DE2526989A1

DE2526989A1 - Vorrichtung zum abscheiden von in einer gasstroemung enthaltenen fluessigkeitstropfen

Info

Publication number: DE2526989A1
Application number: DE19752526989
Authority: DE
Inventors: Jean Andro; Jean-Pierre Peyrelongue
Original assignee: Stein Industrie SA
Current assignee: Stein Industrie SA
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2275240A1; FR2275240B1; US4014671A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8 MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN StelnsdorfstraBe 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER ^{φ (0β9) >296βΜ} Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE ₁₈

STEIN INDUSTRIE S.A.

19-21, Avenue Moräne Saulnier

F 781HO Velizy-Villacoublay / Frankreich

Patentanmeldung

Vorrichtung zum Abscheiden von in einer Gasströmung enthaltenen Flüssigkeitstropfen

Die Erfindung bezieht sich auf die mechanische Abtrennung von Tropfen einer Flüssigkeit, die in einer Gasströmung in Suspension enthalten sind.

Die Erfindung ist ferner auf den Fall gerichtet, bei welchem ein Zweiphasengemxsch eines Körpers, d.h. eines gesättigten Dampfes, vorhanden ist, wobei die Tropfen dann durch den gleichen Körper wie die Gasströmung in dem Falle gebildet werden, in welchem die Gasströmung eine Suspension von Tropfen einer Flüssigkeit eines anderen Körpers wie der, welcher die Gasströmung bildet, umfaßt.

Es sind bereits mehrere Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen worden, welche vor allem die Fliehkraft ausnutzen,

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die unterschiedlich auf die Tropfen und auf das Gas ausgeübt wird, was die Rückgewinnung der Tropfen am Umfang von Geräten ermöglicht, die so ausgebildet sind, daß ein spiraliger oder zentrifugaler Strömungsverlauf erzeugt wird»

Die bekannten Geräte werden u.a. zum groben Trocknen des Wasserdampfes verwendet, der aus den Hochdruckkörpern von Dampfturbinen für Kernkraftwerke austritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sehr große Gasmenge in einem einzigen Vorabscheideelement behandeln zu können, dessen Abmessungen angemessen sind.

Eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung besitzt ein geschlossenes Gehäuse mit einem ersten horizontalen Rohranschlußstück zum Einleiten der Gasströmung und ein zweites Rohranschlußstück zum Ableiten der behandelten Gasströmung, welche Rohranschlußstücke sich an den beiden Enden des Gehäuses befinden, das durch ein vertikales Gitter in ein erstes Abteil, in welches das erste Rohranschlußstück mündet, und in ein zweites Abteil trennt, in welches das zweite Rohranschlußstück mündet;

eine erste Umlenkeinrichtung mit gekrümmten Flächen, die sich in der Verlängerung des ersten Rohranschlußstucks befindet und eine erste Sammeleinrichtung, die an denEinlaß des ersten Rohranschlußstücks angeschlossen ist und dazu dient, die Tropfen anzusaugen, die über die Wände des erwähnten Rohranschlußstücks rieseln, und sie zu einem Behälter zu leiten, der sich am Boden des Gehäuses befindet;

eine zweite Umlenkeinrichtung mit gekrümmten Flächen und eine zweite Sammeleinrichtung, die sich ebenfalls im ersten Abteil in der Verlängerung der ersten Einrichtung befindet

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und als Rotationsachse die Achse des ersten Rohranschlußstücks besitzt, welche zweite Sammeleinrichtung dazu dient, die gesammelten Tropfen zu dem erwähnten Behälter zu leiten, während im zweiten Abteil Endabscheider zwischen dem erwähnten Gitter und dem zweiten Rohranschlußstück angeordnet sind.

Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung weist die erste Umlenkeinrichtung am Einlaß in das erste Abteil eine Trenndüse auf, die eine seitliche gekrümmte Rotationsfläche mit einer Eintrittskante besitzt, die gleich dem Innendurchmesser der Einlaßleitung ist und so angeordnet ist, daß ein kreisförmiger Spalt zwischen der Eintrittskante und dem konischen Rohranschlußstück der Einlaßleitung besteht.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die erste Sammeleinrichtung im ersten Abteil eine Kammer auf, welche die Trenndüse der ersten Umlenkeinrichtung verlängert, ferner ein Abflußrohrstück zwischen der erwähnten Kammer und dem Behälter, und eine obere Entlüftung in die Kammer, die mit dem ersten Abteil in Verbindung steht.

Bei wieder einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Umlenkexnrichtung im ersten Abteil durch einen Abscheidekörper gebildet, der eine seitliche gekrümmte Rotationsfläche mit einem Anströmwinkel am Scheitelpunkt, der in die Achse und zum Einlaßrohranschlußstück gerichtet ist, sowie eine Austrittskante aufweist, die entgegengesetzt zu der vorerwähnten Fläche gekrümmt ist.

Bei einer anderen Ausführungsform weist die zweite Sammeleinrichtung im ersten Abteil eine ringförmige Kammer auf, welche an das Gitter angrenzt, das die beiden Abteile trennt, welche Kammer eine offene Fläche besitzt, deren Rand die gekrümmte Austrittskante eines Abscheidekörpers der zweiten

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Umlenkeinrichtung übergreift, derart, daß ein kreisförmiger Schlitz mit der erwähnten zweiten Einrichtung erhalten wird, und ein Abflußrohrstück die Ringkammer und den Behälter miteinander verbindet.

Um die Wirksamkeit des kreisförmigen Schlitzes mittels einer geringen Dampfmenge zu verbessern, weist die zweite Sammeleinrichtung ein Ableitrohrstück auf, das in der Achse der Ringkammer angeordnet ist, um das Innere der Abscheidekammer und das zweite Abteil zu verbinden, sowie ein Umlenkorgan, das auf dem erwähnten Rohrstück angebracht ist, um einen kalibrierten Durchlaß zwischen dem Inneren des erwähnten Abscheidekörpers und der Kammer zu bilden. Auf diese Weise wird das Mitführen von Wasser zur Entlüftung vermieden.

Eine gute Führung der Gasströmung wird durch den Umstand gewährleistet, daß die gekrümmten Rotationsflächen der ersten Sammeleinrichtung und der zweiten Umlenkeinrichtung angepaßte Krümmungen haben, um Verwirbelungen zu begrenzen.

Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Ringkammer mehrere parallele kreisförmige Schlitze auf, die den Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessern.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht in schematischer Darstellung im Aufriß und im Schnitt eines erfindungsgemäßen Vorabscheiders ;

Fig. 2 eine Abänderung der Ausführung eines Vorabscheideorgans·

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Die nachfolgende Beschreibung betrifft den besonderen Fall der Behandlung von gesättigtem Wasserdampf, jedoch ist, wie erwähnt, die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch zum Abtrennen von Tropfen einer Flüssigkeit in einem gasförmigen Medium verwendet werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Vorabscheider besitzt ein Gehäuse 1, das durch eine Eintrittsleitung 2 für Naßdampf oder gesättigten Dampf beliefert wird, welche an ein Rohranschlußstück 2a angeschlossen ist. Der behandelte Dampf wird durch ein Austrittsrohrstück 3 abgeleitet, welches dem Rohrstück 2a diametral gegenüberliegt.

Das Rohranschlußstück 2a hat einen etwas grösseren Durchmesser als die Leitung 2 aus nachfolgend näher erläuterten Gründen. Das Gehäuse 1 besitzt zwei Endwände la, Ib mit Zwischenwänden 4 und 5 zur Befestigung der den Vorabscheider bildenden inneren Elemente. Die untere Endwand Ib und die Zwischenwand 5 bilden einen Behälter 6 mit einer Ableitung 6a.

Der ganze Vorabscheider, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, ist auf einem Sockel 7 angeordnet, der an der Endwand lab befestigt ist.

Die erste Umlenkeinrichtung besitzt eine Düse 8 mit einem Durchmesser, der gleich demjenigen der Eintrittsleitung 2 ist. Die Düse 8 ist durch eine gekrümmte Rotationsfläche 9 verlängert, die sich an eine Trennwand 10anschließt, welche mit dem Gehäuse 1 und der unteren Zwischenwand 5 fest verbunden ist, um eine erste Sammelkammer 11 zu bilden.

Durch die Stellung der Düse 8 im Rohranschlußstück 2a wird ein erster kreisförmiger Spalt bzw. Schlitz 12 begrenzt,

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welcher durch einen Ringraum 13 (Differenz der Durchmesser der Düse 8 und desRohranschlußstücks 2a) mit der ersten Sammelkammer 11 verbunden ist. Letztere besitzt eine obere Entlüftung 11a, die mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung steht, und eine Abflußöffnung 11b in der Zwischenwand 5, die mit dem Behälter 6 in Verbindung steht.

Eine zweite Umlenkeinrichtung ist hinter der Düse 8 auf der radialen Achse 15, die sich durch das Rohr anschlußstück 2a erstreckt, angeordnet. Diese Umlenkeinrichtung wird durch einen Abscheidekörper 16 gebildet, die eine gekrümmte seitliche Rotationsfläche 16a mit einem Anströmwinkel am Scheitelpunkt 16b aufweist, der sich auf der Achse 15 befindet und zum Einlaßrohranschlußstück 2a gerichtet ist. Die Abströmkante 16c des Körpers 16 ist ebenfalls gekrümmt, jedoch entgegengesetzt zu der Krümmung der Seitenfläche 16a.

Die Abströmkante 16c erstreckt sich in eine Ringkammer 18, die ebenfalls zur radialen Achse 15 konzentrisch ist und deren Rückwand 18a mit einer durchlochten Mittelwand 20 bzw, Sitte!» verbunden ist» welches das gehäuse 1 in zwei Abteile 22 und 2t unterteilt»

Die offene Flache 18b der Ringkammer 18 weist eine Kante 18c auf, »eiche die Äbströmkante 16c übergreift derart, daß ein kreisförmiger Schlitz 26 erhalten wird, der mit dem Inneren der Kaiser 18 in Verbindung steht. Ein Abflußrohr ISd verbindet den imteren Teil der Kammer 18 mit dem Behälter 6.

Die Rückwand 18a der Kammer 18, die mit der Trennwand 20 vereinigt ist, ist mit einem axialen Hohrstück 28 versehen, welches ein Umlenkorgan 29 trägt, das in den Körper 18 eindringt und einen kreisförmigen Raum bzw. Schlitz

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bildet. Auf diese Weise wird ein Durchlaß für den Dampf zwischen dem Spalt 26, der Kammer 18, dem Spalt 30 und dem Rohrstück 28 gebildet.

Alle vorangehend beschriebenen Elemente des Vorabscheiders sind in dem ersten Abteil 22 enthalten. Das zweite Abteil 24 enthält an sich bekannte Endabscheider, welche die Aufgabe haben, Trockendampf zu erzeugen, und welche zwischen der Trennwand 20 und dem Austrittsrohranschluß 3 einerseits angeordnet und an den Zwischenwänden 4 und andererseits befestigt sind. Ein Abfluß 34 verbindet die Abscheider 32 und den Behälter 6 miteinander.

Bei einer Abänderungsform (Fig. 2) der Erfindung sind mehrere kreisförmige Schlitze 26a ... 26n wie der Schlitz 26 in der Rotationsfläche 16a vorgesehen, um den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen.

Wie ersichtlich, ist der Raum 38 zwischen derRückseite der Rotationsfläche 9 (erste Sammeleinrichtung) und der Rotationsfläche 16a (zweite Umlenkeinrichtung) durch die gekrümmten Erzeugenden dieser Flächen begrenzt und so bemessen, daß bis zu den öffnungen der Trennwand 20 keine DruckVerluste eintreten.

Es wird daher die grobe Abtrennung der Wassertropfen erreicht, indem die Strömung von gesättigtem Wasserdampf auf die gekrümmten Flächen gerichtet wird, wie bei 9 undl6a.

In der Tat, wenn die Wasserdampfströmung in das Gehäuse durch das Rohranschlußstück 2a (Richtungdas Pfeils F^) eindringt, treten die Wassertropfen, wache die Wand der Leitung 2 in Form eines Films bestreichen, durch den Schlitz 12 und den Raum 13 hindurch und werden durch die Fliehkraft über die erste gekrümmte Fläche 9 verteilt, von der sie

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in die Kammer 11 fallen, um schließlich durch ihr Eigengewicht durch die Abflußöffnung lib in den Behälter 6 abgeleitet zu werden.

Die obere Entlüftung lla ermöglicht das Ableiten des mit dem Wasser angesaugten Dampfes und das Entstehen eines leichten Unterdrucks, wodurch die Wirksamkeit des Schlitzes 12 verbessert wird, ohne die Strömung des Dampfes zu stören und ohne Begrenzung des Druckverlustes der Vorrichtung.

Parallel wird die Dampfströmung auf die zweite gekrümmte Fläche 16a im ersten Abteil 22 gerichtet und die in Suspension befindlichen Wassertropfen werden durch die Fliehkraft über die erwähnte Fläche bis zur Abströmkante 16c verdrängt, von der aus sie durch den Schlitz 26 in die Kammer 18 gelangen, um durch ihr Eigengewicht über das Abflußrohr 18d zum Behälter 6 abgeleitet zu werden.

Der Wirkungsgrad des Schlitzes 26 läßt sich verbessern, wenn ein Unterdruck zwischen diesem und dem zweiten Abteil 24 durch eine geringe Dampfmenge erzeugt wird, die durch die Kammer 18, den Schlitz 26 und das Abflußrohr 28 hindurchtritt .

Die Hauptströmung, die nun von einem Teil ihrer in Suspension befindlichen Wassertropfen befreit ist, tritt durch die Lochungen der Trennwand 20 (Pfeil F₃) hindurch und durchläuft die Endabscheider 32, welche die letzten Wasserspuren entfernen, um einen Trockendampf in das Auslaß-Rohranschlußstück 3 (Pfeil F₃) zurückzugeben.

Die Abscheider 32 geben das wiedergewonnene Wasser über den Abfluß 34 an den Behälter 6 ab. Das gesamte zurückgewonnene Wasser wird dann durch den Anschluß 6a abgeleitet.

Patentansprüche:

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Claims

P a ten tansprüche

Vorrichtung zum Abscheiden von in einer Gasströmung enthaltenen Flüssigkeitstropfen, gekennzeichnet durch

- ein geschlossenes Gehäuse mit einem ersten waagreiiten Rohranschlußstück (2a) zum Einleiten des gasförmigen Mediums und einem zweiten Rohranschlußstück (3) zum Ableiten des behandelten gasförmigen Mediums, welche Rohranschlußstücke sich an den beiden Enden des erwähnten Gehäuses befinden, das durch ein vertikales Gitter (20) in ein erstes Abteil (22), in das das erste Rohranschlußstück (2a) mündet, und in ein zweites Abteil (24) unterteilt, in welches das zweite Rohranschlußstück (3) mündet,

- eine erste Umlenkeinrichtung (9) mit gekrümmten Flächen, die sich in der Verlängerung des ersten Rohranschlußstücks (2a) befindet, und eine erste Sammeleinrichtung (11), die an den Einlaß des ersten Rohranschlußstücks (2a) anschließt und dazu dient, die Tropfen anzusaugen, welche über die Wände des Rohranschlußstücks rieseln, und sie zu einem Behälter (6) zu leiten, der sich am unteren Ende des Gehäuses (1) befindet,

- eine zweite Umlenkeinrichtung (16a) mit gekrümmten Flächen und eine zweite Sammeleinrichtung, die sich ebenfalls in dem ersten Abteil (22) in der Verlängerung der ersten Einrichtung befindet und als Achse die Rotationsachse des ersten Rohranschlußstücks (2a) besitzt, welche zweite Sammeleinrichtung dazu dient, die aufgefangenen Tropfen zum Behälter (6) zu leiten, und

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- im zweiten Abteil (24) Endabscheider (32) zwischen dem Gitter (20) und dem zweiten Rohranschlußstück (3) angeordnet sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Umlenkeinrichtung am Einlaß in das erste Abteil (22) eine Trenndüse (8) aufweist, die eine gekrümmteRotationsseitenflache umgibt, deren Anströmkante in ihrem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Einlaßleitung (2) ist und so angeordnet ist, daß sie einen kreisförmigen Schlitz (12) zwischen der Anströrakante und dem konischen Rohranschlußstück (2a) der Einlaßleitung (2) bildet.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sammeleinrichtung dm ersten Abteil (22) eine Kammer (11) besitzt, welche die Abtrenndüse der ersten Umlenkeinrichtung verlängert, ferner eine Abflußöffnung (lib) zwischen der Kammer (11) und dem Behälter (6), sowie eine obere Entlüftung (lla) der Kammer, die mit dem ersten Abteil (22) in Verbindung steht.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umlenkeinrichtung im ersten Abteil (22) einen Trennkörper (16) besitzt, der eine gekrümmte Rotationsseitenfläche (16a) mit einem Anströmwinkel am Scheitelpunkt (16b) aufweist, der in der Achse (15) verläuft und zum Einlaß-Rohranschlußstück (2a) gerichtet ist, sowie eine Abströmkante (16c), deren Krümmung derjenigen der Fläche (16a) entgegengesetzt ist.

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Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sammeleinrichtung im ersten Abteil (22) eine Ringkammer (18) besitzt, die an das Gitter (20) angrenzt, welches die beiden Abteile (22, 24) voneinander trennt, welche Kammer eine offene Fläche (18b) besitzt, deren Rand die gekrümmte Abströmkante (16c) eines Trennkörpers (16) der zweiten Umlenkeinrichtung übergreift, derart, daß ein kreisförmiger Schlitz (26) zwischen der erwähnten zweiten Einrichtung und einem Abflußrohr (18d) zwischen der Ringkammer (18) und dem Behälter (6) vorhanden ist.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sammeleinrichtung ein Ableitrohr (28) besitzt, das in der Ringkammer (18) angeordnet ist, um das Innere des Abtrenn- bzw. Abscheidekörpers (16) und das zweite Abteil (2H) miteinander zu verbinden, welches Ableitrohrstück (28) ein Umlenkorgan (29) trägt, um einen kalib^rierten Durchlaß zwischen dem Inneren des Körpers (16) und der Kammer (18) zu bilden.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (18) mehrere kreisförmige, zueinander parallele Schlitze (26a... 26n) aufweist.

Der Paten

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