DE2823942B1 - Fluessigkeitsabscheider - Google Patents

Description

• In Fig. list eine Rohrleitung 1 mit kreisförmigem Querschnitt mit einer Rohrleitung 2 mit kreisförmigem Querschnitt durch einen 90°-Rohrknick verbunden. Im geknickten Rohrbereich 3 sind Hohlschaufeln 4 angeordnet, die die aerodynamischen Bedingungen für den Abfluß der durch die Rohrleitungen geführten Flüssigkeit verbessern sollen. Es handelt sich z. B. um Naßdampf in einer Dampfturbinenanlage auf seinem Weg vom Hochdruck- zum Niederdruckgehäuse.
• In Fig. 2 sieht man nur einen Teil des Rohrbereichs 3 mit einem Kanal 5 zwischen zwei Hohlschaufeln 4. Die Hohlschaufeln 4 enthalten einen inneren Hohlraum 6, der durch Längsschlitze 7, die senkrecht zur von den Achsen der Leitungen 1 und 2 gebildeten Ebene liegen, mit dem Kanal 5 verbunden ist. Die Fig. 3, die einen Schlitz entlang 111-111 aus Fig. 2 darstellt, zeigt einen Schlitz 7. In einem Kanal 5 ist der Weg des Trockendampfs durch eine unterbrochene Linie 8 dargestellt, die im wesentlichen durch Krümmung des Kanals folgt, während die flüssige Phase geradlinig bis zum Kontakt mit der konkaven Wand 9 der Hohlschaufel 4 fließt; dieser Weg wird durch eine Linie 10 dargestellt. Die flüssige Phase hat die Form einer Flüssigkeitsschicht 11, die eine große kinetische Energie behält, die für jeden Tropfen der tangentiellen Komponente bei der Berührung mit der konkaven Wand entspricht. Diese kinetische Energie bewirkt einen guten Abfluß der Flüssigkeit durch die Schlitze 7 in den Hohlraum 6. Wie Fig. 3 zeigt, können die Schlitze 7 richtungsgebende Lamellen 12 aufweisen, die den Weg der flüssigen Phase für ihren Abfluß in die gewünschte Richtung ändern. Außerdem können die Hohlschaufeln 4 im Innern des Hohlraums 6 Füh- rungsstreben 13 aufweisen, die die Flüssigkeit zu einem Auffangbehälter 14 (siehe Fig. 4) leiten. Die Führungsstreben 13 dienen auch als mechanische Verstärkung für die Hohlschaufeln.
• Die aerodynamischen Strömungsgesetze schaffen einen Überdruck in der Nähe der konkaven Oberfläche 9 der Hohlschaufeln 4, was den gewünschten Abfluß der flüssigen Phase verstärkt, ohne daß im Hohlraum 6 ein Unterdruck hergestellt werden muß. Die teilweise Verdunstung der Flüssigkeit, wie sie bei dem bekannten Abscheider beobachtet wurde, findet hier also nicht statt.
• Fig. 4 ist ein Schnitt entlang IV-IV aus Fig. I und zeigt den ellipsenförmigen Querschnitt des geknickten Rohrstücks 3 und den Auffangbehälter 14 für die aus den Hohlräumen 6 der Hohlschaufeln 4 kommenden flüssigen Phase. Wie diese Figur zeigt, besteht das Rohrstück 3 aus zwei durch eine Zwischenwand 15 getrennte Hälften. Die Rohrschaufeln 4 bestehen dann aus zwei Halbschaufeln und der Hohlraum 6 öffnet sich am äußeren Ende jeder Halbschaufel in einen Raum 16 zwischen dem Auffangbehälter 14 und dem Rohrstück 3. Diese Zwischenwand 15 hat nur eine technische Bedeutung und könnte weggelassen werden; in diesem Fall bestünden die Hohlschaufeln 4 aus einem Stück.
• Fig. 5 zeigt einen Teil einer Schaufel in einer Variante zu Fig. 2. Die konkave Wand 9 ist oberhalb des Schlitzes 7 mit einer Rinnenstruktur 17 versehen, die im Querschnitt in Fig. 6 zu sehen ist. Diese Struktur verbessert weiter die Abscheidebedingungen für die Flüssigkeit.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Flüssigkeitsabscheider, mit einem ein Gas-Flüssigkeitsgemisch führenden geknickten Rohrstück und mit im Knickbereich angeordneten konkaven Hohlschaufeln, die Wandöffnungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschaufeln (4) mindestens eine Wandöffnung (7) im konkaven Bereich aufweisen, und zwar so, daß die Öffnung von der stromaufwärts benachbarten Schaufel strömungsmäßig nicht verdeckt wird.
2. 2. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandöffnungen (7) in Form von Längsschlitzen senkrecht zur von den Achsen der beiden durch das Knie verbundenen Rohrleitungen gebildeten Ebene in die konkave Wand der Hohlschaufeln eingearbeitet sind.
3. 3. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Schlitze richtungsgebende Lamellen (12) angeordnet sind.
4. 4. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlraum (6) der Hohlschaufeln (4) mindestens an einer Stirnseite der Schaufel einen Auslaß aufweist.
5. 5. Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlraums Verstärkungs-und Führungsstreben (13) für die Flüssigkeit angeordnet sind.
6. 6. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche (9) der Hohlschaufeln Rinnen (17) aufweist, die zu den Schlitzen führen.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsabscheider mit einem ein Gas-Flüssigkeitsgemisch führenden geknickten Rohrstück und mit im Knickbereich angeordneten konkaven Hohlschaufeln, die Wandöffnungen aufweisen.

   Eine solche Vorrichtung wird insbesondere bei einer Dampfturbine in den zu den Niederdruckstufen führenden Leitungen verwendet.

   Wenn in diesen Leitungen das Arbeitsmittel sich im Naßdampf-Zustand befindet, ergibt sich durch die Erosion der konkaven Wand der Hohlschaufeln im Knickbereich eine Dampfabscheidung, indem der Trockendampfteil in Richtung des Verlaufs der Hohlschaufeln abgelenkt wird und die Tröpfchen des Naßdampfteils sich ziemlich geradlinig bewegen, bis sie mit einer Wand der Hoh,"rchaufeln in Berührung kommen, wo sie dann einen flüssigen Film bilden.

   Bei der Beförderung eines Flüssigkeits-Gasgemischs durch Rohrleitungen oder der Verwendung in einer Turbine bringt das Vorhandensein der flüssigen Phase Nachteile in Form von Erosion und Korrosion mit sich, und es ist folglich vorteilhaft, die flüssige von der gasförmigen Phase zu trennen und sie aus den Bereichen zu entfernen, in denen sie schadet.

   Ein Flüssigkeitsabscheider ermöglicht es, mit großer Geschwindigkeit die flüssige Phase von der gas- förmigen Phase zu trennen und die flüssige Phase zu entfernen, wodurch man hinter dem Rohrknick den Feuchtwert des Arbeitsmittels verringert und so die Korrosionswirkung der verbleibenden flüssigen Phase auf die stromabwärts liegenden Rohrleitungen herabsetzt, welche dann aus weniger empfindlichem Material hergestellt werden können.

   In einer bekannten Vorrichtung, wie sie in der GB-PS 1 348 beschrieben ist, hat jede Hohlschaufel eine Öffnung in der Nähe ihres hinteren Endes an der konkaven Schaufelfläche.

   In der bekannten Vorrichtung sind die Hohlschaufein auf einem Behälter angebracht, der mit einer Niederdruckzone der Anlage verbunden ist. So wird der Film, der sich auf der Innenseite der Hohlschaufel bildet, von der in dieser angebrachten Öffnung abgesogen.

   Da die Öffnung sich am hinteren Ende der Hohlschaufel befindet, das von der vorhergehenden Schaufel verdeckt wird, erreichen die Wassertröpfchen niemals direkt diese Öffnung.

   Aufgrund des Vorhandenseins der Niederdruckzone hat die flüssige Phase jedoch die Tendenz, teilweise in den Ablaufrohren zu verdunsten, so daß der Ablauf behindert wird.

   Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider gemäß Anspruch 1 vermeidet diesen Nachteil.

   Im erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheider kommt die flüssige Phase nicht durch Ansaugen durch eine Niederdruckzone in die Hohlschaufeln, sondern aufgrund dreier Faktoren, nämlich wegen a) der verbleibenden kinetischen Energie der mittleren Geschwindigkeit der flüssigen Phase parallel zur Wand. Diese mittlere Geschwindigkeit kann hoch sein, wenn der Aufprallwinkel der Tropfen auf die Hohlschaufeln gering ist; um dies zu erreichen, muß nur der Abscheider geeignet geformt sein.

   b) des Überdrucks, der auf die konkave Seite der Hohlschaufel in bezug auf den mittleren Druck des Arbeitsmittels im Knickbereich herrscht.

   Dieser Überdruck, verbunden mit der mittleren Geschwindigkeit der Flüssigkeit, ermöglicht einen sehr guten Abfluß der Flüssigkeit durch die Öffnungen in der Wand der Hohlschaufeln, die mit dem Innenraum der Hohlschaufel in Verbindung stehen.

   c) der Verwendung der gesamten kinetischen Energie der Tröpfchen, die auf ihrem Weg direkt auf die Schlitze fallen.

   Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

   Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Hilfe von fünf Figuren näher erläutert.

   Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeitsabscheider nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab im Teilschnitt zwei Hohlschaufeln des Abscheiders aus Fig. 1; Fig. 3 ist ein Schnitt entlang Linie III-III aus Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schnitt entlang IV-IV in vergrößertem Maßstab aus Fig. 1; Fig. 5 ist eine Variante einer Hohlschaufel ähnlich der aus Fig. 2 im Teilschnitt; Fig. 6 ist ein Schnitt entlang Vl-Vl aus Fig. 5.