專利名稱：低壓力降蒸汽/水錐形旋風(fēng)分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到把鍋爐的汽包中蒸汽與水分離開的旋風(fēng)分離器。
授與弗菜徹(Fletcher)的美國專利2271634公開了一種園柱形旋風(fēng)分離器，該分離器具有一個園柱形旋轉(zhuǎn)室，一個切向輸入口，一個位于園柱旋轉(zhuǎn)室頂部的中心蒸汽輸出口，和一個位于旋轉(zhuǎn)室底部的水輸出口。為了防止水通過蒸汽輸出口流出，設(shè)置了用于增加蒸汽和水混合物引入的向下分量的裝置。這個裝置是一個帶有向下和向后傾斜邊緣的扇形體板，它導(dǎo)致了進(jìn)入的蒸汽和水的混合物被偏移向下朝向分離器的水輸出口。
授與考易斯特(Kooistra)的美國專利2293740公開了一種設(shè)計(jì)相似的旋風(fēng)分離器，該分離器不使用扇形體板而在旋轉(zhuǎn)室的底部寧可采用一個底罩，該底罩將蒸汽限制在旋轉(zhuǎn)室的上部區(qū)域並防止從旋轉(zhuǎn)室排進(jìn)汽包時蒸汽向下流進(jìn)已經(jīng)分離出的水中。
授與弗菜徹(Fletcher)的美國專利2298285公開了另一種園柱旋風(fēng)分離器的變形，其中在旋風(fēng)分離器蒸汽輸出口的頂部使用凸緣或者罩以及扇形體板。這個凸緣用來提高水的分離和減少分離器中的壓力降。
授與羅文達(dá)(Rowand)等的美國專利2321628公開了一種旋風(fēng)分離器，該分離器在結(jié)構(gòu)上更接近于示于本申請的

圖1現(xiàn)有的普通樣式，在該對比文件中該環(huán)形器旋轉(zhuǎn)室其上部是一個園錐體的錐臺而下部排水處基本上呈園柱形。還有一個切向輸入口用來把汽水混合物輸送入旋風(fēng)分離器，該輸入口豎直距離基本等于旋轉(zhuǎn)室錐形部分的高度。錐形結(jié)構(gòu)用來把進(jìn)入的汽水混合物引到稍微向下的方向，以防止偏移的水向上擴(kuò)散和提高蒸汽的分離效果。
授與弗菜徹(Fletcher)的美國專利2346672公開了一種基本上呈園柱形的旋風(fēng)分離器，其中不采用一個切向輸入口而采用一個大的汽/水輸入口，該輸入口占據(jù)了旋風(fēng)分離器園周的大部分。如該對比文件所指出的那樣，輸入口能擴(kuò)大到旋風(fēng)分離器周邊大約1/3以提供足夠的流通容積。其目的之一是制造一種分離器或增濃劑，這種裝置在低壓力降有效運(yùn)行，以便只用小工作壓頭的地方能有效地工作。
授與弗菜徹(Fletcher)的美國專利2395855公開了一個帶有切向輸入口大體呈園柱形的旋風(fēng)分離器，蒸汽出口的中心與旋轉(zhuǎn)室中心偏心安裝，這樣來提高蒸汽和水分離的效果。這個設(shè)計(jì)同前面描述的專利一樣也使用扇形體板。
授與弗菜徹的美國專利2402154和上述提到的專利2395855是同一申請的兩個分案。專利2395855描述了液體分離器本身的特殊類型;而專利2402154描述了這個裝置組合在蒸汽發(fā)生器中。
授與布里斯特(Brister)的美國專利2434637，授菜特溫(Letvin)的美國專利2434663和授與斯蒂爾門(Stillman)的美國專利2434677都描述了在旋風(fēng)分離器頂部的各種空心錐體用來提高蒸汽與水分離的效果。
授與羅文達(dá)的美國專利2532332描述了分離器的特殊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)目前一般是作為次級凈氣器考慮的。
授與考爾特的美國專利2732028也描述了一種非常類似于現(xiàn)在使用的旋風(fēng)分離器裝置。該旋風(fēng)分離器具有上述描述的上部呈錐臺且下部大體上呈園柱形結(jié)構(gòu)，並帶有裝在錐臺部分側(cè)面的切向蒸汽水輸入口。該對比文件的總的重點(diǎn)是描述了簡化多余結(jié)構(gòu)的辦法和裝在汽泡中部件的維修。這是通過將汽包中的蒸汽空間分成幾個室來完成的，當(dāng)一個或更多的其余汽室通向汽包飽和蒸汽輸出口的汽水分離器時，一個或更多的汽室與進(jìn)入到必須的汽包安全閥內(nèi)的汽包的水空間相通。用隔板來完成空間的分隔且他們在正常運(yùn)行時能有效地維持汽包組分的分離，但當(dāng)安全閥開啟時，它們?nèi)菀妆粨p壞。
授與考爾特的美國專利2891632描述了一種非常相似于前面提到的弗菜徹專利(美國專利2346672)中已公開的旋風(fēng)分離器，不同的是，蒸汽-水輸入口不是沿分離器園周僅大約1/3的長度安裝，這個旋風(fēng)分離器整個周邊上都裝著葉片排將射入蒸汽-水混合物的切成薄片，從而提高了把蒸汽與水分離開的效果。
圖1是本申請受讓人的現(xiàn)在在利用的一個普通旋風(fēng)分離器的側(cè)面剖視圖;
普通旋風(fēng)分離器4包括一個錐形部分8，它與一個與其切向相聯(lián)結(jié)的細(xì)長的蒸汽/水輸入口6連接。輸入口6的軸線長度與錐形部分8的軸線長度相當(dāng)。
旋風(fēng)分離器4包括一個上部呈園柱狀的蒸汽輸出口10，當(dāng)使用時，該輸出口用一個帶孔的蓋子的罩子(未示出)包著。
一個帶有一個水輸出口環(huán)14的下方呈園柱形水輸出口12連接到錐形部分8的底部用作排放已從蒸汽/水混合物中分離出的水。
圖1中普通的旋風(fēng)分離器能通過減少它的壓力降改進(jìn)分離而并不會給分離器的容量帶來不利影響。
本發(fā)明就是通過減少壓力降而并不給容量帶來不利影響來試圖改善圖1的旋風(fēng)分離器。
本發(fā)明是一種當(dāng)對于同等數(shù)量或者說同等分離器的蒸發(fā)容量來說，使用時要求比一般錐形旋風(fēng)分離器所產(chǎn)生的壓力降更低的壓力降的一種改進(jìn)型錐形旋風(fēng)分離器。這種新式錐形旋風(fēng)分離器增加蒸汽和水的容量，降低壓力降，並可不受水位波動的影響。低壓力降錐形旋風(fēng)分離器是普通錐形旋風(fēng)分離器的一種改進(jìn)型。這兩種分離器的主要區(qū)別是這樣，新型旋風(fēng)分離器的切向輸入口增長了3英寸。這種長度上的增加使旋風(fēng)輸入口的流動面積增大28%。
切向輸入口的加長，使輸入口延伸到旋風(fēng)分離器下部的園柱部分。
在圖1普通的旋風(fēng)分離器中，分離器錐形體部分的軸線長度和輸入口共同擴(kuò)張的軸線長度，占大約達(dá)分離器總高度的1/2。按照本發(fā)明，輸入口的軸線長度占分離器總高大約60%，且其大約20%的長度延伸跨越分離器的園柱體形部分。
已發(fā)現(xiàn)這種改進(jìn)型能顯著地減少分離器的壓力降而不會給分離器的容量帶來不利影響。
表明本發(fā)明特征的各種新穎性特性在附錄的權(quán)利要求中詳細(xì)地指出並形成該公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明，它的工作優(yōu)點(diǎn)和使用目的，下面參考附圖和本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行說明。
在附圖中
圖1是一個普通錐形旋風(fēng)分離器的垂直剖視圖;
圖2是本發(fā)明的旋風(fēng)分離器，類似于圖1的視圖;
圖3是圖2所示的分離器的水平剖視圖;
圖4是表示普通旋風(fēng)分離器和本發(fā)明改進(jìn)后的旋風(fēng)分離器夾帶水分與蒸汽流的關(guān)系曲線圖表;
圖5是表示對于普通的和改進(jìn)后的旋風(fēng)分離器錐形旋風(fēng)筒的壓力降與蒸汽流量的關(guān)系曲線圖表;
圖6是表示對于普通的和改進(jìn)后的旋風(fēng)分離器的夾帶水份與水位之間的關(guān)系曲線圖表。
特別參照附圖，在圖2和圖3中的本發(fā)明實(shí)施例包含一個裝在汽包內(nèi)(未示出)的錐形旋風(fēng)分離器20。
旋風(fēng)分離器的目的是改進(jìn)在汽/水混合物中蒸汽和水之間分離的效果，通過圍繞分離器的內(nèi)部以高速旋動混合物來實(shí)現(xiàn)。較大的水團(tuán)移動到旋動氣流的外側(cè)留下濃縮的蒸汽，該旋動氣流通過上部園錐體輸出口30排出。從輸出口30排出的蒸汽用普通凈氣器和其它設(shè)備(未示出)進(jìn)一步分離和處理。
從混合物中分離出來的水通過下部園柱體部分22和分離器底部的環(huán)形的水輸出口24而排放出。該分離器包含一主錐形體部分21。
一個軸向細(xì)長的切向聯(lián)結(jié)的蒸汽/水輸入口26被連接到分離器上。如圖3所示，輸入口26和分離器20的內(nèi)壁之間的切向開口大約是分離器周長的1/3。正如圖1中的分離器的情況一樣，圖2和圖3的分離器具有大約是11.5英寸的最大內(nèi)徑，它帶有輸入口26，在水平截面上，它的切向外壁28和內(nèi)壁34的內(nèi)緣32之間21/16 英寸寬。按照本發(fā)明，輸入口26的高比大約為1∶6.5。在圖1普通的分離器中，這個比率大約為1∶5。
圖2和圖3的新型錐形旋風(fēng)分離器與圖1的普通分離器的性能已經(jīng)通過廣泛的試驗(yàn)進(jìn)行了比較。
在圖4、5和6中、新型低壓降旋風(fēng)分離器與普通旋風(fēng)分離器特性進(jìn)行比較。如圖4所示，分離器的蒸汽流量是一樣的。在圖5中，根據(jù)流量和壓力條件的不同，壓力降的減少范圍在25%～40%之間。水位敏感性的結(jié)果如圖6所示，壓力降旋風(fēng)分離器對裝置的水位敏感性不產(chǎn)生明顯的影響。
基于上述圖4-6所示的數(shù)據(jù)，新型低壓錐形旋風(fēng)分離器的特性可歸納如下(1)蒸汽容量和普通11.5英寸內(nèi)徑錐形旋風(fēng)分離器是一樣的，和(2)壓力降比普通11.5英寸內(nèi)徑錐形旋風(fēng)分離器少30%。
按照本發(fā)明，通過一個相對簡單的改進(jìn)產(chǎn)生了意想不到顯著的完善結(jié)果。
雖然示出并詳細(xì)說明了本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，未說明本發(fā)明的基本原理，但應(yīng)當(dāng)理解在不違背上述原理情況下本發(fā)明可以有很多其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種把蒸汽/水混合物中蒸汽和水分離開的旋風(fēng)分離器。包括一個沿軸線長度具有錐形部分的分離器外殼，一個上部邊緣和一個下部邊緣，一個上部園柱形蒸汽輸出口部分，它連接到錐形部分的上部邊緣并具有為從外殼中排出蒸汽的中心開孔，一個下部園柱形水輸出口部分，具有一個為了從外殼中排出水的底部水輸出口環(huán)，和一個軸向伸長的蒸汽/水混合物輸入口，它切向連接到外殼上，該輸入口具有寬高比大約為16.5，和其軸向長度量大約為外殼軸向長度量的60%。
2.按照權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述的輸入口延伸及錐形部分的整個軸線長度，且20%的輸入口軸線長度延伸跨越外殼的下部的園柱體部分。
3.按照權(quán)利要求2所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述的外殼具有最大內(nèi)徑為11.5英寸，輸入口延伸跨越外殼的園柱部分約為3英寸。
4.按照權(quán)利要求3所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述的輸入口包括一個切向外壁和一個具有內(nèi)邊緣的內(nèi)壁，輸入口的外壁和內(nèi)壁內(nèi)邊緣之間寬度大約為2 1/16 英寸。
全文摘要
一種把供入鍋爐汽包中的汽/水混合物中蒸汽與水分離開的錐形旋風(fēng)分離器，包括一個帶有上部和下部圓柱體部分的錐體部分。普通的分離器包括一個僅僅延伸分離器的錐體部分的軸向長度的切向輸入口。與其不同，本發(fā)明所公開的分離器具有一個20％的軸向長度延伸跨越外殼的下部圓柱體部分并且豎直方向延伸跨越整個錐形部分入口。
文檔編號B04C5/081GK1051314SQ9010861
公開日1991年5月15日 申請日期1990年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月27日
發(fā)明者米爾溫·J·阿爾伯特 申請人:巴布考克和威爾科斯公司