NL2007585C2 - Condenspot. - Google Patents

Description

Condenspot BESCHRIJVING: 5

Gebied van de uitvinding

Voor het afvoeren van condensaat naar een lagere druk zijn, in het bijzonder in de stoomtechniek, veel oplossingen bekend.

10 Beperken we ons enkel tot de mechanische uitvoeringen, dan worden deze opgedeeld in thermostatische, mechanische en thermodynamische condensaatpotten (condensate of steam traps). In de industriële koeltechniek, blijven deze beperkt tot verschillende uiterst betrouwbare hoge druk vlotter uitvoeringen. De werking komt in principe neer op een drijver die bij stijgend vloeistofniveau 15 (condensaatniveau) een smooropening verder opent. In figuur 1 is een typische toepassing hiervan weergegeven. Gecomprimeerd koudemiddelgas wordt in condensor 21 gecondenseerd en opgevangen in een drukvat 22, zie figuur 1. In dit drukvat is een vlotter 23 gemonteerd. De vlotter bestaat uit een drijver, die via een hefboom gemonteerd zit aan een smoorklep 24. Des te hoger het vloeistofniveau, des te meer 20 condensaat door gelaten wordt. Het doorlaten van nog niet gecomprimeerd gas of inert gas wordt door dit concept vermeden. Dit in tegenstelling tot de vele andere oplossingen die in de stoomtechniek worden gebruikt. Het geëxpandeerde condensaat komt nu in een gecombineerde druppelafscheider/circulatievat 25 terecht. Hierin wordt het bij de smoring ontstane gas gescheiden van de vloeistof. De vloeistof die in kooktoestand is, 25 wordt nu door zwaartekracht (thermo siphon) of door een pomp 26 naar verdampers 27 gebracht. De verdampte vloeistof en de overmaat aan vloeistof retourneert naar het vat, waar de damp afgezogen word door een compressor 28 om opnieuw gecomprimeerd te worden.

Wil men gebruik maken van de energie die vrijkomt bij expansie van 30 condensaat, dan is een mogelijkheid om gebruik te maken van een tweetrapsexpansie. Het vrijgekomen gas kan dan gebruikt worden om een expander aan te drijven. In de koeltechniek wordt tweetrapsexpansie veelvuldig gebruikt als er schroefcompressoren 29 worden toegepast, zie figuur 2. Het geëxpandeerde koudemiddel belandt in een druppelafscheider (economiser) 30 waar het flashgas gescheiden wordt van de vloeistof 2 en druppel vrij aan de schroefcompressor toegevoerd wordt. Dit proces verhoogt het kouderendement van de gehele koelinstallatie.

Stand van de techniek 5

Voor de in octrooi aanvraag NL2006332 beschreven expander gedreven pomp is een soortgelijke tweetrapsexpansie nodig. Het hiervoor beschreven economiser systeem met zijn twee vlotters en druppelafscheider is hier te omvangrijk en dus duur voor.

10

Samenvatting van de uitvinding

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een goedkope condenspot voor tweetrapsexpansie. Hiertoe is de condenspot volgens de uitvinding 15 gekenmerkt, doordat deze een huis omvat dat voorzien is van een in de zijwand aanwezige vloeistoftoevoeropening en een in de zijwand aanwezige vloeistofafvoeropening die onder de vloeistoftoevoeropening aanwezig is, in welk huis een op de toevoeropening aansluitende cilindrische kamer aanwezig is waarin een expansiezuiger verplaatsbaar is met een tegen de onderzijde ervan bevestigde holle 20 zuigerstang met een buitendiameter die kleiner is dan de buitendiameter van de expansiezuiger, waarbij de toevoeropening in verbinding staat met de ruimte om de zuigerstang, en waarbij de wand van de zuigerstang is voorzien van ten minste één smooropening, en in de zuigerstang onder de smooropening een sifon aanwezig is die via een open bovenzijde in verbinding staat met de ruimte in de zuigerstang en via een 25 open onderzijde in verbinding staat met een ruimte in de zuigerstang boven de bodem van de zuigerstang, waarbij een verdere smooropening in de wand van de zuigerstang onder de bovenzijde van sifon aanwezig is en door verplaatsing van de expansiezuiger naar boven in verbinding gebracht kan worden met de vloeistofafvoeropening, waarbij de ruimte in een verdere kamer onder de bodem van de zuigerstang via een kanaal in 30 verbinding staat met de voeistofafvoeropening.

De gevonden oplossing is een geheel nieuw type mechanische condenspot en is gebaseerd op de verschillen van massadebiet, als men bij een bepaald, zogeheten kritisch, drukverschil een medium expandeert (smoort). Boven een bepaald, zogeheten kritisch, drukverschil treedt “choked flow” op. De snelheid in de “keel” van 3 de smoring ligt dan op de geluidsnelheid. Het volumedebiet door de “keel” ligt daarmee vast. Het massadebiet door de smoring is dan enkele afhankelijk van de mediumdichtheid aan de intrede van de smoring.

Een uitvoeringsvorm van de condenspot volgens de uitvinding is 5 gekenmerkt, doordat de smooropening zich in tangentiële richting van de zuigerstang uitstrekt.

Een verdere uitvoeringsvorm van de condenspot volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat in de bovenzijde van het huis een dampafvoeropening aanwezig is.

10 Beknopte omschrijving van de tekeningen

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de condenspot. volgens de uitvinding. Hierbij toont: 15 Figuur 1 een bekende omgeving met daarin een condensor;

Figuur 2 een verdere bekende omgeving met daarin een condensor;

Figuur 3 een uitvoeringsvorm van een condenspot volgens de uitvinding in langsdoorsnede;

Figuur 4 een dwarsdoorsnede langs lijn rV-IV van de in figuur 3 20 weergegeven condenspot; en

Figuur 5 een dwarsdoorsnede langs lijn V-V van de in figuur 3 weergegeven condenspot.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen 25

In de figuren 3-5 is een uitvoeringsvorm van een condenspot volgens de uitvinding weergegeven. De condenspot heeft een huis 2 dat voorzien is van een in de zijwand aanwezige vloeistoftoevoeropening 1 en een in de zijwand aanwezige vloeistofafvoeropening 9, die onder de vloeistoftoevoeropening aanwezig is, alsmede 30 een in de bovenzijde van het huis 2 aanwezige dampafvoeropening 6.

In het huis 2 is een op de toevoeropening aansluitende cilindrische kamer 12 aanwezig waarin een expansiezuiger 3 verplaatsbaar is. Tegen de onderzijde van de expansiezuiger is een holle zuigerstang 13 bevestigd. Deze zuigerstang heeft een 4 buitendiameter die kleiner is dan de buitendiameter van de expansiezuiger, waarbij de toevoeropening 1 in verbinding staat met de ruimte om de zuigerstang 13.

De wand van de zuigerstang 13 is voorzien van smooropeningen 4 die zich in tangentiële richting uitstrekken. In de zuigerstang onder de smooropeningen 4 is 5 een sifon 7 aanwezig, die via een open bovenzijde in verbinding staat met de ruimte 5 in de zuigerstang 13 en staat via een open onderzijde in verbinding staat met een ruimte in de zuigerstang boven de bodem van de zuigerstang. In de wand van de zuigerstang onder de bovenzijde van sifon is een verdere smooropening 8 aanwezig, die door verplaatsing van de expansiezuiger 3 naar boven in verbinding gebracht kan worden 10 met de vloeistofafvoeropening 9.

De ruimte in een verdere kamer 10 onder de bodem van de zuigerstang staat via een kanaal 11 in verbinding met de vloeistofafvoeropening 9.

De werking van de condenspot wordt hierna beschreven. Het medium treedt via vloeistoftoevoeropening 1 het huis 2 binnen. Via de ringvormige ruimte in het 15 huis 2 om de expansiezuiger 3 stroomt het medium naar de tangentiële smooropeningen 4. Dit kunnen sleuven of meerdere in verticale lijn aangebrachte boringen zijn, die wel of niet voorzien zijn van “inserts” of coating om de optredende cavitatie het hoofd te kunnen bieden.

In de tangentiële smooropeningen 4 wordt het medium geëxpandeerd 20 naar de in een ruimte 5 in de holle zuigerstang 13 (minicycloon) heersende druk. Is het via de vloeistoftoevoeropening 1 binnen tredend medium pure vloeistof (condensaat), dan zal er na smoring flashgas ontstaan. De tangentiële smooropeningen 4, brengen het geëxpandeerde condensaat in een snelle wervel, waardoor vloeistof en flashgas van elkaar gescheiden worden. Het flashgas wordt via de dampafvoeropening 6 afgevoerd. 25 De uitvoering van dampafvoeropening 6 kan zijn als in de figuur 3, maar kan ook doorgestoken zijn tot in de ruimte 5.

De vloeistof cirkelt naar beneden om via de sifon 7 en de verdere smooropening 8 naar de uitrededruk in de vloeistofafvoeropening 9 te expanderen. Op de expansiezuiger 3 heersen de volgende drukken: 30 1. een intrededruk (condensatiedruk) in de ringvormige kamer rond de zuigerstang en onder de expansiezuiger 3, 2. een tussendruk (economiserdruk of expander-voedingsdruk) boven de expansiezuiger 3 en boven de bodem van de zuigerstang 13, en 3. een uitrededruk (verdamperdruk) onder de bodem van de zuigerstang 13.

5

De keuze van de diameters van de expansiezuiger 3 en de zuigerstang 13 samen met de keuze van de smooropeningen 4 en de verdere smooropening 8 bepalen de verkregen tussendruk.

Komt er nu in plaats van pure vloeistof gas mee, dan zal het massadebiet 5 door de smooropeningen 4 sterk afnemen door “choking”. Dit treedt even later ook op in de verdere smooropening 8. Daar de tweede smoring in de smooropening 8 altijd minder massadebiet kan verwerken dan de eerste smoring in de smooropeningen 4 zal de tussendruk stijgen en de expansiezuiger 3 naar beneden forceren, en daarmee de smooropeningen verkleinen. Onder de bodem van de zuigerstang 13 heerst via het 10 kanaal 11 altijd de uitrededruk. Mocht de zuiger nu beide smooropeningen afsluiten, dan zal de druk in de ruimte 5 dalen en de expansiezuiger 3 weer naar boven bewegen.

De keuze van de diameters van de expansiezuiger 3 en de zuigerstang 13 samen met de keuze van de grootte van de smooropeningen 4 en de verdere smooropening 8 hangt af van: 15 1. het medium wat geëxpandeerd moet worden, en 2. de heersende intrede- en uitrededruk, evenals 3. de gewenste tussendruk, maar ook 4. of het flashgas afgevoerd wordt of niet.

Het unieke aan de condenspot volgens de uitvinding is: 20 1. dat hij werkt op het principe dat het massadebiet significant afneemt als er gas i.p.v. vloeistof gesmoord wordt. Het natuurkundig fenomeen waar dit op gebaseerd is heet “choked flow”. Zo gauw er gas doorgelaten wordt, zal de tussendruk stijgen en daardoor een kracht over de expansiezuiger ontstaan die deze naar beneden beweegt en de smooropeningen verkleint; 25 2. kan gebruikt worden als gasvoeding voor een expander of economiserpoort van een schroefcompressor; 3. kan gebruikt worden als “gewone” condenspot zonder flashgas afvoer; 4. bevat maar één bewegend onderdeel.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de 30 tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader.

Claims (3)

1. Condenspot, met het kenmerk, dat deze een huis (2) omvat dat voorzien is van een in de zijwand aanwezige vloeistoftoevoeropening (1) en een in de zijwand aanwezige vloeistofafvoeropening (9) die onder de vloeistoftoevoeropening aanwezig 5 is, in welk huis een op de toevoeropening aansluitende cilindrische kamer (12) aanwezig is waarin een expansiezuiger (3) verplaatsbaar is met een tegen de onderzijde ervan bevestigde holle zuigerstang (13) met een buitendiameter die kleiner is dan de buitendiameter van de expansiezuiger, waarbij de toevoeropening in verbinding staat met de ruimte om de zuigerstang, en waarbij de wand van de zuigerstang is voorzien 10 van ten minste één smooropening (4), en in de zuigerstang onder de smooropening een sifon (7) aanwezig is die via een open bovenzijde in verbinding staat met de ruimte (5) in de zuigerstang en via een open onderzijde in verbinding staat met een ruimte in de zuigerstang boven de bodem van de zuigerstang, waarbij een verdere smooropening (8) in de wand van de zuigerstang onder de bovenzijde van sifon aanwezig is en door 15 verplaatsing van de expansiezuiger naar boven in verbinding gebracht kan worden met de vloeistofafvoeropening (9), waarbij de ruimte in een verdere kamer (10) onder de bodem van de zuigerstang via een kanaal (11) in verbinding staat met de vloeistofafvoeropening (9).

2. Condenspot volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de smooropening 20 (4) zich in tangentiële richting van de zuigerstang (13) uitstrekt.

3. Condenspot volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in de bovenzijde van het huis (2) een dampafvoeropening (6) aanwezig is.