DE3621615A1 - Treibdampfkuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Treibdampfkühler mit Kühl­ wasserzuführung und Zerstäubung im Heißdampfmassenstrom mittels Treibdampfes aus einem Düsenkörper, der mit stromabwärts ge­ richteten Düsen im wesentlichen zentrisch im Heißdampfstrom an­ geordnet ist, wobei sowohl der Kühlwasser- als auch der Treib­ dampf-Zuführung ein Absperr- oder Regelventil vorgeschaltet ist.

Es sind Düsen für Treibdampfkühler bekannt mit Wasserdampf-Zer­ stäubung zur Kühlung von Heißdampf, aus deren Düsenkopf Kühlwas­ ser und Zerstäuberdampf unter einem Winkel gemeinsam austreten und bei denen in dem Düsenkopf jeweils mehrere getrennte Bohrun­ gen für das Kühlwasser und den Zerstäuberdampf angeordnet sind, die jeweils paarweise zusammentreffen und jeweils in gemeinsamen Austrittsbohrung enden (DE-PS 28 10 771). Derartige bekannte Düsen sind mit ihrem Gehäuse quer zum Heißdampfmassenstrom ange­ ordnet. Aufgrund ihrer Bauart weisen sie nur eine verhältnis­ mäßig geringe Anzahl von Düsen auf, die nur in den äußeren Be­ reichen des Heißdampf-Massenstromes einspritzen. Bei Anordnung mehrerer solcher Düsenkörper, die jeder für sich mehrere Düsen haben, beispielsweise in Ringform um den Heißdampf-Massenstrom ergeben sich erhebliche Probleme aufgrund des Strömungswider­ standes. Auch sind solche diesen Körper verhältnismäßig aufwen­ dig herzustellen, so daß sich insbesondere in Relation zu den verhältnismäßigen wenigen Düsen die sie aufweisen ein wenig gün­ stiges Verhältnis zwischen Kosten und Wirkung ergibt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen Treibdampf­ kühler der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß eine mög­ lichst optimale Vermischung von Kühlwasser und Heißdampf-Massen­ strom und damit eine möglichst optimale Kühlung erreicht wird, bei einem Aufbau, der möglichst wirtschaftlich herzustellen ist und insbesondere den Austausch von Verschleißteilen auf einfache Art und Weise erlaubt, so wie weiterhin der Strömung des Heiß­ dampf-Massenstroms ein möglichst geringen Widerstand entgegen­ setzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Treibdampfkühler der gattungs­ gemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasser-Ein­ spritzung in eine größere Anzahl von kreisförmig angeordneten Bohrungen oder Düsen aufgeteilt ist, der jeder die in gleicher Weise aufgeteilte Treibdampfzuführung zugeordnet ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlwasserzuführung an ihrem Einspritzende mit radialen Kanälen versehen, die in etwa zur Zu­ führung koaxiale Einspritzbohrungen oder -Düsen münden und die Treibdampf-Zuführung einen Ringkanal um das Ende der Kühlwasser- Zuführung bildet, der eine koaxiale Verbindungsbohrung zu jeder der Kühlwasser-Einspritzbohrungen aufweist.

Aufgrund dieser Bauart ist es möglich den Treibdampfkühler im Heißdampf-Massenstrom derart anzuordnen, daß er allseits um­ strömt wird, also beispielsweise auch im axialen Zentrum einer Rohrleitung anzuordnen. Dabei ist die Kühlwasser-Einspritzung und -Zerstäubung stromabwärts gerichtet und die voneinander ge­ trennten Zuleitungen für Kühlwasser und Dampf sind derart anzu­ ordnen, daß sie in Strömungsrichtung hintereinanderliegend einen Strömungswiderstand bilden, der so gering wie möglich ist. Es wird dabei eine sehr gute und weitgehend gleichmäßige Vertei­ lung des Kühlwassers im Heißdampf-Massenstrom 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 Ein­ spritzbohrungen. Die Treibdampf-Verbindungsbohrungen münden achs­ versetzt in die Kühlwasser-Einspritzbohrungen und haben vorzugs­ weise einen geringeren Durchmesser. Die Treibdampf-Verbindungs­ bohrungen münden in einem Winkel von etwa 90 Grad zu den radialen Kühlwasserkanälen.

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

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Ende der Kühl­ wasser-Zuführung, vorzugsweise auswechselbar ausgebildet, mit einer Enderweiterung mit radialem und äußerem, axialen Flansch versehen, wobei in diese Enderweiterung eine Düsenplatte einge­ setzt 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 Einspritzbohrun­ gen bildet. In dem radialen Flansch, der vorzugsweise eine Be­ grenzung des Treibdampf-Ringkanals bildet, sind die Treibdampf- Verbindungsbohrungen angeordnet.

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

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Düsenplatte in eine mittlere Platte und einem dicht umgebenden Ring unterteilt. Dabei sind sowohl in der Platte, im Randbereich als auch im Ring Kühlwasser-Einspritzbohrungen kreisförmig angeordnet, denen ra­ diale Zuführungskanäle und Treibdampf-Verbindungsbohrungen zuge­ ordnet sind, wobei Platte und Ring gegeneinander verdrehbar sind.

Mit dieser weitergebildeten Ausführungsform ist es möglich, bei­ spielsweise einen Treibdampfkühler für besonders weite Querschnit­ te darzustellen, es können damit auch besondere Betriebsverhält­ nisse berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine sehr starke Kühlwirkung 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 Heißdampfmassenstroms mit darin angeordne­ ten Treibdampfkühlern.

In einem Gehäuse 1, dessen Außenform vorzugsweise aerodynamisch ausgebildet ist, mündet eine Kühl­ wasserleitung 2, die in geringem Abstand von einem Schutzrohr 3 umgeben sein kann. Die Kühlwasserleitung 2 hat eine seitliche Öffnung 4, die in eine im Gehäuse 1 zentral 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 Öff­ nung ist ein Innengewinde 6 angeordnet. Die Buchse 5 ist zu ihrem Ende hin trompetenförmig erweitert und mit einem Außengewinde versehen, das in das Innenge­ winde 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 Ge­ häuse 1 an eine Dampfzuführung 9 angeschlossen. Diese Dampfzuführung 9 mündet in eine Erweiterung der Boh­ rung für die Buchse 5 in dem Gehäuse. Diese Erweite­ rung der Bohrung bildet nach Einsatz der Buchse 5 einen Ringkanal 10 um die Buchse 5 herum.

Der radiale Flansch 7 der Buchse 5 ist mit etwa achsparallelen Bohrungen 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 Trenn­ wände auf, so daß etwa radial verlaufende Kanäle 14 ausgebildet sind, die in Durchgangsbohrungen 15 der Düsenplatte 13 münden. Diese Durchgangsbohrungen 15 sind an der Düsenplatte 13 in gleichen Abständen von­ einander auf einem Kreis angeordnet. Die Bohrungen 11 in dem radialen Flansch 7 der Buchse 5 haben einen etwas geringeren Durchmesser als die Durchgangsboh­ rungen 15 in der Düsenplatte 13 und sie münden exzentrisch in die Bohrungen 15, vorzugsweise in der Form, daß die Bohrungen 11 mit ihrer Peripherie an der Außenseite der Bohrungen 15 anliegen. Die radialen Kanäle 14 in der Düsenplatte sind derart angeordnet, daß sie tangential oder mit Achsversetzungen in die Bohrungen 15 münden.

Es ist erkennbar, daß auf diese Weise das durch die Buchse 5 zugeführte Kühlwasser üher die Kanäle 14 den Durchgangsbohrungen 15 in der Düsenplatte 13 tangential zugeführt wird und innerhalb der Bohrungen 15 daher einem Drall unterworfen ist. Das Kühlwasser wird hier von einem über den Ringkanal 10 durch die exzentrisch angeordneten Bohrungen 11 hindurchtreten­ den Dampfstrahl beschleunigt und aus den Bohrungen 15, die damit als Düsen wirken, ausgetrieben, wobei das Kühlwasser schon innerhalb der Bohrungen 15 durch den Dampfstrahl zerteilt wird und nach Verlassen der Boh­ rungen bzw. Düsen 15 aufgrund der Vermischung mit dem Dampf und aufgrund des ihm mitgeteilten 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 zerteilte Kühlwasser in einem großen Querschnitt in dem Heiß­ dampfmassenstrom verteilt und diesen kühlt.

Die Kühlwasserströmung ist mit Pfeilen mit K gekenn­ zeichnet und die Dampfströmung ist mit Pfeilen mit dem Großbuchstaben D gekennzeichnet.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bohrungen 15 oder Düsen für das Einspritzen des Kühlwassers mittels Treibdampf in den Heißdampfmassen­ strom achsparallel zur Achse des Treibdampfkühlers und damit auch achsparallel zur Leitungsführung des Heißdampfmassenstroms angeordnet. Nach einer vorteil­ haften Weiterbildung werden die Bohrungen 15 in der Düsenplatte 13 derart angeordnet, daß sie im Winkel schräg nach außen geneigt sind unter Beibehaltung sämtlicher anderen Verhältnisse, wie tangentialer Einmündung der Kanäle 14 für das Kühlwasser und exzentrischer Einmündung der Bohrungen 11 für den Treibdampf. Dadurch wird erreicht, daß ein wesent­ lich größerer Teil der Sprühkegel der einzelnen Düsen 15 unmittelbar in den vorbeistreichenden Heiß­ dampfmassenstrom eingeleitet wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform, die hier eben­ falls nicht dargestellt ist, ist die Düsenplatte unterteilt in eine zentrische Platte, 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 Durchgangs­ bohrungen auf einem Kreis angeordnet, für die ent­ sprechende zusätzliche Zuführungskanäle 14 für Kühl­ wasser in der Platte angeordnet sein können, die zwischen den Bohrungen 15 in der Platte zu dem Ring hin verlaufen und dort in die entsprechenden Bohrun­ gen tangential einmünden. Bei dieser Bauart ist in dem radialen Flansch 12 der Buchse 5 eine entspre­ chend größere Anzahl von Durchtrittsbohrungen 11 für den Treibdampf vorgesehen, die in zwei konzen­ trischen Kreisen angeordnet sind und von denen jede in eine Durchtrittsbohrung 15 in der Platte bzw. in den die Platte umgebenden Ring mündet, so daß eine wesentlich größere Anzahl von gegebenenfalls kleine­ ren Sprühdüsen für das Kühlwasser vorhanden ist. Da­ bei können die Durchtrittsbohrungen in der Platte einerseits und die Durchtrittsbohrungen in dem die Platte umgebenden Ring andererseits verschiedene Winkelstellungen nach außen haben, so daß die Sprüh­ kegel aus den einzelnen Düsen 15 sich möglichst wenig überdecken und in möglichst weitem Umfang in den vorbeiströmenden Heißdampfmassenstrom gerichtet sind.

In Fig. 3 ist gezeigt,wie ein Treibdampfkühler der vorbeschriebenen Art in die Leitung 16 des Heißdampf­ massenstroms, der mit dem Pfeil DM angedeutet ist, ein­ gebaut ist. Es sind hier die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet. Es ist erkennbar, daß der Treibdampfkühler zentrisch in der Leitung 16 des Heißdampfmassenstroms angeordnet ist. Vorteil­ haft kann es sein, mehrere derartige Treibdampf­ kühler im Heißdampfmassenstrom DM hintereinander anzuordnen, wie das in Fig. 3 gezeigt ist, wobei jeweils der Treibdampfkühler, der stromaufwärts liegt, kleiner ausgebildet ist und eine geringere Kühl­ wassermenge einspritzt, als der darauf folgende Treibdampfkühler. 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 gemein­ sam verkleidet sein, so daß sie einen geringeren Strömungswiderstand bilden.

Claims (10)

1 Treibdampfkühler mit Kühlwasserzuführung und Zer­ stäubung im Heißdampfmassenstrom mittels Treibdampfes, aus einem Düsenkörper, der mit stromabwärts gerich­ teten Düsen im wesentlichen zentrisch im Heißdampf­ strom angeordnet ist, wobei sowohl der Kühlwasser­ als auch der Treibdampf-Zuführung ein Absperr- oder Regelventil vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kühlwassereinspritzung in eine größere Anzahl von kreisförmig angeordneten Bohrungen (15) auf­ geteilt ist, der jeder die in gleicher Weise aufge­ teilte Treibdampfzuführung (11) zugeordnet ist.

2. Treibdampfkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kühlwasser-Zuführung (2) an ihrem Ein­ spritzende mit radialen Kanälen (14) versehen ist, die in etwa zur Zuführung koaxiale Einspritzbohrungen (15) oder -Düsen münden und die Treibdampf-Zuführung (9) einen Ringkanal (10) um das Ende der Kühlwasser-Zu­ führung bildet, die eine koaxiale Verbindungsbohrung (11) zu jeder der Kühlwasser-Einspritzbohrungen (15) aufweist.

3. Treibdampfkühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radialen Kühlwasser-Kanäle (14) tangential oder mit Achsversetzung in die Einspritz­ bohrungen (15) münden.

4. Treibdampfkühler nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdampf- Verbindungsbohrungen (11) achsversetzt in die Kühl­ wasser-Einspritzbohrungen (15) münden und vorzugsweise einen geringeren Durchmesser haben.

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

6. Treibdampfkühler nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kühlwasser-Zuführung, vorzugsweise als Buchse (5) aus­ wechselbar ausgebildet, mit einer Enderweiterung mit radialem (7) und äußerem, achsialen Flansch (8) ver­ sehen ist, wobei in diese Enderweiterung eine Düsen­ platte (13) eingesetzt ist, die auf ihrer Innenseite mit den radialen Kanälen (14) und an deren Ende, nahe dem Außenrand mit mindestens einer kreisförmig angeord­ neten Lochreihe versehen ist, die die Einspritzbohrungen (15) bildet.

7. Treibdampfkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem radialen Flansch (7), der vorzugsweise eine Begrenzung des Treibdampf-Ringkanals (10) bildet, die Treibdampf-Verbindungsbohrungen (11) angeordnet sind.

8. Treibdampfkühler nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (13) in eine mittlere Platte und einen dicht umgebenden Ring unterteilt ist.

9. Treibdampfkühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl in der Platte (13) im Randbereich als auch im Ring Kühlwasser-Einspritzbohrungen (15) kreis­ förmig angeordnet sind, denen radiale Zuführungskanäle (14) und Treibdampf-Verbindungsbohrungen (11) zuge­ ordnet sind, wobei Platte und Ring gegeneinander ver­ drehbar sind.

10. Treibdampfkühler nach mindestens einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Treibdampfkühler in der Leitung des Heiß­ dampfmassenstroms hintereinander angeordnet und vor­ zugsweise aerodynamisch verkleidet sind.