LOCHKORB FÜR EINEN KONDENSATOR

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Dampfeinmündungskorb (7) für einen Kondensator (1), der aus einem Segment (9) ausgebildet ist, das mehrere Eintrittsöffnungen (12) aufweist, durch die ein Strömungsmedium aus einer Strömungsrichtung (5) strömt, wobei um die Eintrittsöffnung (12) ein Strömungsvorsprung (14) aus dem Grundsegment (11) ragt, das zum Umleiten des Dampfes in die Eintrittsöffnung (12) ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Segment für einen Lochkorb für einen Kondensator, wobei das Segment ein Grundsegment mit zumindest einer Eintrittsöffnung aufweist, durch die im Betrieb ein Strömungsmedium aus einer Strömungsrichtung, insbesondere Dampf strömt.

[0002] Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Segmentes.

[0003] Kondensatoren werden unter anderem in Dampfturbinenanlagen eingesetzt. Eine Hauptaufgabe des Kondensators ist es, den nach einer Niederdruck-Teilturbine ausströmenden Dampf, der eine vergleichsweise niedrige Temperatur und einen niedrigeren Druck aufweist, wieder in Wasser umzuwandeln. Dazu sind im Kondensator Kondesatorrohre verlegt, die mit einem Kühlmedium durchströmt werden, wobei der Dampf an der kühlen Außenoberfläche des Kondensatorrohres kondensiert und sich niederschlägt. Das somit gesammelte Wasser wird einem Wasser-Dampf-Kreislauf wieder zugeordnet. Das Wasser strömt nach dem Kondensator zu einem Dampferzeuger und wird dort wieder zu Dampf umgewandelt.

[0004] Der aus dem Dampferzeuger ausströmende Dampf strömt zunächst in eine Hochdruck-Teilturbine und danach in eine Zwischenüberhitzereinheit des Dampferzeugers, wo der in der Hochdruck-Teilturbine abgekühlte Dampf wieder auf eine höhere Temperatur gebracht wird. Danach strömt der Dampf in eine Mitteldruck-Teilturbine und anschließend in eine Niederdruck-Teilturbine.

[0005] Es sind Betriebsfälle möglich, in denen der Dampf nicht durch die einzelnen Teilturbinen strömen soll, sondern um die vorgenannten Teilturbinen umgeleitet und direkt dem Kondensator zugeführt wird. Dieser Fall wird als Umleitung bezeichnet. Da der Dampf im Umleitbetrieb vergleichsweise hohe Temperaturen und hohe Drücke aufweist, muss dieser Dampf abgekühlt werden. Abe3r auch nach der Abkühlung ist die Temperatur des Umleitdampfes immer noch vergleichsweise hoch, so dass besondere Vorkehrungen in dem Kondensator durchgeführt werden müssen. Bevor der Umleitdampf in den Kondensator strömt, wird ein Dampfeinmündungskorb angeordnet, der als letzte Druckstufe eingesetzt wird, bevor der Umleitdampf in den Kondensator strömt. Der Dampfeinmündungskorb besteht aus einer Schweißkonstruktion aus mehreren Blechen, wobei die Kontur eine Halbschale oder eine rechteckige Form haben kann.

[0006] Ein Problem bei den derzeitigen Konstruktionen des Dampfeinmündungskorbs besteht darin, dass sich vergleichsweise kleine Wassertröpfchen an der Oberfläche des Dampfeinmündungskorbs sammeln und durch den Umleitdampf in den Kondensator mitgerissen werden. Die in den Kondensator mitgerissenen Wassertröpfchen verursachen allerdings eine Tropfenschlagerosion im Kondensator, der den Kondensator schließlich beschädigt. Es sind zwar Anstrengungen vorhanden, die Bildung der Wassertröpfchen derart zu gestalten, dass die Größe der Wassertröpfchen möglichst gering ist. Dies gelingt aber nicht immer. Dadurch ist eine Tropfenschlagerosion wirksam zu vermeiden.

[0007] Die Tropfenschlagerosion wird derzeit dadurch vermindert, indem Innenbauteile des Kondensators aufwändig durch Aufbringen von Edelstahlblechen oder direktem Einsatz von höherwertigerem Material ausgebildet werden.

[0008] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Dampfeinmündungskorb derart zu verbessern, dass eine Tropfenschlagerosion minimiert ist.

[0009] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Segment für einen Dampfeinmündungskorb für einen Kondensator, wobei das Segment ein Grundsegment mit zumindest einer Eintrittsöffnung aufweist, durch die im Betrieb ein Strömungsmedium, insbesondere Dampf, aus einer Strömungsrichtung strömt, wobei in Strömungsrichtung gesehen vor der Eintrittsöffnung ein Strömungsvorsprung aus dem Grundsegment ragt, das zum Umleiten des Dampfes in die Eintrittsöffnung ausgebildet ist.

[0010] Mit der Erfindung wird somit vorgeschlagen, statt simpler Löcher als Eintrittsöffnung die Eintrittsöffnung derart zu erweitern, dass der Dampf mit Hilfe des Strömungsvorsprunges, der aus dem Grundsegment ragt, zielgerichteter in die Eintrittsöffnung gelenkt wird. Dadurch wird verhindert, dass an der Innenseite des Dampfeinmündungskorbs akkumuliertes Wasser durch den Dampf mitgerissen wird und zu Erosion an stromabwärts befindlichen Bauteilen führt.

[0011] Erfindungsgemäß ragt daher der Strömungsvorsprung aus dem Grundsegment hervor. Dabei ist der Strömungsvorsprung derart ausgebildet, dass sich eine Wasseransammlung vor der Eintrittsöffnung minimiert, so dass der einströmende Dampf so wenig wie möglich Wassertröpfchen mitreißt. Dadurch wird eine Erosion stromabwärts an den empfindlichen Kondensatorbauteilen verhindert.

[0012] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0013] In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist der Strömungsvorsprung eine geschlossene Kontur um die Eintrittsöffnung auf.

[0014] Somit wird zielgerichtet jegliche Ansammlung von Wassertröpfchen um die Eintrittsöffnung verhindert. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Strömungsvorsprung derart kragenförmig ausgebildet, dass ein Hinterschnitt zwischen dem Strömungsvorsprung und einer Oberfläche des Grundsegments entsteht.

[0015] Durch den Hinterschnitt wird verhindert, dass sich an der inneren Oberfläche des Strömungsvorsprungs Wassertröpfchen bilden, die dann durch den Dampf durch die Eintrittsöffnung mitgerissen werden und zu Tropfenschlagerosion führen. Sofern sich Wassertröpfchen bilden, sammeln sich diese im Bereich des Hinterschnittes zwischen dem Strömungsvorsprung und der Oberfläche des Grundsegments. Durch eine geschickte Anordnung, vorzugsweise senkrecht, kann man die Tröpfchen der Schwerkraft aussetzen, wodurch eine Ansammlung der Wassertröpfchen in einem unteren Bereich des Dampfeinmündungskorbes erfolgt.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Strömungsvorsprung trompeten- oder bellmouth-förmig ausgebildet. Eine Bellmouth-Anordnung ist eine angeschrägte, kreisförmige Umrandung einer Strömungsöffnung, wie sie beispielsweise bei Vergasern in Motoren eingesetzt werden. Die Geometrie solcher Strömungsvorsprünge durch trompetenförmige bzw. bellmouthförmige Kontur liefert eine optimale Einströmung in die Eintrittsöffnungen.

[0017] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Strömungsvorsprung und das Grundsegment materialeinheitlich ausgebildet. Das kann vorteilhafterweise dadurch erfolgen, indem ein selektives Laserschmelzverfahren eingesetzt wird.

[0018] Durch die Ausgestaltung der Eintrittsöffnung mit einem Strömungsvorsprung kann die Anzahl der Eintrittsöffnungen reduziert werden. Dadurch ist eine kompaktere Bauweise des Dampfeinmündungskorbes möglich.

[0019] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0020] Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0021] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.

[0022] Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren, wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0023] Es zeigen

Figur 1

eine perspektivische Darstellung eines Kondensators mit Dampfeinmündungskorb,

Figur 2

eine Draufsicht auf ein Segment des Dampfeinmündungskorbs,

Figur 3

eine Schnittdarstellung des Segmentes aus Figur 2 von der Seite,

Figur 4

eine vergrößerte Darstellung einer Eintrittsöffnung des Segmentes aus Figur 3.

[0024] In Figur 1 ist ein Kondensator 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Der Kondensator 1 ist Teil einer nicht näher dargestellten Dampfkraftanlage, umfassend eine Dampfturbine, einen Dampferzeuger und einen Generator. Der die Dampfturbine durchströmende Dampf strömt durch einen Hochdruckbereich, einen Mitteldruckbereich und einen Niederdruckbereich. Nach dem Niederdruckbereich weist der Dampf eine geringe Temperatur und einen geringen Druck auf. Dieser Dampf strömt in den Kondensator 1 und wird an gekühlten Kondensatorrohrbündeln 2 geleitet, wobei der Dampf dort zu Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser sammelt sich in einem unteren Bereich 3 des Kondensators 1 ein. Von dort wird das kondensierte Wasser angeführt und über Speisewasserpumpen zu einem Dampferzeuger bzw. zu Vorwärmern geführt.

[0025] Die Zuführung des Niederdruckdampfes ist in der Figur 1 nicht näher dargestellt. In der Figur 1 ist eine Umleitung 4 dargestellt. In dieser Umleitung 4 strömt ein Umleitungsdampf, der an einer Dampfturbine umgeleitet wird und direkt in den Kondensator 1 in einer Strömungsrichtung 5 strömt. Da dieser Dampf hohe Temperaturen und einen hohen Druck aufweist, wird dieser Dampf mit Wasser durch nicht näher dargestellte Wasserdampfeinspritzungen gekühlt. Die Umleitung 4 mündet über eine Durchtrittsöffnung 6 in einen Dampfeinmündungskorb 7. Der Dampfeinmündungskorb 7 ist die letzte Druckstufe der jeweiligen Dampfturbinen-Umleitdampfeinführung bevor der Umleitdampf in den Kondensator 1 strömt. Der Dampfeinmündungskorb 7 besteht aus einer Schweißkonstruktion aus mehreren Blechen. Die Kontur kann dabei eine Halbschale oder eine rechteckige Form aufweisen. Der Dampfeinmündungskorb 7 wird an der Innenseite der Kondensatorwand 8 angeordnet.

[0026] Der Dampfeinmündungskorb 7 weist ein Segment 9 auf. Das Segment 9 ist in den Figuren 2, 3 und 4 darstellt. Das Segment 9 ist wie in Figur 1 dargestellt in einer Blechkonstruktion 10 derart angeordnet, dass das Segment 9 mit einem Umleitdampf in der Umleitung 4 in Strömungsrichtung 5 angeströmt wird.

[0027] Wie in Figur 2 dargestellt, umfasst das Segment 9 ein Grundsegment 11, das mehrere Eintrittsöffnungen 12 aufweist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Figur 2 lediglich eine Eintrittsöffnung mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Ebenso aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Figur 3 lediglich eine Eintrittsöffnung mit dem Bezugszeichen 12 versehen.

[0028] Die Eintrittsöffnung 12 ist als Bohrung ausgeführt. An der zur Strömungsrichtung 5 zugewandten Oberfläche 13 ist ein Strömungsvorsprung 14 ausgebildet, der aus dem Grundsegment 11 ragt. Der Strömungsvorsprung 14 ist zum Umleiten des Dampfes in die Eintrittsöffnung 12 ausgebildet.

[0029] Der Strömungsvorsprung 14 weist hierbei eine geschlossene Kontur um die Eintrittsöffnung 12 auf, was in der Figur 2 dargestellt ist. Der Strömungsvorsprung 14 ist hierbei kragenförmig ausgebildet, so dass ein Hinterschnitt 15 zwischen dem Strömungsvorsprung 14 und der Oberfläche 13 des Grundsegmentes 11 entsteht. Sofern ein Teil des Umleitdampfes auf der Oberfläche 13 kondensiert, sammelt er sich im Hinterschnitt 15 und kann in Folge der Schwerkraft nach unten abtropfen und gesammelt werden.

[0030] Der Strömungsvorsprung 14 ist wie in Figur 4 dargestellt trompetenförmig oder bellmouth-förmig ausgebildet. Zwischen dem Strömungsvorsprung 14 und der Oberfläche 13 ist ein Öffnungswinkel α ausgebildet. Der Winkel α hat hierbei einen Wert zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 60°. Der Strömungsvorsprung 14 ist direkt an einem Rand 16 der Eintrittsöffnung 12 angeordnet. Dadurch entsteht kein Versatz und die Strömung des Umleitdampfes kann in Strömungsrichtung 5 optimal in den Kondensator 1 strömen.

[0031] Das Grundsegment 11 und der Strömungsvorsprung 14 werden materialeinheitlich ausgebildet. Dies kann durch ein selektives Strahlungsschmelzverfahren, wie beispielsweise das selektive Laserschmelzen erfolgen.

[0032] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Segment (9) für einen Dampfeinmündungskorb (7) für einen Kondensator (1),
wobei das Segment (9) ein Grundsegment (11) mit zumindest einer Eintrittsöffnung (12) aufweist, durch die im Betrieb ein Strömungsmedium, insbesondere Dampf, aus einer Strömungsrichtung (5), strömt,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Strömungsrichtung (5) gesehen vor der Eintrittsöffnung (12) einen Strömungsvorsprung (14) aus dem Grundsegment (11) ragt, das zum Umleiten des Dampfes in die Eintrittsöffnung (12) ausgebildet ist.

2. Segment (9) nach Anspruch 1,
wobei der Strömungsvorsprung (14) eine geschlossene Kontur um die Eintrittsöffnung (12) aufweist.

3. Segment (9) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Strömungsvorsprung (14) derart kragenförmig ausgebildet ist, dass ein Hinterschnitt (15) zwischen dem Strömungsvorsprung (14) und einer Oberfläche (13) des Grundsegmentes (11) entsteht.

4. Segment (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Strömungsvorsprung (14) trompetenförmig ausgebildet ist.

5. Segment (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Strömungsvorsprung (14) bellmouth-förmig ausgebildet ist.

6. Segment (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Strömungsvorsprung (14) und das Grundsegment (11) materialeinheitlich ausgebildet sind.

7. Segment (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Strömungsvorsprung (14) mit einem Öffnungswinkel zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 60° ausgebildet ist.

8. Segment (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Strömungsvorsprung (14) direkt am Rand (16) der Eintrittsöffnung (12) ausgebildet ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Segmentes (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das Grundsegment (11) und der Strömungsvorsprung (14) durch ein selektives Strahlungsschmelzverfahren hergestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei das selektive Laserschmelzverfahren verwendet wird.

Zeichnung