DE3621615C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibdampfkühler mit Kühlwasserzufüh­ rung und Zerstäubung im Heißdampfmassenstrom mittels Treibdampf.

Die Erfindung geht aus von einem derartigen bekannten Treibdampfküh­ ler, bestehend aus einem Düsenkörper, der mit stromabwärts gerichte­ ten Düsen zentrisch im Heißdampfstrom angeordnet ist, mit einer Kühlwassereinspritzung, die in eine größere Anzahl von kreisförmig angeordneten Kühlwassereinspritzbohrungen aufgeteilt ist, wobei je­ der Kühlwasser-Einspritzbohrung eine in gleicher Weise aufgeteilte Einspritzbohrung für Treibdampf zugeordnet ist und wobei die Kühl­ wasser-Zuführung radiale Kühlwasser-Kanäle aufweist, die in Ein­ spritzbohrungen oder -düsen für Treibdampf münden und die Treibdam­ pfzuführung bildet, der je eine koaxiale Verbindungsbohrung zu jeder der Kühlwasser-Einspritzbohrungen aufweist (US-Zeitschrift "POWER" Januar 1986, S. 13-20 Fig. 9).

Als weiterer Stand der Technik ist zu nennen: Heißdampfkühler zum Einsprühen einer Flüssigkeit in eine gasförmige Strömung mit einem Sprührohr und Einrichtungen zum Anschließen des Sprührohres an eine Hochdruck-Flüssigkeitsquelle bei dem ein Strömungsregler am Eintritt in das Sprührohr und eine Vielzahl von Düsen auf dem Sprührohr vor­ gesehen ist, und daß jede Düse einen feinen Sprühnebel von Flüssig­ keit in den gasförmigen Strom einspritzt, wobei der Sprühnebel ent­ lang einer expandierenden spiralförmigen Bahn aus dem Sprührohr aus­ tritt (DE-OS 27 54 559).

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen Treibdampfkühler der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß eine möglichst opti­ male Vermischung von Kühlwasser und Heißdampf-Massenstrom und damit eine möglichst optimale Kühlung erreicht wird, bei einem Aufbau, der möglichst wirtschaftlich herzustellen ist und insbesondere den Aus­ tausch von Verschleißteilen auf einfache Art und Weise erlaubt, so­ wie weiterhin der Strömung des Heißdampf-Massenstroms einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Treibdampfkühler der gattungsgemä­ ßen Art dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kühlwasser-Kanäle tangential oder mit Achsversetzung in die Einspritzbohrungen für den Treibdampf münden. Dabei sollen zweckmäßig die Treibdampfbohrungen achsversetzt in die Kühlwassereinspritzbohrungen münden und vorzugswei­ se einen geringeren Durchmesser haben. Nach einer vorteilhaften Wei­ terbildung münden die Treibdampfverbindungsbohrungen in einem Winkel von etwa 90° zu den radialen Kühlwasser-Kanälen.

Aufgrund dieser Bauart ist es möglich den Treibdampfkühler im Heiß­ dampf-Massenstrom derart anzuordnen, daß er allseits umströmt wird, also beispielsweise auch im axialen Zentrum einer Rohrleitung anzu­ ordnen ist. Dabei ist die Kühlwasser-Einspritzung und -Zerstäubung stromabwärts gerichtet und die voneinander getrennten Zuleitungen für Kühlwasser und Dampf sind derart anzuordnen, daß sie in Strö­ mungsrichtung hintereinanderliegend einen Strömungswiderstand bil­ den, der so gering wie möglich ist. Es wird dabei eine sehr gute und weitgehend gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers im Heißdampf-Mas­ senstrom erreicht. Um die Verteilung des Kühlwassers im Heißdampf- Massenstrom und die Durchmischung noch weiter zu verbessern, münden die radialen Kühlwasserkanäle tangential oder mit Achsversetzung in die Einspritzbohrungen. Die Treibdampf-Verbindungsbohrungen münden achsversetzt in die Kühlwasser-Einspritzbohrungen und haben vorzu­ gsweise einen geringeren Durchmesser. Die Treibdampf-Verbindungsboh­ rungen münden in einem Winkel von etwa 90 Grad zu den radialen Kühl­ wasserkanälen.

Durch diese Ausbildung der Zusammenführung von Treibdampf und Kühl­ wasser wird erreicht, daß das Kühlwasser aus den Düsen nicht nur in feine Tröpfchen zerteilt austritt, sondern in jeder Düse auch zu­ sätzlich einen Drall erhält, so daß eine noch feinere Zerteilung und Verteilung des Kühlwassers bewirkt wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Ende der Kühlwas­ ser-Zuführung, vorzugsweise als Buchse auswechselbar ausgebildet, mit einer Enderweiterung mit radialem Flansch und äußerem, axialen Flansch versehen, wobei in diese Enderweiterung eine Düsenplatte eingesetzt ist, die auf ihrer Innenseite mit den radialen Kanälen und an deren Ende, nahe dem Außenrand mit mindestens einer kreisför­ mig angeordneten Lochreihe versehen ist, die die Einspritzbohrungen bildet. In dem radialen Flansch, der vorzugsweise eine Begrenzung des Treibdampf-Ringkanals bildet, sind die Treibdampf-Verbindungs­ bohrungen angeordnet.

Durch diese Ausbildung des Treibdampfkühlers wird eine recht ge­ drängte und kompakte Bauart erreicht, die aus verhältnismäßig ein­ fach herzustellenden einzelnen Teilen besteht und bei der diese ein­ zelnen Teile ebenfalls sehr einfach und schnell auszuwechseln sind, falls Verschleiß eingetreten ist oder eine Änderung der Düsenform bzw. Vermischung von Treibdampf und Kühlwasser erwünscht ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Düsenplatte in eine mittlere Platte und einen dicht umgebenden Ring unterteilt. Dabei sind sowohl in der Platte, im Randbereich, als auch im Ring Kühlwas­ ser-Einspritzbohrungen kreisförmig angeordnet, denen radiale Zufüh­ rungskanäle und Treibdampf-Verbindungsbohrungen zugeordnet sind, wo­ bei Platte und Ring gegeneinander verdrehbar sind.

Mit dieser weitergebildeten Ausführungsform ist es möglich, bei­ spielsweise einen Treibdampfkühler für besonders weite Querschnitte darzustellen, es können damit auch besondere Betriebsverhältnisse berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine sehr starke Kühlwir­ kung in einem einzigen Schritt o. dgl.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Achsschnitt durch den Dampfkühler nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Düsenkopf;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Leitung eines Heißdampf- Massenstroms mit darin angeordneten Treibdampfkühlern.

In einem Gehäuse 1, dessen Außenform vorzugsweise aerodynamisch aus­ gebildet ist, mündet eine Kühlwasserleitung 2, die in geringem Ab­ stand von einem Schutzrohr 3 umgeben sein kann. Die Kühlwasserlei­ tung 2 hat eine seitliche Öffnung 4, die in eine im Gehäuse 1 zen­ tral angeordnete rohrförmige Buchse 5 mündet. Das Gehäuse 1 ist an seinem stromabwärts gerichteten Ende mit einer Öffnung versehen, die wesentlich weiter ist als die Buchse 5. Auf der Innenseite dieser Öffnung ist ein Innengewinde 6 angeordnet. Die Buchse 5 ist zu ihrem Ende hin trompetenförmig erweitert und mit einem Außengewinde verse­ hen, das in das Innengewinde 6 einschraubbar ist. Hierzu bildet die Buchse 5 an ihrem Ende einen radialen Flansch 7, an dessen Außenrand ein axialer Flansch 8 anschließt. Der axiale Flansch 8 trägt auf seiner Außenseite das in das Innengewinde 6 eingreifende Gewinde.

Stromabwärts von der Kühlwasserleitung 2 ist das Gehäuse 1 an eine Dampfzuführung 9 angeschlossen. Diese Dampfzuführung 9 mündet in eine Erweiterung der Bohrung für die Buchse 5 in dem Gehäuse. Diese Erweiterung der Bohrung bildet nach Einsatz der Buchse 5 einen Ring­ kanal 10 um die Buchse 5 herum.

Der radiale Flansch 7 der Buchse 5 ist mit etwa koaxialen Verbindungsboh­ rungen 11 versehen.

In ein am axialen Flansch 8 der Buchse 5 angeordnetes Innengewinde 12 ist eine Düsenplatte 13 eingeschraubt. Diese Düsenplatte 13 weist an ihrer Innenseite Trennwände auf, so daß etwa radial verlaufende Kanäle 14 ausgebildet sind, die in Einspritzbohrungen 15 der Düsen­ platte 13 münden. Diese Einspritzbohrungen 15 sind an der Düsenplat­ te 13 in gleichen Abständen voneinander auf einem Kreis angeordnet. Die koaxialen Verbindungsbohrungen 11 in dem radialen Flansch 7 der Buchse 5 haben einen etwas geringeren Durchmesser als die Einspritzbohrungen 15 in der Düsenplatte 13 und sie münden exzentrisch in die Bohrungen 15, vor­ zugsweise in der Form, daß die Bohrungen 11 mit einem Bereich ihrer Peripherie an der Außenseite der Bohrungen 15 anliegen. Die radialen Kanäle 14 in der Düsenplatte sind derart angeordnet, daß sie tangen­ tial oder mit Achsversetzung in die Bohrungen 15 münden.

Es ist erkennbar, daß auf diese Weise das durch die Buchse 5 zuge­ führte Kühlwasser über die Kanäle 14 den Einspritzbohrungen 15 in der Düsenplatte 13 zugeführt wird und innerhalb der Bohrungen 15 da­ her einem Drall unterworfen ist. Das Kühlwasser wird hier von einem über den Ringkanal 10 durch die exzentrisch angeordneten Bohrungen 11 hindurchtretenden Dampfstrahl beschleunigt und in wirbelnde Dre­ hung versetzt aus den Bohrungen 15, die damit als Düsen wirken, aus­ getrieben, wobei das Kühlwasser schon innerhalb der Bohrungen 15 durch den Dampfstrahl zerteilt wird und nach Verlassen der Bohrungen bzw. Düsen 15 aufgrund der Vermischung mit dem Dampf und aufgrund des ihm zugeteilten Dralls in kleinste Tröpfchen zerrissen und weit verteilt wird. Es ergibt sich ein sehr weiter Sprühkegel aus den einzelnen Düsen, so daß sich das sehr fein verteilte Kühlwasser in einem großen Querschnitt in dem Heißdampf-Massenstrom verteilt und diesen kühlt.

Die Kühlwasserströmung ist mit Pfeilen mit K gekennzeichnet und die Dampfströmung ist mit Pfeilen mit dem Großbuchstaben D gekennzeich­ net.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bohrungen 15 oder Düsen für das Einspritzen des Kühlwassers mittels Treibdampf in den Heißdampf-Massenstrom achsparallel zur Achse des Treibdampfküh­ lers und damit auch achsparallel zur Leitungsführung des Heißdampf- Massenstroms angeordnet. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wer­ den die Bohrungen 15 in der Düsenplatte 13 derart angeordnet, daß sie im Winkel schräg nach außen geneigt sind unter Beibehaltung sämtlicher anderer Verhältnisse, wie tangentialer Einmündung der Ka­ näle 14 für das Kühlwasser und exzentrischer Einmündung der Bohrun­ gen 11 für den Treibdampf. Dadurch wird erreicht, daß ein wesentlich größerer Teil der Sprühkegel der einzelnen Düsen 15 unmittelbar in den vorbeistreichenden Heißdampf-Massenstrom eingeleitet wird.

Mach einer weiteren Ausführungsform, die hier ebenfalls nicht darge­ stellt ist, ist die Düsenplatte unterteilt in eine zentrische Plat­ te, die etwa in gleicher Weise ausgebildet ist wie die dargestellte Düsenplatte 13 sowie in einen zwischen der Platte 13 und dem axialen Flansch angeordneten Ring. Platte und Ring können gegeneinander drehbar sein. In dem Ring, der die Platte umgibt, sind weitere Ein­ spritzbohrungen auf einem Kreis angeordnet, für die entsprechende zusätzliche Zuführungskanäle 14 für Kühlwasser in der Platte ange­ ordnet sein können, die zwischen den Einspritzbohrungen 15 in der Platte zu dem Ring hin verlaufen und dort in die entsprechenden Bohrungen tan­ gential einmünden. Bei dieser Bauart ist in dem radialen Flansch 12 der Buchse 5 eine entsprechend größere Anzahl von Verbindungsbohrungen 11 für den Treibdampf vorgesehen, die in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind und von denen jede in eine Einspritzbohrung 15 in der Platte bzw. in den die Platte umgebenden Ring mündet, so daß eine wesentlich größere Anzahl von gegebenenfalls kleineren Sprühdü­ sen für das Kühlwasser vorhanden ist. Dabei können die Verbindungsboh­ rungen in der Platte einerseits und die Einspritzbohrungen in dem die Platte umgebenden Ring andererseits verschiedene Winkelstellun­ gen nach außen haben, so daß die Sprühkegel aus den einzelnen Düsen sich möglichst wenig überdecken und in möglichst weitem Umfang in den vorbeiströmenden Heißdampf-Massenstrom gerichtet sind.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie ein Treibdampfkühler der vorbeschriebe­ nen Art in die Leitung 16 des Heißdampf-Massenstroms, der mit dem Pfeil DM angedeutet ist, eingebaut ist. Es sind hier die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet. Es ist erkennbar, daß der Treibdampfkühler zentrisch in der Leitung 16 des Heißdampf-Massen­ stroms angeordnet ist. Vorteilhaft kann es sein, mehrere derartige Treibdampfkühler im Heißdampf-Massenstrom DM hintereinander anzuord­ nen, wie das in Fig. 3 gezeigt ist, wobei jeweils der Treibdam­ pfkühler, der stromaufwärts liegt, kleiner ausgebildet ist und eine geringere Kühlwassermenge einspritzt, als der darauf folgende Treib­ dampfkühler. Die beiden Zuleitungen 2 und 9 zu dem Treibdampfkühler sind in Strömungsrichtung (Pfeil DM) hintereinander angeordnet und sie können auch mit einem aerodynamisch geformten Mantel gemeinsam verkleidet sein, so daß sie einen geringeren Strömungswiderstand bilden.

Claims (7)

1. Treibdampfkühler mit Kühlwasserzuführung und Zerstäubung im Heißdampfmassenstrom mittels Treibdampf, bestehend aus einem Düsenkörper, der mit stromabwärts gerichteten Düsen zentrisch im Heißdampfstrom angeordnet ist, mit einer Kühlwassereinspritzung, die in eine größere Anzahl von kreisförmig angeordneten Kühlwasser-Einspritzbohrungen aufgeteilt ist, wobei jeder Kühlwasser-Einspritzbohrung eine in gleicher Weise aufgeteilte Einspritzbohrung für Treibdampf zugeordnet ist und wobei die Kühlwasser-Zufüh­ rung radiale Kühlwasser-Kanäle aufweist, die in Einspritz­ bohrungen oder -düsen für Treibdampf münden und die Treib­ dampfzuführung einen Ringkanal um das Ende der Kühlwasser- Zuführung bildet, der je eine koaxiale Verbindungsbohrung zu jeder der Kühlwasser-Einspritzbohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kühlwasser-Kanäle (14) tangential oder mit Achsversetzung in die Einspritz­ bohrungen (15) für den Treibdampf münden.

2. Treibdampfkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdampfverbindungsbohrungen (11) achsversetzt in die Kühlwasser-Einspritzbohrungen (15) münden und vorzugsweise ei­ nen geringeren Durchmesser haben.

3. Treibdampfkühler nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdampfverbindungsbohrungen (11) in einem Winkel von etwa 90° zu den radialen Kühlwasser-Kanälen (14) münden.

4. Treibdampfkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kühlwasser-Zuführung, vorzugsweise als Buchse (5) auswechselbar ausgebildet, mit einer Enderwei­ terung mit radialem Flansch (7) und äußerem axialen Flansch (8) versehen ist, wobei in diese Enderweiterung eine Düsen­ platte (13) eingesetzt ist, die auf ihrer Innenseite mit den radialen Kanälen (14) und deren Ende, nahe dem Außenrand mit mindestens einer im Kreis angeordneten Lochreihe versehen ist, die die Einspritzbohrungen (15) bildet.

5. Treibdampfkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem radialen Flansch (7), der vorzugsweise eine Begrenzung des Treibdampf-Ringkanals (10) bildet, die Treibdampf-Verbin­ dungsbohrungen (11) angeordnet sind.

6. Treibdampfkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (13) in eine mittlere Platte und einen dicht umgebenden Ring unterteilt ist.

7. Treibdampfkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Platte (13) im Randbereich, als auch im Ring Kühlwasser-Einspritzbohrungen (15) kreisförmig angeordnet sind, denen radiale Zuführungskanäle (14) und Treibdampf-Ver­ bindungsbohrungen (11) zugeordnet sind, wobei Platte und Ring gegeneinander verdrehbar sind.