CH423820A - Dampfentspanner für Niederdruck-Umleiteinrichtungen in Dampfkraftanlagen - Google Patents

Description

      Dampfentspanner        für        Niederdruck-Umleiteinrichtungen        in    Dampfkraftanlagen    Die     Erfindung        betrifft    einen     Dampfentspanner    für       Niederdruck-Umleiteinrichtung    in     Dampfkraftanla-          gen,    bei der der Dampf unter Umgehung einer Kraft  anlage entspannt und gekühlt und schliesslich in einen  Kondensator geleitet wird.  



       Dampfkraftanlagen    werden heute in den meisten  Fällen mit einer Einrichtung versehen, die es ermög  licht, den vom Dampferzeuger kommenden Dampf  am     Krafterzeugungsaggregat,    z. B. einer Turbine oder  Turbinengruppe vorbei in das dahinter     liegende     System, etwa einen Kondensator oder ein Gegen  drucknetz zu leiten. Aufgabe derartiger Einrichtungen  ist es, die sonst im     Krafterzeugungsaggregat    dem  Dampf entzogene Energie so zu     vernichten,        dass    der  gleiche Endzustand des Dampfes erreicht wird, was  im Hinblick auf die     Dimensionierung    der nachfolgen  den Einrichtung     erforderlich    ist.  



  Einrichtungen der genannten Art bestehen grund  sätzlich aus einem Regelventil und einem Dampf  umformer. Eine     Niederdruck-Umleiteinrichtung    mün  det normalerweise in einen Kondensator. Die Ent  spannung auf den sehr niedrigen Druck und die  meistens sehr weitgehende Kühlung machen     Dampf-          entspanner    erforderlich, die sich weitgehend von an  deren Dampfumformern unterscheiden und eine be  sondere Gruppe darstellen.  



  Es sind verschiedene Bauarten für     Dampfentspan-          ner        in        Niederdruck-Umleiteinrichtungen        bekannt.    Sie  lassen sich wiederum in zwei     Gruppen    mit folgenden  typischen Merkmalen aufteilen:  1. Bei den Bauarten der ersten Gruppe sind Ent  spannung und Kühlung voneinander getrennt. In den  Kühlern wird feinversprühtes Wasser mit relativ lang  sam strömendem Dampf vermischt.  



  2. Das Hauptmerkmal der zweiten Gruppe ist die  kombinierte Kühlung und Entspannung. In einer der    Entspannungsstufen wird in den mit     überschallge-          schwindigkeit    strömenden     Dampfstrahl    grob verteil  tes Wasser     eingespritzt,    das sich in der anschliessen  den     Verwirbelungszone    mit dem Dampf     vermischt     und diesen     kühlt.    Gleichzeitig mit der Abkühlung  wird auch eine Entspannung durchgeführt.  



  Die     Vorrichtungen    der ersten Gruppe haben den  Nachteil, dass die Kühler verhältnismässig     grosse    Ab  messungen haben. Ausserdem sind     aufwendige    und  schlecht regelbare     Sprüheinrichtungen    erforderlich.  



  Bei den bekannten Ausführungsformen der zwei  ten Gruppe     konnte    eine enge Verbindung von     Heiss-          dampf    und Wasser führenden Teilen bisher nicht ver  mieden werden, was häufig zu Schäden     geführt    hat,  da infolge des hohen Temperaturgradienten in den  einander     berührenden    Teilen     starke    mechanische  Spannungen auftreten.  



  Die Schwierigkeiten der zuletzt     genannten    Art  treten aber in mehr oder weniger grossem Masse bei  allen bekannten     Vorrichtungen    auf,     gleichgültig    zu  welcher der vorerwähnten Gruppen sie gehören.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu  vermeiden.     Hierzu    wird ein     Dampfentspanner        für          Niederdruck-Umleiteinrichtungen    in Dampfkraftanla  gen vorgeschlagen, der aus einer ersten Stufe zum       Kühlen    und Entspannen des Dampfes mit einer Ent  spannungsdüse und einer Vorrichtung zum Einsprit  zen von Wasser     in    den Heissdampf besteht sowie einer  dieser Stufe nachgeschalteten weiteren Stufe zum rest  lichen Entspannen des Dampfes.

   Die Vorrichtung ist       erfindungsgemäss    dadurch gekennzeichnet, dass zwi  schen den Heissdampf führenden Teilen der ersten  Stufe und den Wasser führenden Teilen der Einspritz  vorrichtung ein     wärmedämmendes    und dehnungsaus  gleichendes Zwischenglied angeordnet ist. Dieses Zwi  schenglied besteht gemäss einer bevorzugten Ausfüh-           rungsform    des     Erfindungsgegenstandes    aus     einem     dünnwandigen Rohr, welches die Düse und das End  stück des     Heissdampfrohres        umfasst.     



  Die     Dampfentspannungsdüse        wird    bei der erfin  dungsgemässen     Vorrichtung        vorteilhafterweise    als  dünnwandige     Kegelstumpfdüse    ausgeführt,     wie    dies  auch     in    anderen Vorrichtungen bekannt ist.  



  Um     die        Erfindung    näher zu     erläutern,        wird    auf  die     beiliegende    Zeichnung verwiesen, in der der Er  findungsgegenstand beispielsweise     wiedergegeben    ist.  Es stellen dar:       Fig.    1 einen Querschnitt durch die     erfindungs-          gemässe        Vorrichtung;          Fig.    2     einen        Ausschnitt    aus     Fig.    1 in grösserem       Massstab.     



  Der zu     entspannende    und zu kühlende Dampf       strömt    durch das     Heissdampfrohr    1 in     die        Vorrich-          tung    ein. Am Ende dieses Rohres befindet sich die       Dampfentspannungsdüse    2, die vorzugsweise die  Form einer     dünnwandigen        Kegelstumpfdüse    hat. Es  hat sich als     vorteilhaft    erwiesen, wenn der vordere  Rand 3 der Düse 2 in     radialer    und/oder axialer Rich  tung gewellt ist.

   Hierdurch entsteht eine grössere       Strahloberfläche    als bei glattem Rand,     wodurch    sich  eine bessere     Durchmischung    von Dampf und einge  spritztem Wasser ergibt.  



  Im Endbereich der     Dampfentspannungsdüse    2 ist  eine Vorrichtung 4 zum Einspritzen von Wasser in  den Dampfstrahl     angeordnet.    Diese Vorrichtung be  steht     in    bekannter Weise aus einem Ringkanal 5,  durch den das Wasser     zugeführt    und     gleichmässig    um  den     Umfang    verteilt     wird.    Aus dem     Ringkanal    5 tritt  das Wasser in den     Ringspalt    6 und von dort in eine       in        Richtung    des     Dampfaustrittes    weisende     Ringdüse7.     



  Beim     Zusammentreffen        des    aus der Ringdüse 7  austretenden     Wassers    mit dem mit     überschallge-          schwindigkeit    strömenden Dampf tritt eine     innige          Durchmischung    ein sowie eine starke Abkühlung des  Dampfes, die jedoch infolge der Verdampfung des       eingespritzten    Wassers mit starker Volumenexpansion  verbunden ist.

   Der auf diese Weise gekühlte     und    vor  entspannte Dampf tritt in die zweite Stufe der Vor  richtung ein, welche aus einem Rohr 8 besteht, das  über seinen gesamten Umfang und seine gesamte  Länge     mit        Dampfdurchtrittsöffnungen    9     ausgestattet     ist. Um die bei der     Erwärmung    des Rohres 8 auf  tretende     Längsdehnung        aufzufangen,    ist das Rohr an  seinem Ende 10 so gelagert, dass es sich in axialer  Richtung verschieben     kann.     



  Der durch die     Dampfaustrittsöffnungen    9 austre  tende Dampf gelangt in den     Sammelraum    11 und       wird    von     dort    über nicht dargestellte Öffnungen     ab-          geführt.     



       Erfindungsgemäss    ist nun zwischen den     Heiss-          dampf    führenden Teilen 1; 2 und den Kaltwasser füh  renden Teilen 5; 6; 7     ein        wärmedämmendes    und deh  nungsausgleichendes     Zwischenglied    12 angeordnet,  welches     im    dargestellten     Ausführungsbeispiel    die       Form    eines     dünnwandigen    Rohres 13     aufweist,

      wel-         ches        durch    eine Schweissstelle 14     mit    dem Heiss  dampfrohr 1 verbunden ist und an dessen     entgegen-          gesetzten    Ende die     Einspritzvorrichtung    4 befestigt ist.  



  Das     Heissdampfrohr    1 dehnt sich bei der Durch  strömung mit Dampf stärker als der kalt bleibende       Flansch    15 aus, ein Umstand, dem dadurch     Rechnung     getragen ist,     dass    das     Zwischenglied    12 aus einem  elastischen     Werkstoff,    etwa     dünnwandigem    Stahl be  steht.

   Der hohe     Wärmewiderstand    des dünnwandigen  Rohres 13 und die guten     Wärmeabführungsmöglich-          keiten    an Aussen- und Innenseite verhindern     eine    nen  nenswerte Wärmedurchleitung     zur        Einspritzvorrich-          tung    4.  



  Das in der Zeichnung     dargestellte        Ausführungs-          beispiel        lässt    erkennen,     dass    die gesamte     Einspritzvor-          richtung        sowie    der über einen Steg 16 mit dieser ver  bundene Sammelraum 11     mitsamt    dem Rohr 8 letzt  lich von dem     Zwischenglied    12 getragen wird.

   Zwar  wird in der Praxis durch entsprechende Abstützungen       dafür    gesorgt, dass die     Gewichte,    bzw. die durch diese  bedingten     Kräfte    abgefangen werden.     Immerhin    kann  der     Fall    eintreten,

   dass durch besondere Belastungen  oder auch durch Schwingungen eine dauernde oder  auch vorübergehende     Berührung        zwischen    der       Dampfentspannungsdüse    2 und der     Innenfläche    der       Einspritzvorrichtung    5     eintritt.    Um in einem solchen       Fall    die     Berührungsfläche    zwischen den     genannten     Teilen und damit den Wärmeübergang möglichst ge  ring zu halten, wird in weiterer Ausgestaltung der Er  findung vorgeschlagen, dass die     Einspritzvorrichtung     4 an denjenigen Teilen,

   die die     Dampfentspannungs-          düse    im     geringsten    radialen Abstand umgeben, Nuten  oder     Rillen    angebracht sind. Dieser     Massnahme    kann       im        Berührungsfalle    erhebliche Bedeutung     zukommen,     da eine zu starke Erwärmung der     Einspritzvorrich-          tung    zu grossen     Wärmespannungen    und unter Um  ständen     zur    Zerstörung derselben führen     kann.     



  Infolge des neuen     Aufbaus    der Gesamtvorrichtung       ergibt    sich weiter noch der Vorteil, dass die gesamte  Vorrichtung, also die     Dampfentspannungsdüse    2, die       Einspritzvorrichtung    5     und    das Rohr 8 bzw. der       Sammelraum    11 mit     nur    einem einzigen Flansch     zu-          sammengehalten    wird.

   Dieser Flansch ist selbst ein       Teil    der     Einspritzvorrichtung    5 und ist in der Zeich  nung mit 15 dargestellt.     Hierdurch    ist die Vorrich  tung leicht zu demontieren, was im Störungsfalle von  besonderer Bedeutung ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Dampfentspanner für Niederdruck-Umleiteinrich- tungen in Dampfkraftanlagen, bestehend aus einer er sten Stufe zum Kühlen und Entspannen des Dampfes mit einer Entspannungsdüse und einer Vorrichtungzum Einspritzen vonWasser in denHeissdampf sowie einer dieser Stufe nachgeschalteten Stufe zum restlichen Ent spannen des Dampfes, dadurch gekennzeichnet,

   dass zwischen den Heissdampf führenden Teilen (1; 2) der ersten Stufe und den Wasser führenden Teilen (5; 6; 7) der Einspritzvorrichtung (4) ein wärmedämmendes und dehnungsausgleichendes Zwischenglied (12) an geordnet ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Dampfentspanner nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende und dehnungsausgleichende Zwischenglied (12) ein die Düse (2) und das Endstück des Heissdampfrohres (1) umfassendes dünnwandiges Rohr (13) ist.

   2. Dampfentspanner nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Dampfentspannungs- düse (2) eine dünnwandige Kegelstumpfdüse ist. 3. Dampfentspanner nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Rand (3) der Dampf- entspannungsdüse (2) in radialer und/oder axialer Richtung gewellt ist.

   4. Dampfentspanner nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung (4) an denjenigen Teilen, die die Dampfentspannungs- düse in geringstem radialem Abstand umgeben, Nuten oder Rillen aufweist. 5. Dampfentspanner nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (12), die Einspritzvorrichtung (4) und das Teil (8; 11) zum restlichen Entspannen des Dampfes durch einen ein zigen Flansch<B>(15)</B> lösbar miteinander verbunden sind.