５図VI−VI線断面にほぼ相当す
る。外側から見て凹のブレード壁の吸込孔６および７か
ら水／蒸気混合物が両外側へ鏡像対称的に流路24および
26を流れ、端面から外側ケーシング11へ入り、そこから
水を一部流路、一部外側ケーシングで分離した後、蒸気
のみが同様鏡像対称的に中央流路25へ方向変換され、ブ
レードの吸出側の壁の吸出孔15を介して主蒸気流へ吸引
され、蒸気出口導管４を介してタービンへ達する。

したがつて本発明による水分離器の場合、蒸気導管系
１−３−４には変化は少しも必要がない。本発明の分離
器はこの分離器に構造上もつとも近い構造とは主として
ブレード吸出側の吸出孔および付属のカバーバンドによ
つて異なる。しかしこの見掛上僅かな改良から輸送蒸気
を導出するための外側ケーシングによつて、著しく低い
装置費用のほかに低い熱損失および流動損失したがつて
装置の高い全効率がもたらされる大きい利点が生ずる。

吸出側に１列だけの吸出孔15を有する方向変換ブレー
ド５の第４および５図に示す実施例のほかに２列以上の
吸出孔15を有するものも可能である。これは方向変換ブ
レードの圧力側の吸込孔６および７に対しても同様であ
る。それに応じて付加的な隔壁または方向変換フインを
ブレード内部に備えなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高速水分離器の垂直断面図、第２
図は第１図II−II線断面図、第３図はブレード表面の静
圧分布を示す図、第４図および第５図はブレードの２つ
の実施例の断面図、第６図は第５図VI−VI線断面図であ
る。 １……蒸気入口導管、２……ブレード格子、３……エル
ボー、４……蒸気出口導管、５……ブレード、6,7……
吸込孔、8,9,16……カバーバンド、10……スペーサ、11
……外側ケーシング、12……水導出接続管、15……吸出
孔、17……スリツト、18,19,20,21……フイン、22,23…
…隔壁、24,25,26……流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外側ケーシング（11）がエルボー（３）を
   包囲し、このエルボーが蒸気入口導管（１）および蒸気
   出口導管（４）と結合し、その曲り平面内に中空の方向
   変換ブレード（５）を有するブレード格子（２）を含
   み、このブレードが凹の吸込面および凸の吸出面を有
   し、かつ蒸気入口導管（１）からくる蒸気を蒸気出口導
   管（４）へ方向変換するような形に形成され、方向変換
   ブレード（５）の凹の吸込面が吸込孔（6,7）の列を有
   し、この孔列が方向変換ブレード（５）の全長にわたつ
   て拡がり、かつそれぞれ１つのカバーバンド（8,9）に
   よつて吸込面からスペーサ（10）によつて固定された垂
   直距離をもつて蔽われ、カバーバンド（8,9）の上流側
   端縁が吸込面とともに蒸気流れの方向に対向する吸込ス
   リツトを仕切り、カバーバンド（8,9）の下流側端縁が
   方向変換ブレード（５）の吸込面と密に結合され、吸込
   孔（6,7）がブレードの中空内部を介してエルボー
   （３）を包囲する外側ケーシング（11）と連通し、外側
   ケーシングが分離すべき凝縮水のための水導出接続管
   （12）を備えている蒸気原動所の高速水分離器におい
   て、方向変換ブレード（５）の凸の吸出面が少なくとも
   １列の吸出孔（15）を有し、この孔列がブレード内部と
   連通し、かつ方向変換ブレード（５）の全長にわたつて
   拡がり、かつそれぞれ１つのカバーバンド（16）によつ
   て吸出面に対しスペーサ（10）によつて固定された垂直
   距離をもつて蔽われ、カバーバンド（16）の下流側端縁
   が吸出スリツト（17）を仕切り、カバーバンド（16）の
   上流側端縁が吸出面と密に結合され、ブレード内部に案
   内要素（18〜21;22,23）が存在し、この要素が方向変換
   ブレード（５）の吸込側の吸込孔（6,7）を通つてブレ
   ード内部へ吸込まれかつ吸出面にある吸出孔（15）を介
   して蒸気出口導管（４）へ吸出される輸送蒸気の流路を
   長くして凝縮水分離を促進することを特徴とする高速水
   分離器。
2. 【請求項２】輸送蒸気の流路を延長するための案内要素
   が方向変換フイン（18〜21）であり、このフインが吸込
   側および吸出側ブレード壁からブレード内部へブレード
   全長にわたつて拡がる特許請求の範囲第１項記載の水分
   離器。
3. 【請求項３】輸送蒸気の流路を延長するための案内要素
   が隔壁（22,23）であり、この壁がブレード全長にわた
   つて拡がり、かつブレード内部が多数の流路（24,25,2
   6）に分割され、その端面が外側ケーシング（11）と連
   通している特許請求の範囲第１項記載の水分離器。