DE676345C

DE676345C - Vapor separation device for circulation boiler

Info

Publication number: DE676345C
Application number: DESCH105507D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-11-03
Filing date: 1934-11-03
Publication date: 1939-06-02

Description

Dampfabscheidevorrichtung für Umlaufkessel Das Abscheiden des Dampfes aus dem in den Verdampferrohren der Umlaufkessel erzeugten Dampfflüssigkeitsgemisch erfolgt bisher üblicherweise in einer Dampfflüssigkeitstroinmel, in welche die Verdampferrohre mit ihren oberen Enden ausmünden. Die Erfindung bezweckt, einen trommellosen Umlaufkessel zu schaffen, bei dem trockener Dampf trotz Fortfall einer Dampfwassertrommel mit ihrer großen Ausdampffläche und ihrem hohen Dampfraum gewonnen wird.Steam separator for circulation boilers Separating the steam from the steam-liquid mixture generated in the evaporator tubes of the circulation boiler hitherto usually takes place in a steam liquid tube into which the evaporator tubes open out with their upper ends. The invention aims to provide a drumless circulation boiler to create with the dry steam despite the omission of a steam water drum their large evaporation area and their high vapor space is obtained.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, den Dampf ohne Mitreißen von Flüssigkeit unmittelbar aus den oberen, etwa waagerecht geführten Teilen der Verdampferrohre, in denen bekanntlich eine Trennung von Dampf und Wasser stattfindet, abzuleiten, wenn hierbei für eine über eine längere Zeit dauernde Abführung des Dampfes gesorgt ist und Störungen der weiterströmenden Flüssigkeit durch Rückstau vermieden sind. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der Dampf aus einem sich am Gemischrohr in Richtung und oberhalb des Strömungsweges der Flüssigkeit erstrekkenden Dampfaufnahmeraum abgeleitet wird und die Strömungsrichtung der hinter der Dampfabscheidestrecke abfließenden Flüssigkeit im wesentlichen derjenigen des der Abscheidestrecke zuströmenden Gemisches entspricht. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Dampfaufnahmeraum durch ein Rohr gebildet, das auf der Abscheidestrecke an das Gemischrohr längsseits angeschlossen ist und mit ihm durch Schlitzöffnungen o. dgl. in offener Verbindung steht. Durch diese Ausführung ist der Bedingung, daß die Abführung des Dampfes aus dem strömenden Gemisch sich über eine längere Zeit erstreckt, besonders gut genügt. Die mit Schlitzöffnungen versehene Trennwand zwischen den beiden Rohren bildet dabei in gewissem Sinne eine Führung für die strömende Flüssigkeit, so daß Wirbelbildungen vermieden sind. Bei dem vielfach stoßweisen Eintreten der Dampfflüssigkeit in die, Abscheidestrecke ist es besonders wichtig, die Vorbedingungen für ein ungehindertes Abströmen der Flüssigkeit zu schaffen, weil Anstau und Wirbel der Flüssigkeit die hauptsächlichen Ursachen für das Mitreißen der Flüssigkeit durch den abziehenden Dampf bilden.The invention is based on the knowledge that it is possible to use the steam without entrainment of liquid directly from the upper, approximately horizontally guided Parts of the evaporator tubes in which, as is known, there is a separation of steam and water takes place, to be diverted if this is for a long-term discharge of the steam is taken care of and disturbances of the onward flowing liquid due to back pressure are avoided. Accordingly, the invention is that the steam from one extending on the mixture pipe in the direction of and above the flow path of the liquid Steam receiving space is derived and the direction of flow behind the vapor separation section outflowing liquid is essentially that of the liquid flowing into the separation section Mixture corresponds. According to an advantageous embodiment of the invention the steam absorption space is formed by a pipe that is connected to the Mixture pipe is connected alongside and with it through slot openings o. is in open communication. This execution is the condition that the discharge of the vapor from the flowing mixture extends over a longer period of time, especially well enough. The dividing wall with slotted openings between the two tubes forms in a certain sense a guide for the flowing liquid, so that Vortex formation is avoided. With the frequent intermittent entry of the steam liquid In the, separation section it is particularly important to meet the preconditions for an unhindered Create leakage of the liquid because the build-up and vortex of the liquid main causes of the liquid being carried away by the withdrawing agent Form steam.

Ein sich in Richtung und oberhalb des Strömungsweges erstreckender Dampfabscheideraum kann im Gemischrohr auch durch eine entsprechende Erweiterung des Rohres auf der Abscheidestrecke geschaffen werden. Die Länge der Abscheidestrecke ist in gewissem Maße abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Dampfflüssigkeit, d. h. also von der Leistung der Verdampfungsheizfläche. Zweckmäßig beträgt die Länge der Abscheidestrecke ein Mehrfaches der lichten Weite des nicht erweiterten Verdampferrohres.One extending towards and above the flow path Vapor separation space can also be expanded in the mixture pipe by means of a corresponding extension of the pipe can be created on the separation section. The length of the separation section depends to a certain extent on the flow velocity of the steam liquid, d. H. thus on the performance of the evaporation heating surface. Appropriate the length of the separation section is a multiple of the clear width of the not extended evaporator tube.

Es ist bereits vorgeschlagen «-orden, ans dein oberen waagerecht verlaufenden Teil der.; V erdampferrohre, in dem eine Trennung v äh. Dampf und Flüssigkeit eintritt, den Dampf getrennt von der weiterströmenden Flüssigkeit abzuleiten. Dabei hat man das Dampfableitungsrohr in den Dampfraum und das Flüssigkeitsrohr in den Flüssigkeitsraum einer Dampfwassertrommel eingeführt. Es hat also die Erkenntnis gefehlt, daß es bei einer geeigneten Ausbildung eines Dampfaufnahmeraumes am Gemischrohr selbst und bei einer über eine gewisse Zeit dauernden Abführung des Dampfes aus der strömenden Flüssigkeit möglich ist, ohne eine solche Dampfwassertrommel auszukommen. Infolgedessen war auch bei der Führung der Rohre keine Rücksicht darauf genommen, ein Mitreißen der Flüssigkeit durch den Dampf infolge Prallwirkung und Rückstau der Flüssigkeit zu vermeiden.It has already been proposed "-order, on the upper level running horizontally Part of.; Evaporator tubes in which a separation v uh. Vapor and liquid enter, to divert the vapor separately from the onward flowing liquid. One has the vapor discharge pipe in the vapor space and the liquid pipe in the liquid space introduced a steam water drum. So there was a lack of knowledge that it with a suitable design of a steam absorption space on the mixture pipe itself and if the steam is removed from the flowing over a certain period of time Liquid is possible without such a steam water drum. Consequently When guiding the pipes, no consideration was given to entrainment of the liquid by the steam as a result of the impact and back pressure of the liquid to avoid.

Bei einem bekannten Wasserrohrkessel erfolgt die Dampfableitung aus einem innerhalb der Kesseltrommel angeordneten, zwischen Steigrohrausmündung und Fallrohr eingesetzten bogenförmigenVerbindungsstück. Dieser Verbindungsbogen verläuft in einer senkrechten Ebene, und die Biegung ist mit so kleinem Halbmesser ausgeführt, daß nicht nur ein hoher Strömungswiderstand auftritt, sondern vor allem ein Anprallen des aus dem Steigrohr hochgeschleuderten Wassers gegen die im wesentlichen senkrechte Wand stattfindet, die sich unmittelbar an den Dampfableitungsstutzen anschließt. Wenn man noch berücksichtigt, daß im Betriebe dauernd Pulsationen auftreten, und zwar sowohl von der Steigrohrseite wie von der Fallrohrseite aus, so ist ersichtlich, daß nicht nur ständig große @.#-asserinengen zusammen mit dem Dampf herausgeschleudert werden, sondern daß infolge der auftretenden Anstauungen der Dampfabfluß zeitweilig überhaupt ganz versperrt ist. Die bekannte Vorrichtung ist deshalb nur in Verbindung mit einer Dampfwassertrommel anwendbar.In a known water tube boiler, the steam is discharged from one arranged within the boiler drum, between the riser mouth and Downpipe inserted arcuate connector. This connecting arc runs in a vertical plane, and the bend is made with such a small radius, that not only a high flow resistance occurs, but above all an impact of the water thrown up from the riser against the essentially vertical Wall takes place, which is directly connected to the steam discharge nozzle. If one also takes into account that pulsations occur continuously in operation, and Although from the riser side as well as from the downpipe side, it can be seen that not only large @. # - small amounts of water are constantly thrown out together with the steam but that as a result of the accumulations that occur, the steam drainage is temporary is completely blocked at all. The known device is therefore only in connection applicable with a steam water drum.

Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, ohne Verwendung einer Dampfwassertrommel unmittelbar aus dem Gemischrohr trockenen Dampf abzuscheiden. Eine solche Vorrichtung hat insbesondere große Bedeutung für die Raum- und Gewichtsersparnis der für Fahrzeuge bestimmten Dampferzeuger.In contrast, the invention makes it possible without the use of a steam water drum to separate dry steam directly from the mixture pipe. Such a device is particularly important for saving space and weight for vehicles certain steam generator.

Auf der Zeichnung sind in den Fig. i bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung zum Teil in Ansicht, zum Teil im ' Längsschnitt dargestellt. Fig. 6 ist ein Querschnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5. Fig. i zeigt das obere Ende eines Steigrohres i, das finit einem großen Bogen 2 in ein unter einem geringen Winkel abwärts ge-:.peigtes gerades Rohrstück 3 übergeht, das durch einen flachen Rohrbogen ,4 mit einem Ballrohr 5 verbunden ist. In der oberen 'Wandung des Rohrstückes 3 sind Löcher oder Schlitze 6 vorgesehen, die in ein an das Rohrstück 3 längsweise angeschlossenes Ableitungsrohr ; einmünden. Zwischen dem Ableitungsrohr 7 und dem Fallrohr 5 ist ein Verbindungsrohr 8 vorgesehen. Durch den mit großer Krümmung ausgeführten Rohrbogen :2 wird das im Steigrohr i hochgetriebene Dampf-Wasser-Gemisch ohne wesentlichen Strömungswiderstand in das flach liegende Rohrstück übergeleitet, in dem es ungehindert Weiterströmen kann. In diesem Rohrstück ist ein verhältnismäßig langer Strömungsweg vorhanden, auf dem durch das längsseits angeschlossene Rohr 7 ein oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegener Dampfraum geschaffen ist, in den der Dampf durch die Öffnungen 6 übertritt. Die Strecke, auf der sich die. Trennung des Dampfes von der weiterströmenden Flüssigkeit vollzieht, ist in der Fig. i durch die Strecke a bezeichnet. Durch das Röhrchen 8 kann Dampf, den etwa das Wasser hinter der Abscheidestrecke noch mitführt, vom oberen Ende des Fallrohres zum Dampfableitungsrohr 7 abströmen. Es wird dadurch verhütet, daß sich infolge der pendelnden Bewegung der Wassersäule, die auch auf der Fallrohrseite auftritt, am oberen Ende des Fallrohres ein Dampfpfropfen ausbildet, der Anlaß zu einem Wasseranstau an der Abscheidestrecke geben und damit den Abscheidevorgang beeinträchtigen könnte. Andererseits kann vom Dampf unter Umständen in das Ableitungsrohr 7 mitgerissenes Wasser oder Niederschlagswasser, das sich aus dem Dampf bildet, durch das Verbindungsrohr 8 in das Fallrohr 5 abfließen.In the drawing, various exemplary embodiments are shown in FIGS the new device partly in view, partly shown in 'longitudinal section. Fig. 6 is a cross section along line VI-VI of Fig. 5. Fig. I shows the upper end of a riser pipe i, which finitely has a large bend 2 in a under a small one Angle downwards ge -: peiges straight pipe section 3 passes through, which passes through a flat Pipe bend 4 is connected to a ball pipe 5. In the upper 'wall of the pipe section 3 holes or slots 6 are provided, which in a lengthwise to the pipe section 3 connected drainage pipe; merge. Between the discharge pipe 7 and the Downpipe 5, a connecting pipe 8 is provided. Because of the large curvature Elbow: 2 the steam-water mixture driven up in the riser pipe i becomes without significant Flow resistance transferred into the flat piece of pipe, in which it is unhindered Can continue to flow. There is a relatively long flow path in this pipe section present, on which through the pipe 7 connected along the side one above the liquid level Located steam space is created into which the steam passes through the openings 6. The route on which the. Separation of the vapor from the flowing liquid is carried out is denoted in Fig. i by the line a. Through the tube 8, steam, which is still carried by the water behind the separation section, can be transferred from the Flow from the upper end of the downpipe to the steam discharge pipe 7. It becomes through it prevents that as a result of the pendulous movement of the water column, which is also on occurs on the downpipe side, a vapor plug forms at the upper end of the downpipe, give rise to a build-up of water in the separation section and thus the separation process could affect. On the other hand, the steam can under certain circumstances enter the discharge pipe 7 entrained water or rainwater that forms from the steam, flow through the connecting pipe 8 into the downpipe 5.

Bei der Ausführungsform der Fig.2 verläuft das Rohrstück 9, in dein sich die Absonderung des Dampfes oder Gases aus dem strömenden Gemisch vollzieht, waagerecht. Um die Absonderung des Dampfes zu begünstigen, ist der Querschnitt des Rohrabschnittes 9 gegenüber dem Querschnitt des Zuflußrohres io und des Abflußrohres 12 erweitert. Der auf der Strecke a in dein Rohrabschnitt 9 abgesonderte Dampf tritt durch Öffnungen 13 in der oberen Rohrwand in ein Ableitungsrohr 1q. über.In the embodiment of FIG. 2, the pipe section 9, in which the vapor or gas is separated from the flowing mixture, runs horizontally. In order to promote the separation of the steam, the cross section of the pipe section 9 is widened compared to the cross section of the inflow pipe and the outflow pipe 12. The steam released into the pipe section 9 on the route a passes through openings 13 in the upper pipe wall into a discharge pipe 1q. above.

Die einzelnen Öffnungen, durch welche der aus der strömenden Flüssigkeit abgeschiedene Dampf aus dem Gemischrohr in das Ableitungsrohr überströmt, können auch durch einen durchlaufenden Schlitz in der oberen M'andung des Gemischrohres ersetzt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 ist der Abschnitt des Rohres, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Zuleitungsrohres io und des Abflußrohres 12 der Flüssigkeit, mit i i bezeichnet. Auf der Strecke a kann sich der Dampf aus dem strömenden Gemisch frei nach dem im oberen Teil des Rohrabschnittes i i vorhandenen Raum absondern und aus diesem Raum in das Ableitungsrohr 15 überströmen.The individual openings through which the flowing liquid separated steam flows over from the mixture pipe into the discharge pipe, can also through a continuous slot in the upper one M'andung des Mixture pipe are replaced. In the embodiment of Figure 3, the section of the pipe, the cross section of which is larger than the cross section of the supply pipe io and the discharge pipe 12 of the liquid, denoted by i i. On the route a, the steam from the flowing mixture can freely according to the in the upper part of the Separate pipe section i i existing space and from this space into the drainage pipe 15 overflow.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4. erfolgt die Absonderung des Dampfes aus dem Flüssigkeitsgemisch auf der Strecke a eines sich an das Zuführungsrohr 16 anschließenden Rohrabschnittes 17 mit erweitertem Querschnitt. Der Abschnitt 17 geht am Ende der Abscheidungsstrecke in ein Rohr 18 über, in das die Flüssigkeit aus dem Abschnitt 17 ohne störenden Richtungswechsel weiterströmt. Der in dem Rohrabschnitt 17 abgeschiedene Dampf wird durch das vom Dampfaufnahmeraum rückwärts abzweigende Rohr ig abgeleitet.In the embodiment of FIG. 4, the vapor is separated out from the liquid mixture on the route a one to the feed pipe 16 subsequent pipe section 17 with an enlarged cross-section. Section 17 passes at the end of the separation section into a pipe 18 into which the liquid flows on from the section 17 without a disturbing change of direction. The one in the pipe section 17 separated steam is branched off backwards from the steam receiving space Pipe ig derived.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Gemischrohre mit einem gemeinsamen, den Dampfaufnahmeraum bildenden rohrförmigen Sammler 23 verbunden sind. Die Abscheidestellen sind gleich ausgebildet, so daß es genügt, die eine zu beschreiben. Das Steigrohr 24 geht an seinem oberen Ende in ein gerades Rohrstück 25 über, das durch einen Rohrbogen 26 mit einem Fallrohr verbunden ist. Das Rohrstück 25 greift mit seiner oberen Wandung in einen in der Wand des Sammelrohres 23 vorgesehenen Schlitz ein. Durch Schweißnähte 28 ist die Verbindung abgedichtet. In der oberen Wandung des Rohrstückes 25 sind Löcher oder Schlitze 29 vorgesehen, die in das Sammelrohr 23 einmünden. Der sich. aus dem strömenden Gemisch auf der Strecke a ausscheidende Dampf kann durch die Schlitze 29 frei in das Sammelrohr 23 übertreten, während die Flüssigkeit außerhalb des Sammlers durch das Rohr 25 und den Rohrbogen 26 zum Fallrohr weiterströmt. In der dargestellten Weise können auch mehr als zwei Steigrohre an einen gemeinsamen Sammler angeschlossen werden. Der Sammler kann beispielsweise als Sammelring ausgebildet sein, in den der Dampf aus schraubenförmigen Steigrohren eines Schlangenrohrkessels abgeschieden wird.5 and 6 show an embodiment in which two mixture pipes connected to a common tubular collector 23 forming the steam receiving space are. The separation points are designed in the same way, so that it is sufficient to close one describe. The riser pipe 24 goes at its upper end into a straight piece of pipe 25, which is connected to a downpipe by a pipe bend 26. The pipe section 25 engages with its upper wall in one provided in the wall of the collecting pipe 23 Slot one. The connection is sealed by weld seams 28. In the upper Wall of the pipe section 25 holes or slots 29 are provided which in the collecting tube 23 merge. Which. exiting from the flowing mixture on route a Steam can freely pass through the slots 29 into the manifold 23, while the Liquid outside the collector through pipe 25 and pipe bend 26 to the downpipe flows on. In the manner shown, more than two riser pipes can also be connected a common collector can be connected. The collector can for example be designed as a collecting ring into which the steam from helical riser pipes a coiled tube boiler is deposited.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Vapor separation device for circulation boilers, their Riser pipes merge into an approximately horizontal mixture pipe part in which a Separation of vapor and liquid enters and from which the vapor is separated from the onward flowing liquid is derived, characterized in that under Elimination of a steam liquid drum, the steam coming out of a mixture pipe in the direction of and above the flow path of the liquid extending vapor receiving space is derived and the flow direction of the downstream of the vapor separation section Liquid essentially that of the mixture flowing into the separation section is equivalent to.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that on the Separation section on the mixture pipe (3) alongside a through slot openings o. Like. Connected with it standing in open connection, the steam dissipating pipe (7) is.

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that in some Clear a connection behind the steam overflow openings of the separation section, z. B. an overflow pipe (8), between the liquid pipe (5) and the vapor discharge pipe (7) is provided.