KR20020096986A

KR20020096986A - 물 분리용 원심분리기

Info

Publication number: KR20020096986A
Application number: KR1020020034090A
Authority: KR
Inventors: 브루크만빌리; 키엔뵈크마틴
Original assignee: 발크케-뒤르 에네르기에테크니크 게엠베하
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2002-12-31
Also published as: US6620217B2; US20020189995A1; CN1395978A; TW528612B; DE10129198A1; KR100590485B1; JP4234955B2; JP2003038985A; DE10129198B4; CN1228126C

Abstract

원심분리기는 습한 스팀으로부터 물을 분리하기 위해 제공되며, 제1 원통형 관 및 제1 관에 공축으로 배치된 제2 원통형 관을 포함한다. 제1 관의 내경은 제2 관의 외경보다 더 크다. 제1 관에는 허브에 고정된 소용돌이 베인의 고리를 포함하는 소용돌이 발생기가 배치되어 있다. 제1 및 제2 원통형 관은 서로 떨어져서 면하는 그것들의 단부에 습한 스팀을 운반하는 스팀 라인으로 삽입가능한 커넥터를 구비한다. 제1 및 제2 원통형 관은 물 배수설비를 구비하고 분리 챔버를 형성하도록 관들로부터 방사상으로 간격을 두고 있는 케이싱에 의해 밀봉하여 둘러싸여 있다. 분리 챔버는 소용돌이 발생기의 허브의 내부와 복귀라인을 통해 연결되어 있고, 허브는 입구 쪽에서 폐쇄되어 있고 출구쪽에서 개방되어 있는 점에서 분리 챔버에는 원통형 관 보다 낮은 압력이 유지되어 있다.

Description

물 분리용 원심분리기{CENTRIFUGAL SEPARATOR FOR SEPARATING OFF WATER}

본 발명은 습한 스팀에서 물을 분리해내는 원심분리기에 관한 것이며, 제1 원통형 관 및 제1 원통형 관에 대해 공축으로 배치되어, 이로써 제1 원통형 관의 내경이 제2 원통형 관의 외경보다 더 큰 제2 원통형 관을 포함하며, 제1 원통형 관에는 허브에 고정되어 있는 소용돌이 베인의 고리를 포함하는 소용돌이 발생기가 배치되어 있다.

그러한 분리기는 스팀 추기 라인을 갖는 스팀 발생 설비에서 습한 스팀내 물분률을 낮추고 그럼으로 인해 물방울로 인한 부식으로부터 관형 라인 및 터빈을 보호하기위해 사용된다. 한가지 공지의 원심 분리기(EP-A-0 002 235, EP-B-0 005 494)에는, 탱크내에 다수의 좁은 관이 있고, 이 관의 각각에는 소용돌이 발생기가배치되어 있다. 이 방식의 구조는 스팀 라인과는 별개의 설비에 지지되어야하는 대-용량 구조 유닛을 가져오기 때문에 복잡하고 고가이다. 더욱이, 분리된 물을 회수하는데 필요한 추진 또는 부스터 스팀이 적당히 낮은 압력을 갖는 스팀 발생 설비내의 장소로 외부로 회수된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 일반적인 타입의 원심분리기를 콤팩트한 구조를 가질 수 있고 추가의 지지물 없이 습한 스팀 라인에 설치될 수 있는 방식으로 개선하는 것이다.

본 발명의 이들 목적, 및 다른 목적 및 이점들은 첨부하는 개략적 도면들과 관련하여 다음의 명세서로부터 더욱 분명히 나타날 것이다.

도 1은 본 발명 원심분리기의 한가지 예로든 구체예의 종단면도이다.

도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면도이다.

도 3은 도 1의 III-III선을 따라 취한 단면도이다.

발명의 개요

본 발명의 원심 분리기는 주로, 서로 떨어져서 면하는 제1 및 제2 원통형 관의 단부들이 습한 스팀을 운반하는 스팀 라인으로 삽입가능한 커넥터를 구비하는 것과; 제1 원통형 관 및 제2 원통형 관이 관으로부터 방사상으로 간격을 두고 있고 이로써 분리 챔버를 형성하는 케이싱에 의해 적어도 부분적으로 밀봉하여 둘러싸여 있는 것; 케이싱이 물 배수설비를 구비하는 것; 그리고 분리 챔버는 소용돌이 발생기의 허브의 내부와 복귀라인을 통해 연결되어 있고, 이러한 허브는 입구 쪽 또는 상류 쪽에서 폐쇄되어 있고 하류 또는 출구쪽에서 개방되어 있는 점에서 분리 챔버에는 원통형 관 보다 낮은 압력이 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원심분리기는 단일 사이클론으로 구성되며, 이것은 매우 콤팩트한방식의 구조를 특징으로 하는 단순하고 견고한 구조를 가져온다. 그것의 치수로 인해, 이 원심분리기는 관형 부품의 방식으로 습한 스팀 라인에 삽입될 수 있다. 따라서, 본 발명의 원심분리기는 또한 설계가 최적조건이외인 경우에 효율을 증가시키기 위해 현존하는 스팀 발생유닛을 개선하기에 적합하다. 본 발명의 원심분리기는 분리된 물을 회수하기 위해 내부 추출 스팀없이 작동한다.

본 발명의 더 이상의 구체적인 특징은 이어서 상세히 기술하기로 한다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

이제, 도면을 상세히 참조하면, 수평으로, 수직으로 또는 각을 이루어 연장되어 있는 스팀 또는 증기 라인(1)에서, 예를들면 스팀 터빈의 추기 라인으로 부터의 또는 스팀 발생기로 부터의 습한 스팀 또는 증기가 원자력 발전소에서 유도된다. 습한 스팀은 12 내지 15%의 물 분률을 가질 수 있다. 물방울로 인한 부식으로부터 후속 라인 및 스팀 터빈을 보호하기 위해, 습한 스팀은 스팀 라인(1)에 배치되어 있는 고속 원심분리기에 공급된다.

원심분리기는 제1 원통형 관(2)과, 제1 원통형 관(2)에 대해 공축으로 배치되어 있는 제2 원통형 관(3)을 구비한다. 서로 떨어져서 면하는 원통형 관(2,3)의 단부들은 각각 습한 스팀를 운반하는 스팀 라인(1)에 삽입되는 커넥터(4)를 구비한다. 습한 스팀은 원통형 관(2,3)을 통해 계속적으로 흐른다. 내면에 배치되어 있는 커넥터(4)와 제1 원통형 관(2)의 사이에는 여러가지 관의 단면적에 적합한 것으로서 원추형 중간 피스(5)가 제공된다.

제1 원통형 관(2)의 입구부분에는 소용돌이 발생기(6)가 배치되어 있다.소용돌이 발생기(6)는 고정된 소용돌이 베인(8)이 고정되어 있는 허브(7)를 포함한다. 허브(7)는 중공이고, 입구쪽에서 폐쇄되어 있고, 출구쪽에서 개방되어 있다. 입구쪽에서, 허브(7)는 작은 직경을 갖는 허브 연장부(9)에 의해 연장될 수 있다.

제2 원통형 관(3)은 제1 원통형 관(2)과 축방향으로 간격을 두고 있다. 제1 원통형 관(2)의 내경은 제2 원통형 관(3)의 외경보다 더 크다. 제3 원통형 관(10)은 제1 원통형 관(2)과 제2 원통형 관(3)의 사이에 공축으로 배치될 수 있다. 이 제3 원통형 관(10)의 외경은 제1 원통형 관(2)의 내경보다 작고, 제3 관(10)의 내경은 제2 원통형 관(3)의 외경보다 더 크다. 서로 마주보고있는 제2 및 제3 원통형 관(3,10)의 단부는 서로에 삽입되어 있고, 그 결과 환상의 갭(11)이 형성되어 있다(도 3 참조). 두개의 연속적인 원통형 관(3,10)의 단부는 관의 벽을 통과하는 나사 또는 볼트(12)에 의해 서로 연결되어 있다. 제1 및 제3 원통형 관(2,10)은 서로 축방향으로 간격을 두고 있으나, 그것들의 마주보는 단부는 또한 서로에 삽입될 수 있다.

원통형 관들(2,3,10)은 두 단부 또는 헤드(13)에 의해 폐쇄되어 있는 케이싱(14)으로 부터 방사상으로 간격을 두고 있고, 케이싱(14)에 의해 밀봉되어 둘러싸여 있다; 그 결과, 분리 챔버(15)는 케이싱(14)과 원통형 관(2,3,10)의 사이에 형성된다. 두개의 외부 원통형 관(2,3)은 헤드(13)을 통해 유도되고 그안에 고정된다. 원통형 관(2,10)은 V-형 리브(16)에 의해 케이싱(14)에 지지되어 있다. 동시에, 리브(16)는 분리 챔버(15)내의 흐름을 고요하게 하는 역할을 한다. 디스크 또는 유사 부재(17)는 제3 원통형 관(10)의 바깥쪽에 및 케이싱(14)의 안쪽에기대고 있거나, 또는 제3 관(10)이 제2 원통형 관(3)의 외부에 얹혀지지 않는 경우에 분리 챔버(15)를 전방 및 후방 부분 챔버(15' 및 15")로 각각 나눈다.

전방 부분 챔버(15')의 영역에서, 케이싱(14)은 물 배수설비(18)를 구비하고 있고 여기에 배출라인(19)이 연결되어 있다. 더 이상의 배출라인(20)에 의해, 후방 부분 챔버(15")가 먼저 언급한 배출라인(19)과 연결되어 있다.

분리 챔버(15)의 후방 부분 챔버(15")는 케이싱(14)을 둘러싸는 환상의 도관(22)에 복귀라인(21)을 통해 연결되어 있다. 환상의 도관(22)에는 케이싱(14)을 통해 유도되고, 소용돌이 베인(8)의 상류의 소용돌이 발생기(6)의 중공의 허브(7) 또는 허브 연장부(9)의 내부로 개방된 다수의 연결라인(23)이 연결되어 있다.

마지막 또는 제2 원통형 관(3)에는 정류기(24)가 배치되어 있다. 정류기(24)는 허브(26)에 고정되어 있는 고정된 소용돌이 베인(25)의 고리로서 구체화될 수 있다. 정류기(24)의 소용돌이 베인(25)의 회전의 방향은 원심분리기의 입구 부분에서 소용돌이 발생기(6)의 소용돌이 베인(8)의 회전의 방향에 반대이다. 정류기(24)의 허브(26)는 소용돌이 발생기(6)의 허브(7)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다.

공지의 구조의 응집장치(27)가 소용돌이 발생기(6)의 상류에 배치될 수 있다. 응집장치(27)는 예를 들어서, 평행한 파형의 판의 그리드와 같은 적합한 구성요소들로 구성된다. 응집장치(27)는 습한 스팀에서 물 방울의 크기를 증가시키는 역할을 하고, 분리도를 증가시키기 위해 소용돌이 발생기(6)가 설계되는 지정된 물방울 범위를 확립하는 역할을 한다.

원심분리기의 치수는 다음의 치수들을 특징으로 한다:

D/L = 1/2 내지 5

d/D ≥ 1/3

상기식에서:

D는 스팀 라인(1)의 직경이고,

L은 스팀 라인(1)의 연결 장소들 간의 원심분리기의 길이이고,

d는 소용돌이 발생기(6)의 허브(7)의 직경이다.

원심분리기의 소용돌이 발생기(6)에서, 방사상 속도는 습한 스팀의 축방향 속도에 첨가된다. 방사상 성분을 갖는 이와 같이 발생된 소용돌이 흐름의 결과, 습한 스팀에 함유된 물방울들은 제1 원통형 관(2)의 벽에 대해 외부로 원심분리된다. 벽에 도달한 물은 분리 챔버(15)로 들어가고 고요해진 흐름으로서 분리 챔버(15)로부터 회수된다. 물이 없는 내부로 이동된 스팀의 스트림은 제2 원통형 관(3)을 나가고, 나가기에 앞서, 정류기(24)의 선택적 제공에 의해 그로부터 소용돌이를 제거할 수 있다.

제3 및 제2 원통형 관(10, 3)사이에 형성되어 있는 환상의 갭(11) 밖으로의 배출은 분리도를 증가시키는 역할을 한다. 환상의 갭(11)을 통해 물을 회수하기 위해, 분리 챔버(15)의 후방 부분 챔버(15")는 부분적인 진공으로 되게 한다. 이 부분 진공은 원심분리기에서 내부에 생기며, 특히 복귀 라인(21), 환상의 도관(22), 연결 라인(23) 및 중공의 허브(7) 또는 허브 연장부(9)의 내부로의 연결부를 통해서 생긴다. 소용돌이 발생기(6)에서 발생된 방사상 속도로 인해, 허브의 영역에서 낮은 압력을 갖는 압력 프로파일이 허브(7)의 뒤에서 결과된다. 따라서, 스팀의 내부 재순환과 함께 환상의 갭 배출의 밖으로의 물의 회수를 위해 필요한 추진 또는 부스터 스팀이 달성된다.

본 명세서는 2001년 6월 19일에 출원된 독일 우선권 서류 101 29 198.1의 명세서를 참고로 포함한다.

본 발명은 물론 명세서 및 도면의 구체적인 개시 내용에 결코 제한되지 않을 뿐 만 아니라, 첨부된 특허청구의 범위내에서 어떤 변경도 포함한다.

본 발명의 원심분리기는 단일 사이클론으로 구성되며, 이것은 매우 콤팩트한 방식의 구조를 특징으로 하는 단순하고 견고한 구조를 가져온다. 그것의 치수로 인해, 이 원심분리기는 관형 부품의 방식으로 습한 스팀 라인에 삽입될 수 있다. 따라서, 본 발명의 원심분리기는 또한 설계가 최적조건이외인 경우에 효율을 증가시키기 위해 현존하는 스팀 발생유닛을 개선하기에 적합하다. 본 발명의 원심분리기는 분리된 물을 회수하기 위해 내부 추출 스팀없이 작동한다.

Claims

제1 원통형 관(2);

상기 제1 원통형 관(2)에 대해 공축으로 배치된 제2 원통형 관(3), 여기서 상기 제1 원통형 관은 상기 제2 원통형 관(3)의 외경보다 더 큰 내경을 가지며;

상기 제1 원통형 관(2)에 배치된 소용돌이 발생기(6), 여기서 상기 소용돌이 발생기는 허브(7)와 이 허브에 고정되어 있는 소용돌이 베인(8)의 고리를 포함하고, 상기 허브(7)는 상류쪽에서 폐쇄되어 있고 하류쪽에서 개방되어 있으며;

서로 떨어져서 면하는 상기 제1 및 제2 원통형 관(2, 3)의 단부에 제공된 각각의 커넥터(4), 상기 커넥터(4)는 습한 스팀을 운반하는 스팀 라인(1)으로 삽입가능하며; 그리고

상기 제1 및 제2 원통형 관(2, 3)으로부터 방사상으로 간격을 두고 있고 밀봉하여 적어도 부분적으로 둘러싸서 분리 챔버를 형성하도록 하는케이싱(14), 여기서 상기 케이싱(14)은 물 배수설비(18)를 구비하고, 상기 분리 챔버(15)는 복귀 라인(21)을 통해 상기 허브(7)의 내부에 연결되어 이로써 작동중에 상기 제1 및 제2 원통형 관(2, 3)보다 낮은 압력을 상기 분리 챔버에서 유지 할 수 있으며:

이것들을 포함하는, 습한 스팀으로부터 물을 분리하기 위한 원심분리기.
제 1 항에 있어서, 제3 원통형 관(10)은 상기 제1 원통형 관(2) 및 상기 제2 원통형 관(3)의 사이에 공축으로 배치되며, 상기 제3 원통형 관(10)은 상기 제1 원통형 관(2)의 상기 내경보다 더 작은 외경을 가지며, 상기 제3 원통형 관(10)은 상기 제2 원통형 관(3)의 상기 외경보다 더 작은 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 2 항에 있어서, 상기 제3 원통형 관(10) 또는 상기 제2 원통형 관(3)의 위에 디스크(17)가 놓여 있으며, 상기 디스크(17)는 상기 분리 챔버(15)를 전방 부분 챔버(15') 및 후방 부분 챔버(15")로 분리하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 2 항에 있어서, 상기 원통형 관(2,10)의 적어도 일부는 유선형으로 된 리브(16)을 통해 상기 케이싱(14)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 2 항에 있어서, 서로 이어지는 두개의 상기 원통형 관(3, 10)의 면해 있는 단부들은 서로에 삽입되고 상기 원통형 관의 상기 단부들을 통과하는 나사(12)에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 2 항에 있어서, 상기 원통형 관(2, 10)의 두개의 연속적인 것들은 서로 축방향으로 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
정류기(24)는 상기 원통형 관중 하류의 것(3)에 배치되며, 상기 정류기(24)는 소용돌이 베인(25)의 고리를 포함하고, 상기 정류기(24)의 상기 소용돌이베인(25)은 상기 소용돌이 발생기(6)의 상기 소용돌이 베인(8)의 회전 방향에 반대인 회전 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 1 항에 있어서, 낙하 응집장치(27)는 상기 소용돌이 발생기(6)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 1 항에 있어서, 상기 커넥터(4)는 상기 원심분리기의 길이에 대해 1:2 내지 5의 비율을 형성하는 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제 1 항에 있어서, 상기 소용돌이 발생기(6)의 상기 허브(7)의 직경과 상기 커넥터(4)의 직경간의 비율이 1:3보다 더 큰 것을 특징으로 하는 원심분리기.