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Einrichtung zur Schwerkraft-und Fliehkrafttrennung von Zweistoffgemischen
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dann wie bei den bisher üblichen Wasser-Dampf-Trenngefässen an eine beliebige Stelle des Kreislaufes zurückgeführt werden.
Nach Fig. 3 sind in den Sammler-l-Trennwände-9-eingeschweisst, so dass der Sammler in dampfführende Kammern --10-- und wasserführende Kammern--11--unterteilt ist.
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--9-- diedurchbrochen.
Wenn nun das Dampf-Wasser-Gemisch durch die Zuführungsleitung --5-- tangential in die Trennkammer --4-- einmündet, so wird auch hier dieses Gemisch zunächst an der Wandung der Trennkammer in mehreren Umläufen entlang geschleudert und strömt nach aussen in Richtung auf die beiden Trennwände-9-zu. Während dieses Umlaufes des Gemisches trennt sich der Dampf von dem Wasser, so dass der Dampf durch die Tauchrohre --7-- abströmt, während das Wasser über den Ringspalt --14-- in die wasserführende Kammer --11-- ausgeschleudert wird.
Das abgeschiedene Wasser strömt dann aus der wasserführenden Kammer --11-- über die Wasserabführungsrohre - 2-- zurück in den Kreislauf, während der über die Tauchrohre --7-- abströmende Dampf von den dampfführenden Kammern --10-- über Dampfabführungsrohre --3-- abgeleitet wird.
Da es bei geringen oder sehr hohen Durchsatzmengen möglich ist, dass aus der Trennkammer mit dem Wasser gleichzeitig auch Dampf durch den Ringspalt --14-- ausgeschleudert wird, ist es vorteilhaft, wenn die Wasserabführungsleitung--2--zunächst in ein Wasser-Dampf-Trenngefäss mit konstantem Wasserspiegel eingeleitet wird. Der Dampf über diesem Wasserspiegel kann dann über die Leitung --16-- in die dampfführende Kammer --10-- zurückgeleitet werden, so dass damit auch ein Druckausgleich mit der wasserführenden Kammer--11--hergestellt wird. Darüber hinaus kann durch diese Leitung --16-- auch Spritzwasser, das durch die Tauchrohre--7--in die dampfführende Kammer--10--gelangt, abfliessen.
Im allgemeinen bildet sich in der Trennkammer entlang der Innenwandung eine ungleichmässige
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Zum Ausgleich dieser ungleichen Verteilung kann es vorteilhaft sein, die Trennkammer rotationssymmetrisch derart auszubilden, dass deren Durchmesser in der Mitte im Bereich der Gemischzuführungen am grössten ist und nach aussen abnimmt. Darüber hinaus kann die Trennkammer im Bereich der tangentialen Gemischzuführung zusätzlich noch nach aussen aufgeweitet sein.
Bei Anordnung mehrerer Gemischzuführungen ist es zweckmässig, wenn diese zur Erhöhung des Dralles auf ein und derselben Kreislinie am Umfang in die Trennkammer einmündet.
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eingebaut werden.
Da sich bei ungeteilten und längeren Sammlerrohren der Einbau von einzelnen Trennwänden sowie der entsprechenden Trennkammern als schwierig erweisen kann, ist es auch möglich, die wasserführende Kammer mit den Trennwänden und den Trennkammern als bauliche Einheit zusammenzufassen und in den Sammler bis an die entsprechende Zuführungsstelle einzuschieben. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Dort sind die Trennwände --9--
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--15-- fest--l-- eingeschoben werden.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen lediglich eine Möglichkeit des Einbaus derartiger Trenner. Es ist jedoch möglich, die Zuführung des Dampf-Wasser-Gemisches von jeder beliebigen Seite her in den Sammler vorzunehmen. Darüber hinaus ist auch die Anzahl der angeschlossenen Abführungsrohre für das anfallende Wasser und den Dampf nicht auf die beschriebene Anzahl beschränkt.
Nach Fig. 6 und 7 sind koaxial zur Achse des Sammlers-l-ebenfalls rotationssymmetrische Trennkammern --4-- mit einer tangentialen Zuführung --17-- für das Dampf-Wasser-Gemisch, mit Stirnwänden-7-und mit in die Trennkammer --2-- hineinragenden Tauchrohren --5--
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versehen. In der Nähe der Stirnwände --7-- im Mantel der Trennkammer --4-- sind, wie insbesondere aus dem Längsschnitt VIB und der Schnittzeichnung nach Fig. 8 ersichtlich ist,
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seitliche Kammer--24--zur Zuführung des Dampf-Wasser-Gemisches vorgesehen sind. Die einzelnen Kammern erstrecken sich über die gesamte Länge des Sammlern so dass z.
B. von der wasserführenden Kammer--22--nur eine geringe Anzahl von Wasserabführungsleitungen --28-- auszugehen braucht.
Der Trennvorgang des eingeleiteten Gemisches verläuft wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen nach Fig. l bis 5.
Nach der Schnittzeichnung in Fig. 9 sind zur sicheren Abführung des aus den Tauchrohren - -7-- ausströmenden Dampfes in die dampfführende Kammer--23--zwischen den einzelnen Trennkammem--4--Rohrstücke--25--mit einem oberen Längsspalt --26-- angeordnet. Der sich in der Kammer--23--sammelnde Dampf strömt dann über die Rohrleitungen--29--in die nachgeschalteten Kesselheizflächen.
Da geringe Durchsatzmengen und geringe Strömungsgeschwindigkeiten in der Trennkammer nur einen geringen Drall ausüben, so dass die Fliehkraftwirkung nur sehr gering ist, wirken die beschriebenen Trennkammern gleichzeitig als Schwerkraftabscheider, da dann das Wasser lediglich aus dem unteren Bereich der Trennkammer durch die Wasserabführöffnungen abläuft.
Der wesentliche Vorteil einer derartigen Trennung von Dampf-Wasser-Gemischen liegt darin, dass die axiale Strömungskomponente des spezifisch leichteren Mediums zu den des schwereren Mediums gleichgerichtet ist. Dadurch werden Verwirbelungen wie in herkömmlichen Zyklonen und ein Mitreissen des schwereren Mediums durch das leichtere sicher vermieden. Darüber hinaus verhindern die Wasserabführöffnungen, die die Tauchrohre teilweise oder ganz umgeben, Staubildungen des abgetrennten Wassers und gewährleisten somit einen besseren Abscheidegrad.
Mit dem Einbau der beschriebenen Abscheider in die herkömmlichen Sammler können somit die bisher üblichen Wasser-Dampf-Trenngefässe hinter dem Verdampfer eingespart werden. Dabei ist es nicht einmal erforderlich, die Sammler im Volumen zu vergrössern, sondern es ist völlig ausreichend, wenn die bisher üblichen Sammler mit der beschriebenen Trenneinrichtung versehen werden.
Selbstverständlich dienen derartige Trennsammler nicht nur zur Trennung von Dampf-WasserGemischen hinter dem Verdampfer, sondern sie können auch an jeder beliebigen andern Stelle, an der eine Trennung von Dampf und Wasser erforderlich ist, eingebaut werden. Das gilt insbesondere für Dampferzeuger von Kernkraftwerken, bei denen der Dampf im allgemeinen eine hohe Nässe aufweist.
Ausserdem können derartige Abscheider auch generell zur Trennung von Zweistoffgemischen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Schwerkraft-und Fliehkrafttrennung von Zweistoffgemischen, insbesondere von Dampf-Wasser-Gemischen in Sammlern von Durchlaufdampferzeugern mit in die Sammler eingebauten rotationssymmetrischen und horizontal angeordneten, Trennkammern, die mindestens eine tangentiale Zuführung für das Dampf-Wasser-Gemisch und die Stirnwände durchbrechende koaxiale
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Zuführung (5 ; 17) für das Dampf-Wasser-Gemisch im mittleren Bereich des Trennkammermantels (4) einmündet und dass die Trennkammern (4) in den an beide Stirnwände (6 ; 9) angrenzenden Bereichen Öffnungen (8 ; 14 ; 18) zur Wasserabführung aufweisen.
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