KR930009995B1 - 고속 수분 분리기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고속 수분 분리기

제 1 도는 본 발명에 따른 고속 수분 분리기 구조체의 개략 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 절단선 II-II에 따른 단면도.

제 3 도는 날개(blade) 표면에 작용하는 정압의 분포도.

제 4 도 및 5도는 각기 휨 날개(deflection blade)의 실시예를 도시한다.

제 6 도는 제 4 도의 절단선 VI-VI에 따른 날개의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 증기 공급라인 2 : 날개열(blade row)

3 : 파이프 엘보우 4 : 증기 배출라인

5 : 휨 날개 6, 7 : 날개의 압력부상의 흡입구

8, 9 : 커버 스트립 10 : 스페이서

11 : 외부 하우징 12 : 배수 연결부위

15 : 날개의 흡출부상의 흡출구

16 : 커버 스트립 18, 19, 20, 21 : 휨 리브(deflection rib)

22, 23 : 분리벽 24, 25, 26 : 채널

본 발명은 증기원동소(steam power plant)용의 고속 수분 분리기에 관한 것이다.

증기 터어빈 원동소에서, 증기가 너무 다습하면 물방울이 날개 배열에 상당한 손상을 초래하기 때문에, 이러한 수분 분리기는 증기 라인에서, 특히 터어빈의 저압부 전방에서 증기에 함유된 수분을 분리하는 일을 한다.

이런 목적의 수분 분리기는 예컨대, 스위스 특허 제 440, 330호 및 제 621, 490 호에 공지되어 있다. 분리의 원리는 증기 유동이 파이프 엘보우에서 보통 90°로 심하게 방향전환되고, 파이프 엘보우의 굽힘면에서 중공의 휨날개가 일렬로 마련되며 물방울이 오목한 날개부에 쌓이고 수막(water film)이 형성되어 날개 출구 모서리 및/또는 오목한 날개부에서 간격을 통해 날개의 중공내부로 배출된다는 사실에 근거한다. 이러한 실시예에서 많은 양의 물이 국소적으로 모여지거나 또는 물이 상당 시간에 걸쳐 모여진다면, 수막부분이 간격 개구에서 누적되어 증기 유동에 의해 터이빈 내로 실려가게 된다.

이러한 결점을 해소하는 수분 분리기가 유럽 특허 출원 제 0,096,916 호에 설명되어 있다. 이 수분 분리기에서, 날개열의 달리 일치하는 배열로 2개열의 보어(bore)가 오목한 날개부에 제공되어, 한 열은 중앙에 다른 한열은 날개의 출구 모서리에 마련되고, 이것을 통해 수막이 마찬가지로 저압의 공간내로 흡입된다. 수막의 증기에 의한 동반을 피하기 위해, 커버 스트립이 마련되어 보어 열(bore rows)로 부터 그 전장에 걸쳐 떨어져서 신장하며, 유동 방향으로 볼때의 커버 스트립의 후단은 보어의 하류에서 밀폐 방식으로 각 날개의 오목부에 용접으로써 결속되고, 반면 전단은 오목한 한개부와 함께, 침전된 수막용 입구 간격을 형성하며, 이 입구 간격을 통해 수막이 커버 스트립 및 오목한 날개부에 의해 정의된 쐐기모양의 긴 포켓트(pocket)내로 들어가게 되어, 보어열을 통해 그곳에서 흡입된다. 많은 양의 물이 모여지면 수막은 물 일부분이 증기에 의해 동반할 수 없도록 상기의 긴 포켓트 내에서 누적된다.

보어 열에서의 흡입 효과는, 그 개방된 단부면을 통해 전술한 파이프 엘보우를 애워싸는 외부 하우징에 연결되는 휨 날개의 내부 공간에 의해 이뤄지며, 외부 하우징에서 응축수가 증기, 이른바 유입된 증기로부터 응축수가 분리되어 증기배출라인으로 공급되는 수송증기로 부터 분리되며, 이 수송 증기는 응축수와 함께 외부 하우징내로 불가피하게 들어가 배출 증기 연결부위를 통해 휨날개의 오목부 보다 더 저압이되는 증기 경로(steam circuit)내의 한 지점으로 공급된다.

외부 파이프는 상기한 수송 증기를 적용 장소로 배출하기 위하여 요구되어진다. 이러한 파이프는 통상 분리기 자체보다 더 비싸다.

최근에는 이런 경제적 측면이 기존장치를 재장착하는 요인이 되어, 구조상보다, 새롭고 더 효과적인 형태에 의해 구식 분리기나 분해검사를 요하는 분리기를 대체하고 있고, 한편 원동소 조작자는 전술한 구조 형태의 분리기의 파이프가 고가이기 때문에, 비록 덜 효율적이지만 전반적으로 다소 값이 싼 기존 수분 분리기의 재장착을 선호하고 있다.

본 발명의 목적은 전술한 특히, 상기 구조 형태의 고속 수분 분리기의 결점을 해소하기 위함이 있다. 즉, 본 발명은 분리기 자체내의 수송 증기가 작동증기의 경로로 다시 귀환하는 분리기를 제공하려는 것이다. 따라서 상기한 파이프는 불필요하며, 분리기가 실질적으로 보다 값싸게 되므로 기존 장치를 재장착하는 가격면에 있어서 또한 유익해진다.

본 발명은 도면에 도시한 실시예를 참조하여 이하 설명하겠다.

각 도면에서의 화살표는 작동매체인 증기의 유동방향을 나타낸다. 분리기의 하우징외에는 본 발명의 이해에 필요한 요소들만 도시하며, 증기 터어빈 장치에서의 수분 분리기의 국소적인 배치는 도시하지 않는다. 통상, 본 원에 관련된 형태의 수분 분리기는 터어빈 장치의 고압부와 저압부 사이에 배치된다.

제 1 도에 따라, 저압부 전에는 포화된 증기는 수평 증기 공급라인(1)을 통해 분리기내로 유입하고, 파이프 엘보우(3)내에 날개열(2)을 통과한 후, 직각으로 방향전환되어 수직 증기 배출라인(4)으로 상향하고 거기서 터이빈(도시않음)으로 유출한다. 날개열(2)은 파이프 엘보우(3)의 굽힘면에서 파이프 엘보우(3)를 관통하여 대각선 방향으로 신장하고 단면이 원호형태를 갖는 일련의 중공 휨날개(5)로 구성되며, 날개(5)의 오목한 압력부에 일렬의 흡입구(6 및 7)각각이 유동 방향으로 보아 중앙부분과 끝부분에서 공지의 방법으로 마련된다. 일렬의 흡입구(6 및 7)들은 그 전체거 커버 스트립(8 및 9)으로 덮여지고, 유동방향으로 볼때 커버 스트립의 후단은 바람직하게는 용접에 의해 오목한 날개부에 밀폐의 방식으로 결속되고, 커버 스트립의 전단 및 흡입구 상방에 놓인 모서리는 제 4 도 및 제 5 도에 도시한 대로 날개로 부터 떨어져서 스페이서(10)에 의해 고정됨으로써, 오목한 날개부 상에 놓인 응축 수막이 수송증기 일부분과 함께, 쐐기 모양의 긴 채널내로 들어가게 하고 흡입구(6 및 7)을 통해 날개 내부로 흡입되게 한다. 응축수은 날개(5)의 2개의 개방된 단부면을 통해 외부 하우징(11)내로 들어가고, 그곳에서 배수 열결부위(12)를 통해 공지의 방법으로 배출되어 급수탱크내로 다시 귀환한다.

지금까지 설명한 구성은 앞서 언급한 유럽 특허 출원에 나타난 종래 기술과 일치한다. 서두에서 언급한 대로, 하우징(11)내보다 더 저압이 되는 증기 경로내의 한 지점에 파이프를 통해 연결되는 외부 하우징(11)에 의해 상기 출원에서는 흡입이 이뤄진다. 하우징(11)은 양측에서 개방된 휨날개 단부면을 통해 날개의 중공공간과 연통하므로, 물/증기 혼합물이 하우징(11)내로 배출되며, 그곳에서 증기에 실린 물이 중력에 의해 저부에 모여져서 하우징(11)내의 배수 연결 부위(12)를 통해 급수부로 공급되는 한편, 증기는 본 발명의 결과로서 불필요한 것이되는 전술한 파이프를 통해 하우징의 상방부위로 부터 배출된다.

본 발명에 따라, 오목 및 블록 윤곽 형상 휨날개(5)의 압력차가 흡입효과의 근원으로 이용된다. 제 3 도는 윤곽 진단(13)으로부터 거리의 함수로서 2개의 윤곽 형상에 있어서의 압력곡선, 즉 Poo/Px비를 도시하며, 여기서 Poo는 윤곽의 교란지역 외부의 비교란 유동에서의 정압을 나타내며 Px는 정압을 나타낸다. 유입은 화살표(14)로써 도시한다. 좌표측 위의 실선은 오목 윤곽형상에서의 Poo에 대한 양압(positive pressure)을 나타내며 좌표측 아래의 파선은 Poo에 대한 진공을 나타내는 바, 이 진공은 볼록윤곽형상에서 형성된다. 이는 마찰이 없다는 가정하에 산출된 곡선이다.

오목 및 볼록 윤곽 형상간의 압력차는 제 4 도 내지 제 6 도에 도시한 물-증기상(water-steam phases)의 배출 및 분리를 위한 장치에 의해 활용되어 진다. 휨날개의 단면을 도시한 제 4 도의 실시예에서, 날개의 오목한 압력부에 마련된 일렬의 흡입구(6 및 7) 사이의 구역에 있는 일렬의 흡출구(15)는 날개의 볼록한 흡출부에 놓여 있으며, 날개 전장에 걸쳐 균일하게 분포되어 있고, 마찬가지로 커버 스트립(16)에 의해 덮여 있으며 유동 방향으로 볼때의 이 커버 스트립의 전단은 전장에 걸쳐 간격 없이 날개의 흡출부에 결속되고 후단은 날개의 흡출부와 거리를 가져 간격(17)을 형성한다. 압력부상의 커버 스트립(8 및 9)과 같이, 흡출부상의 커버스트립(16)은 간격폭을 유지하고 진동교란을 감쇄하기 위해 리벳 또는 나사, 이중 리벳핀 등의 형태로 일렬의 스페이서(10)에 의해 흡출부 상의 날개벽에 아울러 고정된다. 흡출부상의 흡입구(15)의 단면은 이 흡출구(15)전방에서의 누적을 방지하기 위해 압력부상의 흡입구(6 및 7)의 단면의 합과 대략 동일하다.

제 4 도의 실시예는 수직 휨 날개를 가진 분리기에 특히 적합하다. 이러한 목적을 압력부상의 벽 내부의 휨 리브(18 및 19)와 흡출부상의 벽 내부의 휨 리브(20 및 21)가 충족시키며, 이 휨 리브들은 날개 전장에 걸쳐 신장된다. 이 리브들은 원심력의 결과로서 물방울들을 내부 모서리 상에서 실질상 완전히 응축시키고 그리고 이 응축수막은 아래의 외부 하우징(11)으로 유출하고, 이곳에서 응축수는 배수연결부위를 통해서 꺼내지고, 다시 경로에 공급된다.

수평의 날개 배열에 있어서, 내부 분리벽(22 및 23)을 갖는 제 5 도및 제 6 도의 실시예가 제공되는 바, 이 분리벽은 날개의 중공 공간을 3개의 채널(24, 25 및 26)로 분리시키며, 이 채널들은 상호분리되어 있으나 양측에서 개방되는 그 단부면을 통해 또한 외부 하우징(11)통해 상호 연통한다. 제 6 도는 제 5 도에 도시한 절단선 VI-VI에 따른 단면이다. 외부에서 보아 오목에서 보아 오목한 날개벽에서의 흡입구(6 및 7)로 부터 물/증기 혼합물은 채널(24 및 26)로 유입하고 양측에서 거울 대칭식으로 단부면을 통해 나와 외부 하우징(11)으로 들어가 그곳에서 증기만이, 물이 상기 채널(24 및 26)내에서 일부 그리고 외부 하우징내에서 일부 분리된 후, 거울 대칭식으로 중앙채널(25)내로 방향 전환되어 날개의 흡출부벽의 흡출구(15)를 통해 나와 증기 본류로 들어가 증기 배출라인(4)을 거쳐 터어빈으로 들어간다.

따라서, 본 발명에 따른 수분 분리기에서 수평 증기 공급라인(1)을 통해 분리기내로 유입하고 파이프 엘보우(3)내의 날개열(2)을 통과한 후 직각으로 방향 전환되어 수직 증기 배출라인(4)으로 공급되는 체계인 증기라인체계(1-3-4)에 어떠한 변경도 필요치 않다. 그러므로 본 수분 분리기는 흡출구 및 날개의 흡출부의 연관된 커버 스트립의 결과로서 본 분리기와 구조상 실질적으로 유사한 형태와도 차이가 난다. 그러나, 이런 사소한 변형으로 인해 수송 증기 배출용의 외부 파이프가 불필요해지고 이로 인해 생산원가를 상당히 경감시킴은 물론 열 및 유동 손실을 줄이게되므로 원동소의 전반적인 고효율을 얻을 수 있는 큰 잇점이 생긴다.

흡출부에 흡출구(15)를 단지 일열만 갖춘 휨 날개(5)의 제 4 도 및 제 5 도에 도시한 실시예 외에 흡출구(15)를 2개열 또는 그 이상 갖는 실시예가 또한 가능하다. 이것은 휨 날개의 압력부의 흡입구(6 및 7)에도 유추 적용된다. 이에 따라, 분리벽 또는 휨 리브가 날개 내부에 부가적으로 마련되어야 한다.

Claims (3)

1. 외부하우징(11)이 증기 공급라인(1)과 증기 배출라인(4)에 연결된 파이프엘보우(3)를 에워싸고, 파이프 엘보우는 그굽힘 평면에서 중공 휨 날개(5)를 갖는 날개열(2)를 포함하며, 이 휨날개는 오목한 압력부와 볼록한 흡출부를 갖고 증기 공급 라인(1)에서 오는 증기를 배출라인(4)으로 방향 변환시키는 형으로 형성되고 휨 날개(5)의 오목한 압력부에는 휨날개(5)의 전장에 걸쳐 신장하는 흡입구(6, 7)열이 구비되고 그 (6, 7)각각이 압력부에 수직거리로 떨어진 커버 스트립(8, 9)에 의해 덮여지며, 이 수직 거리는 스페이서(10)에 의해 유지되고, 커버 스트립(8, 9)의 상류 전단 및 압력부와 더불어 증기 유동 방향과 대향한 흡입 슬롯을 정의하고, 커버 스트립(8, 9)의 하류 후단은 밀폐식으로 휨 날개(5)의 압력부에 결속되며, 흡입구(6, 7)가 날개의 중공 내부를 통해 파이프 엘보우(3)를 에워싸는 외부하우징과 연통하고, 외부하우징이 분리해야할 응축수를 위한 배수연결부위(12)를 갖추고 있는 증기원동소용 고속 수분 분리기에 있어서, 휨 날개(5)의 블록한 흡출부는 날개의 내부와 연통하고 휨 날개(5)의 전장에 걸쳐 신장하며 흡출부와 수직거리로 떨어진 커버 스트립(16)에 의해 각각이 덮여진 적어도 한개열의 흡출구(15)를 구비하며, 상기 수직거리는 스페이서(10)에 의해 유지되고, 커버 스트립(16)의 하류 후단은 흡출 간격(17)을 정의하고, 상류 전단은 흡출부에 밀폐식으로 결속되며, 응축수를 분리하기 위해, 휨 날개(5)의 압력부 상의 흡입구(6,7)를 통해 날개 내부로 유입하여 흡출부 상에 놓인 흡출구(15)를 통해 증기 배출라인(4)으로 배출되는 수송증기의 유동 경로를 신장시키도록 날개내부에 배플요소(baffle elements ; 18-21,22,23)가 마련됨을 특징으로 하는 고속 수분 분리기.
2. 제 1 항에 있어서, 수송 증기의 유동 경로를 신장시키기 위한 배플 요소가 압력부 및 흡출부 날개벽으로부터 날개 전장에 걸쳐 날개 내부로 신장하는 휨 리브(18-21)임을 특징으로 하는 고속 수분 분리기.
3. 제 1 항에 있어서, 수송 증기의 유동 경로를 신장시키기 위한 배플 요소가 날개 전장에 걸쳐 신장하여 날개 내부를 다수의 채널(24,25,26)로 분리시키는 분리벽(22,23)이고, 상기 채널(24,25,26)의 양 단부면이 외부 하우징(11)과 연통함을 특징으로 하는 고속 수분 분리기.

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