Verfahren und Vorrichtung zur Entspannung hoher Drücke und zur Regelung der Menge von unter hohem Druck strömenden Medien In Anlagen zur Energieerzeugung und Anlagen der chemischen Technik liegt der Fortschritt häufig in der Anwendung und Beherrschung zunehmend hoher Druckstufen. Die Aufgabe, die Menge eines unter hohem Druck strömenden Mediums zu regeln, bzw. ein unter hohem Druck stehendes Medium zu drosseln und regelbar auf niedere Druckstufen zu entspannen, erfordert daher ständig verbesserte Vorkehrungen und Mittel, um die Druckenergie schwingungs- und ge räuscharm sowie möglichst wirbelfrei herabzusetzen.
Die hierfür bekannten Drosselventile, Kolben schieber und mit mehreren parallel angeordneten Düsen versehenen Düsenregelschieber sind für sehr hohe Druckgefälle wenig geeignet, da ihre einstufige, meist überkritische Druckreduzierung im allgemeinen starke Wirbel und Freistrahlschwingungen auslöst, die die Dauerfestigkeit des Materials beeinflussen und schliess lich auch Geräusche verursachen, die häufig oberhalb der menschlichen Schmerzschwelle liegen. Bei einstu figen Düsenregelschiebern unterdrückt der fast gerad linige, in viele Einzelwege unterteilte Strömungsdurch gang zwar die Wirbelbildung weitgehend, jedoch nicht in allen Fällen ausreichend.
Bei sehr hohen Druck gefällen werden daher in seinem Austrittsstutzen mehr stufige, nicht regelbare Drosseleinbauten mit Strahl- aufteilung verwendet.
Es ist möglich, durch die Anordnung zusätzlicher Drosseleinbauten vor oder hinter einem in einer Stufe geregelten Drosselquerschnitt starken Wirbeln und Schwingungen zu begegnen. Derartige Drosselein bauten, z. B. Lochzylinder, Strömungsgleichrichter, Leitkreuze, Lochdrosselscheiben sowie Kugelaufschüt tungen können nur für einen bestimmten, meist für einen maximalen Mengendurchsatz ausgelegt werden. Sie verlieren bei einem geringeren Durchsatz stark an Wirkung, insbesondere können sie die Strömungs geschwindigkeit im gedrosselten Düsenquerschnitt nicht herabsetzen. Bei gegenüber dem maximalen Durchsatz verringerten Mengen wird daher der wesent liche Umfang der geforderten Entspannung wieder auf den einzigen regelbaren Drosselquerschnitt der Anord nung zurückverlagert.
Damit treten erneut die nach teiligen Schwingungen und Geräusche sowie ein erhöhter Verschleiss in der Drosselarmatur auf, wenn auch mit etwas geringerer Energie entsprechend der Teillast. Der Nachteil dieser Drosselarmaturen liegt also darin, dass alle zusätzlichen Drosseleinbauten einen während des Betriebes nicht veränderlichen, starren Drosselquerschnitt aufweisen.
Im allgemeinen werden mehrstufige, starre Drossel einbauten bei der Entspannung von Dämpfen, Gasen oder von siedenden Flüssigkeiten, entsprechend der Volumenvergrösserung mit von Stufe zu Stufe zu nehmendem freiem Drosselquerschnitt und grösser- werdendem Wirbelraum ausgeführt. So sind insbeson dere für die Ableitung von Kondensat aus Dampf anlagen stufenförmig ausgebildete Entspannungs ventile mit mehrfacher, durch Wärmefühler geregelter Drosselung und zwischengeschalteten Wirbelkammern bekannt. Das zu entspannende Medium passiert der artige temperaturabhängige, regelbare<B>.</B> Stufendüsen- ventile in einem geschlossenen Strom.
Andere be kannte, nach dem Düsenprinzip arbeitende Ent spannungsvorrichtungen zerlegen den Strom des zu entspannenden Mediums zwar in zwei Teilströme, sind jedoch weder in ihren Düsenquerschnitten noch in<B>'</B> den dazwischenliegendenWirbelräumen verstell- oder regel bar. Als Kondensatableiter sind sie im übrigen nur für die Aufgabe gebaut, Kondensat durchzulassen und den nachströmenden voluminösen Dampf möglichst vollständig abzusperren. Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet die obengenannten, bei der Entspannung höherer Druck gefälle und der Regelung der Menge von unter hohem Druck stehenden Medien festgestellten Nachteile.
Es besteht darin, dass der Strom des zu entspannenden Mediums in Teilströme getrennt und in einem nach geordneten Entspannungsraum vereinigt wird, an schliessend mindestens ein weiteres Mal in Teilströme getrennt und in einem weiteren nachgeordneten Ent spannungsraum wiederum vereinigt wird. In zwei oder mehr derartig hintereinandergeschalteten Entspan nungsstufen wird der Querschnitt der Teilströme z. B. gleichzeitig oder in den einzelnen Stufen voneinander unabhängig geregelt.
Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens kennzeichnet sich durch mindestens zwei binterein- andergeschaltete, vorteilhaft nach dem Düsenprinzip wirkende Entspannungsstufen mitje einem die Drossel öffnungen enthaltenden Körper,<B>je</B> einem zugehörigen, dessen Öffnungsquerschnitte freigebenden oder ver schliessenden, stetig regelbaren Absperrorgan und<B>je</B> einem nachgeordneten Entspannungsraum.
Mit der Zerlegung des durch den Drosselquer schnitt strömenden Mediums in viele Einzelstrahlen, wird die dem unter Druck stehenden Medium inne wohnende Energie weitgehend aufgeteilt. Die geringere Strömungsenergie der einzelnen Strahlen kleinen Quer schnitts vermindert in Verbindung mit einer strömungs technisch günstigen Ausbildung der Drosselöffnungen die Gefahr des Auftretens von Geräuschen und Schwin gungen wesentlich. Die gleichzeitige Hintereinander- schaltung mehrerer Drosselquerschnitte setzt ein zu entspannendes Druckgefälle stufenweise herab, im allgemeinen bis ins unterkritische Gebiet, so dass sich durch diese Massnahme eine erhebliche Verringerung der Wirbelenergie hinter jeder Drosselstufe ergibt.
Durch die während des Betriebes mögliche stufenlose Veränderung parallel- und hintereinandergeschalteter Drosselquerschnitte bleiben diese Vorteile bei der Drosselung von hohen Drücken und von grossen Strömun'gsquerschnitten auch für unterschiedliche Durchsatzmengen und bei der Teilbelastung der Dros selvorrichtung erhalten.
Die stufenweise hintereinandergeschalteten Drossel querschnitte können<B>je</B> nach dem Verwendungszweck der Vorrichtung und<B>je</B> nach dem geforderten Regel umfang entweder einzeln oder in Gruppen gemeinsam oder in allen Stufen gleichzeitig verändert werden, in dem die Betätigungsglieder entsprechend geschaltet oder angetrieben werden. Eine Drosselvorrichtung nach der Erfindung lässt sich nach der Schieber- oder nach der Ventilbauweise ausführen. Bei einer Schieber- ausführung kann das die Drosselöffnungen freigebende und abschliessende Absperrorgan konstruktiv als Plattenschieber, als Drehschieber oder auch als Kol benschieber gestaltet sein.
Ferner können die Drossel querschnitte in sämtlichen Stufen oder nur in der ersten Stufe, bzw. nur in einer ersten Stufengruppe dicht abschliessend ausgeführt werden, während die -übrigen Stufen der Vorrichtung auch nicht absolut dicht ab- schliessende veränderliche Drosselquerschnitte erhalten können.
Die die Drosselquerschnitte der einzeinen Stufen freigebenden und schliessenden Absperrorgane können, wie bereits erwähnt, entweder stufenweise einzeln eder in Stufengruppen zusammengefasst gemeinsam oder in sämtlichen Stufen gemeinsain betätigt werden. Ge meinsam betätigte Absperrorgane können die Drossel querschnitte in mehreren Stufen mit jeweils dem glei chen proportionalen Betrag des gesamten freien<B>Öff-</B> nungsquerschnittes freigeben oder schliessen oder auch in jeder in der Strömungsrichtung des Mediums nach folgenden Drosselstufe um einen anderen grösseren oder kleineren Betrag.
Die einzelnen Drosselquer schnitte bzw. Strömungswege jeder Stufe, durch die die Teilströme des zu entspannenden Mediums hindurch- treten, kann man entweder etwa doppelt konusförmig n-üt zunächst enger- und dann wieder weiterwerden.den. Bohrungen ausführen, oder mit im Längsschnitt düsen.- förmiger Begrenzung der Bohrungen nach an sich be kannten Düsenvorbildern. Ganz allgemein lassen sich Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens so gestalten, dass z.
B. in jeder Stufe ein fester Sitzkörper die einzelnen Drosselbohrungen enthält und dass ein darübergeführtes Absperrorgan diese Bohrungen ganz oder teilweise freigibt.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert: Die Fig. la zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens im Längsschnitt, die Fig. lb die gleiche Vorrichtung im Querschnitt durch eine ein Antriebs mittel für die Absperrorgane enthaltende Drosselstufe. In einem abgesetzt erweiterten Gehäuse a sind für eine stufenweise Entspannung bzw. Drosselung des nach Fig. la in Pfeilrichtung -unter hohem Druck ein tretenden Mediums Düsenplattein. <B>b</B> angeordnet und mit dem Gehäuse druckdicht verbunden.
Zur Teilung des Stromes des zu entspannenden Mediums besitzt jede Düsenplatte<B>b,</B> auf zwei gegenüberliegenden Quadranten verteilt, eine Anzahl Öffnungen x, die in derFig. lamitgleichbleibendemDurchtrittsquerschnitt wiedergegeben, vorzugsweise jedoch düsenförmig aus geführt sind. Über jeder Düsenplatte<B>b</B> ist<B>je</B> ein kreis- förrniger Steuerschieber c angeordnet, der in zwei gegenüberliegenden Quadranten mit sektorförmigen Durchbrechungen entsprechend dem flächenmässigen Umfang der Düsenöffnungen eines Quadranten jeder Düsenplatte<B>b</B> versehen ist.
Die Steuerschieber c sind in diesem Fall über sämtliche Stufen hinweg mit einer in zentralen Bohrungen der Düsenplatten<B>b</B> gelagerten Welle<B>d</B> fest verbunden. Bei einer Drehbewegung der Welle<B>d</B> werden die nicht durchbrochenen Quadranten der Schieberc über die die Düsenöffhungenx aufweisen den Quadranten der Düsenplatten<B>b</B> geführt und ver kleinern oder vergrössern dabei deren Durchtritts- querschnitt. Zur Ausführung der Drehbewegung der Welle ist, zweckmässig in einer Stufe geringeren Druk- kes,
eine Spindel bzw. ein am Ende mit einem Auge versehener Stösse]<B>k</B> von aussen her durch eine Stopf büchse in den Entspannungsraum n dieser Stufe ein- geführt. Der Stössel<B>k</B> ist seinerseits über einen im Führungsschlitz<B>1</B> des Steuerschiebers c dieser Stufe gelagerten Gleitstein mit Führungszapfen e an den mit der Welle<B>d</B> fest verbundenen Steuerschieber c ange- lenkt. Mittels mehrerer Spindeln bzw. Stössel<B>k</B> und einer entsprechend geteilten Welle<B>d</B> können die Dros selquerschnitte der Drosselstufen. auch gruppenweise getrennt verändert werden.
Durch den in Pfeilrichtung wirkenden Druck des zu drosselnden Mediums wird der Steuerschieber c der ersten Stufe gegen die zuge hörige Düsenplatte<B>b</B> gepresst und sorgt für einen dich ten Abschluss der abgedeckten Düsenöffnungen x.
Die Verteilung der Düsenöffnungen x auf<B>je</B> zwei gegenüberliegende dass die Düsenöffnungen Quadranten in benachbarten wird so vorgenommen Drosselstufen <B>'</B> jeweils im anderen Quadrantenpaar liegen. Der durch die Öffnungen des einen.
Quadranten einer Düsen platte<B>b</B> hindurchtretende geteilte Strom des Mediums trifft dabei zunächst auf die nicht durchbrochene Quadrantenfläche des Steuerschiebers c der benach barten Stufe, wird dort abgelenkt und findet erst nach einer Richtungsumkehr im zugehörigen Entspannungs raum n den Weg durch die freien Düsenöffnungen dieser Stufe. Dieser Vorgang wiederholt sich von Stufe zu Stufe, wobei in den aufeinanderfolgenden Stufen in an sich bekannter Weise sowohl die freien Öffnungs querschnitte der Drosselbohrungen als auch das Volu men der Entspannungs- oder Wirbelräume n zwischen den einzelnen Stufen zunehmen.
Sofern es notwendig ist, die Drosselung des Stromes eines Mediums in der beschriebenen Vorrichtung mit einer Beeinflussung der Temperatur oder der Zusam mensetzung des bereits entspannten oder des zu ent spannenden Mediums zu verbinden, kann in einer der Drosselstufen ein zweites, wärmeres oder kälteres Medium eingeführt werden. Die Zumischung erfolgt z. B. über eine im Gehäuse a vorgesehene Düse<B>f</B> mit zentraler Bohrung oder über eine Ringdüse. Hat das Gemisch der beiden Medien keine oder nur eine geringe verschleissende Wirkung, so ist es zur besseren Durch- mischung zweckmässig, das zusätzliche Medium schon in eine Zwischenstufe einzubringen.
Zur weiteren Mischung beider Medien kann ferner nach der letzten Stufe ein Mischkorb angeordnet sein, der aus einem Rohr von etwa der lichten Weite der Vorrichtung an ihrem Ausgang besteht, in das ein festes Lochsieb h, und ein lösbares Lochsieb h, eingebaut ist. Zwischen diesen beiden Sieben sind zur Erhöhung der Turbulenz und zur besseren Vermischung zweier Medien Wider standskörper i schüttelfest eingelegt, die richtungs ändernd und zugleich nochmals druckvermindernd wirken.
Zweckmässig wird der Mischkorb<B>g</B> mit einem Flansch versehen, der sich zwischen dem Anschluss- flansch der Vorrichtung und einem gegenüberliegenden Flansch druckdicht festlegen lässt. Ferner kann nach jeder Drosselstufe durch den Stutzen m bereits ge drosseltes Medium abgenommen werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens in der Ventilbauweise. In einem ab- gesetzt erweiterten Ventilgehäuse a sind ein mehr gliedriger mit Düsenöffnungen x versehener Sitzkörper <B>b,</B> und, mit diesem lösbar oder unlösbar fest verbunden, die Sitzkörper<B><I>b, b,</I></B> und<B>b,</B> der nachfolgenden Drossel stufen angeordnet. Die in den Sitzkörpern<B>b</B> gleitenden, kolbenartigen Absperrorgane c sind an einer gemein samen Spindel<B>d</B> befestigt. Der Absperrkörper c,'ver- hindert durch seinen dichten Abschluss im Sitzkörper<B>b,</B> den Durchtritt des Mediums durch die Drosselöff nungen x.
Beim Senken der Spindel<B>d</B> gleiten alle<B>Ab-</B> sperrorgane c gemeinsam und mit gleichem Hub aus dem sie umschliessenden Sitzkörper<B>b</B> und geben<B>je</B> nach ihrer Stellung den Durchtritt des Mediums durch die Drosselöffnungen x frei. Die Drosselöffnungen sind in diesem Fall als nutenähnliche Schlitze ausgeführt. Derartige nutenähnliche Schlitze nehmen ebenso wie die Entspannungs- und Wirbelräume n jeder Stufe in ihren räumlichen Abmessungen nach der Niederdruck seite hin zu. Die Dichtungsfläche im Sitzkörper<B>b,</B> wird zweckmässig so angeordnet, dass sie im Strömungs schatten des durchtretenden Mediums liegt.
In ent sprechender Weise wird auch die Dichtungsfläche des Absperrorgans c, in den Strömungsschatten verlegt oder wird durch eine vorgezogene Kante gegen ein direktes Auftreffen des Mediums geschützt. Die Fig. 2 zeigt rechts in den Kolbenabsperrorganen c27-c. an geordnete, als nutenähnliche Schlitze ausgeführte Drosselöffnungen x. Die Drosselöffnungen x kön nen auch, wie es die linke Seite der Fig. 2 zeigt, in den die Absperrorgane umgebenden Sitz körpern b,--b4 angeordnet sein.
Man kann also die Drosselöffnungen grundsätzlich entweder in den be wegten Absperrorganen oder in den sie umgebenden festenSitzkörpernanordnen. BeigenügendernHub der Abspc,rrorgane gegenüber den festen Sitzkörpem kön nen sie sich aber auch teilweise in jeweiligen Absperr organen c und teilweise in den sie umgebenden Sitz körpern<B>b</B> befinden. Statt der Ausführung der Drossel öffnungen x als nutenähnliche Schlitze sind auch düsenförmige Bohrungen möglich, die nach Fig. <I>3a</I> in die Absperrkörper c oder nach Fig. <B>3b</B> in die Sitzkörper <B>b</B> eingebracht werden.
Durch eine radiale Führung der Absperrorgane c lässt sich erreichen, dass gegenüber liegende Durchtrittsöffnungen x beim Öffnen und Schliessen auf der gleichen radialen Fläche bleiben, <B>d.</B> h. Absperrorgane müssen bei den in den Fig. 2 und<B>3</B> dargestellten Ausführungsformen gegen Verdrehen gesichert werden. Andernfalls sind, wie es die Fig. 3c zeigt, die Drosselöffnungen x, auf der jeweiligen Druck seite durch einen Ringkanal ol und die Drosselöff nungen X2 auf der Entspannungsseite durch einen Ringkanal o2 über den ganzen Umfang der Trenn flächen hinweg miteinander zu verbinden.
Beim An heben der Absperrorgane c wird dann der Ringkanal o, jeder Stufe, zunächst um das Mass der Überdeckung verschoben, ohne dass das Medium durchtreten kann, und anschliessend werden allmählich die Drosselöff nungen mehr und mehr freigegeben. In diesem Fall wirken die gegenüberliegenden Ringkanäle<I>o, o,</I> wie kleine Wirbelräume zwischen unabhängigen Drossel- öffnungen x, und x. in den Absperrorganen c und den <I>zugehörigen Sitzkörpern<B>b.</B></I>
Die Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3c wesensähnliche Anordnung der Düsenöffnungen x, und x2, bei der die Düsenaustritts- und -eintrittsöffnungen <B>je</B> in einer radialen Ebene liegen und der gewünschte Drossel querschnitt durch Verdrehen des Absperrorganes ein gestellt wird. Diese Anordnung kann in Verbindung mit einer sich drehenden Welle<B>d</B> der Vorrichtung nach Fig. <B>1</B> in einer bestimmten Drosselstufe der Vorrich tung angewandt werden.
Es ist möglich, die oben beschriebenen Ausfüh rungsformen miteinander zu kombinieren. Es lässt sich z.B. durch Anordnung von teleskopartig ineinander- greifenden Hohlwellen bzw. Spindeln eine Regelung des Druckes oder der Durchflussl#enge in bestimmten Drosselstufen der Vorrichtung in Verbindung mit einem ventilartigen Abschluss einzelner Stufen oder Stufengruppen durchführen.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung können die Drosselöffnungen und die von den einzelnen Strahlen des zu entspannenden Mediums direkt beaufschAagten Flächen durch Aufbringung von Überzügen aus Sonderstählen hinreichend verschleiss fest ausgeführt werden.
Method and device for relieving high pressures and regulating the amount of media flowing under high pressure In plants for power generation and chemical engineering plants, progress often lies in the use and control of increasingly high pressure levels. The task of regulating the amount of a medium flowing under high pressure, or to throttle a medium under high pressure and relax controllably to low pressure levels, therefore requires constantly improved precautions and means to keep the pressure energy vibrating and noise as low as possible to reduce eddy-free.
The known throttle valves, piston valves and nozzle control valves with several parallel nozzles are not very suitable for very high pressure gradients, as their single-stage, mostly supercritical pressure reduction generally triggers strong eddies and free jet vibrations, which affect the fatigue strength of the material and ultimately also cause noise which are often above the human pain threshold. With single-stage nozzle control valves, the almost straight-line flow passage, which is divided into many individual paths, suppresses the formation of eddies to a large extent, but not sufficiently in all cases.
In the case of very high pressure gradients, therefore, more stepped, non-adjustable throttle assemblies with jet splitting are used in its outlet nozzle.
It is possible to counteract strong eddies and vibrations by arranging additional throttle installations in front of or behind a throttle cross-section regulated in one stage. Such Drosselein built, for. B. perforated cylinders, flow straighteners, guide crosses, perforated throttle disks and Kugelaufschüt lines can only be designed for a certain, mostly for a maximum throughput. They lose a lot of their effectiveness at a lower throughput, in particular they cannot reduce the flow speed in the throttled nozzle cross-section. In the case of reduced quantities compared to the maximum throughput, the essential extent of the required relaxation is therefore shifted back to the only controllable throttle cross-section of the arrangement.
This causes the adverse vibrations and noises and increased wear and tear in the throttle valve to occur again, albeit with a little less energy according to the partial load. The disadvantage of these throttle fittings is that all additional throttle fittings have a rigid throttle cross-section that cannot be changed during operation.
In general, multi-stage, rigid throttles are installed in the expansion of vapors, gases or boiling liquids, corresponding to the increase in volume, with a free throttle cross-section that increases from stage to stage and an increasing swirl space. So are in particular for the drainage of condensate from steam systems stage-shaped expansion valves with multiple throttling controlled by heat sensors and interposed vortex chambers are known. The medium to be relaxed passes through the temperature-dependent, controllable <B>. </B> stage nozzle valves in a closed flow.
Other known expansion devices working according to the nozzle principle split the flow of the medium to be expanded into two partial flows, but cannot be adjusted or regulated either in their nozzle cross-sections or in the intervening vortex spaces. As condensate drains, they are only designed to let condensate through and to shut off the voluminous steam flowing in as completely as possible. The method according to the invention avoids the above-mentioned disadvantages found in the expansion of higher pressure gradients and the regulation of the amount of media under high pressure.
It consists in that the flow of the medium to be expanded is separated into partial flows and combined in a subordinate relaxation room, then separated into partial flows at least one more time and then combined again in a further downstream relaxation room. In two or more such series-connected relaxation stages, the cross-section of the partial flows z. B. regulated simultaneously or independently in the individual stages.
A device for carrying out the method is characterized by at least two tandemly connected expansion stages, advantageously acting according to the nozzle principle, each with a body containing the throttle openings, each with an associated continuously controllable shut-off element that releases or closes its opening cross-sections and <B> each </B> a subordinate relaxation room.
By breaking up the medium flowing through the throttle cross-section into many individual jets, the energy contained in the pressurized medium is largely divided up. The lower flow energy of the individual jets of small cross-section reduces the risk of noises and vibrations occurring in conjunction with a technically favorable flow design of the throttle openings. The simultaneous series connection of several throttle cross-sections gradually reduces a pressure gradient to be relaxed, generally down to the subcritical area, so that this measure results in a considerable reduction in the vortex energy behind each throttle stage.
The continuous change of throttle cross-sections connected in parallel and one behind the other during operation means that these advantages are retained when throttling high pressures and large flow cross-sections, even for different throughputs and when the throttle device is partially loaded.
The stepwise successive throttle cross-sections can be changed either individually or in groups together or in all stages simultaneously according to the intended use of the device and <B> depending </B> according to the required rule Actuators are switched or driven accordingly. A throttle device according to the invention can be designed according to the slide or valve construction. In the case of a slide valve design, the shut-off element which releases and closes the throttle openings can be designed as a knife gate valve, a rotary valve or a piston valve.
Furthermore, the throttle cross-sections in all stages or only in the first stage or only in a first group of stages can be designed to be tightly sealed, while the remaining stages of the device can also have variable throttle cross-sections that are not absolutely tightly sealed.
The shut-off devices that release and close the throttle cross-sections of the individual stages can, as already mentioned, either be operated individually in stages or combined in stage groups or jointly in all stages. Jointly operated shut-off devices can release or close the throttle cross-sections in several stages, each with the same proportional amount of the total free opening cross-section, or by a different one in each subsequent throttle stage in the flow direction of the medium or smaller amount.
The individual throttle cross-sections or flow paths of each stage, through which the partial flows of the medium to be expanded pass, can either be narrowed in an approximately double-conical shape and then narrowed again. Drill holes, or with a nozzle-shaped delimitation of the holes in a longitudinal section according to known nozzle models. In general, devices for performing the method can be designed so that, for.
B. in each stage a fixed seat body contains the individual throttle bores and that a shut-off device guided over them completely or partially releases these bores.
The invention is explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing: Fig. La shows a device for performing the method in longitudinal section, Fig. Lb the same device in cross section through a drive medium for the shut-off containing throttle stage. In a separately expanded housing a there are nozzle plates for a step-by-step relaxation or throttling of the medium entering according to FIG. 1 a in the direction of the arrow under high pressure. <B> b </B> arranged and connected to the housing in a pressure-tight manner.
To divide the flow of the medium to be expanded, each nozzle plate has a number of openings x, which are distributed over two opposing quadrants, which are shown in FIG. are reproduced with a constant passage cross-section, but are preferably designed in the form of a nozzle. Above each nozzle plate <B> b </B> a circular control slide c is arranged, which is arranged in two opposing quadrants with sector-shaped openings corresponding to the surface area of the nozzle openings of a quadrant of each nozzle plate <B> b </B> is provided.
In this case, the control slides c are permanently connected to a shaft <B> d </B> mounted in central bores in the nozzle plates <B> b </B> across all stages. When the shaft <B> d </B> rotates, the non-perforated quadrants of the slide c over which the nozzle openingsx have the quadrants of the nozzle plates <B> b </B> are guided and reduce or enlarge their passage cross-section. To execute the rotary movement of the shaft, it is advisable to use a lower pressure level,
a spindle or a joint provided with an eye at the end] <B> k </B> introduced from the outside through a stuffing box into the relaxation space in this stage. The tappet <B> k </B> is in turn connected to the control slide firmly connected to the shaft <B> d </B> via a sliding block with guide pin e mounted in the guide slot <B> 1 </B> of the control slide c of this stage c articulated. The throttle cross-sections of the throttle stages can be adjusted by means of several spindles or rams <B> k </B> and a correspondingly divided shaft <B> d </B>. can also be changed separately in groups.
As a result of the pressure of the medium to be throttled, acting in the direction of the arrow, the control slide c of the first stage is pressed against the associated nozzle plate <B> b </B> and ensures a tight closure of the covered nozzle openings x.
The distribution of the nozzle openings x is carried out over two opposing quadrants so that the nozzle openings are in adjacent quadrants, so that the throttle stages are located in the other pair of quadrants. The one through the openings of one.
The divided flow of the medium that passes through the quadrant of a nozzle plate first hits the uninterrupted quadrant surface of the control slide c of the adjacent stage, is deflected there and only finds its way through the associated relaxation space n after a direction reversal the free nozzle openings of this stage. This process is repeated from stage to stage, with both the free opening cross-sections of the throttle bores and the volume of the relaxation or vortex spaces n between the individual stages increase in the successive stages in a manner known per se.
If it is necessary to combine the throttling of the flow of a medium in the device described with an influence on the temperature or the composition of the already relaxed or the medium to be ent stressed, a second, warmer or colder medium can be introduced in one of the throttling stages . The admixture takes place z. B. via a nozzle provided in the housing a with a central bore or via an annular nozzle. If the mixture of the two media has no or only a slight wearing effect, it is advisable to introduce the additional medium in an intermediate stage for better mixing.
For further mixing of the two media, a mixing basket can also be arranged after the last stage, which consists of a tube with approximately the inside diameter of the device at its outlet, in which a fixed perforated screen h and a detachable perforated screen h are installed. In order to increase the turbulence and to improve the mixing of two media, resistance bodies i are inserted between these two sieves in a shake-proof manner, which change direction and also reduce pressure.
The mixing basket <B> g </B> is expediently provided with a flange which can be fixed pressure-tight between the connection flange of the device and an opposite flange. Furthermore, after each throttling stage, medium already throttled can be removed through the nozzle m.
Fig. 2 shows an apparatus for carrying out the method in valve construction. In a separately expanded valve housing a there are a multi-section seat body <B> b, </B> provided with nozzle openings x and, detachably or permanently connected to this, the seat bodies <B> <I> b, b, </ I> </B> and <B> b, </B> of the subsequent throttle stages arranged. The piston-like shut-off elements c sliding in the seat bodies <B> b </B> are attached to a common spindle <B> d </B>. The shut-off body c 'prevents the passage of the medium through the throttle openings x due to its tight closure in the seat body <B> b, </B>.
When the spindle <B> d </B> is lowered, all of the <B> shut-off </B> locking elements c slide together and with the same stroke from the seat body <B> b </B> surrounding them and give <B> each < / B> according to their position, the passage of the medium through the throttle openings x is free. In this case, the throttle openings are designed as slot-like slots. Such groove-like slots take as well as the relaxation and vortex spaces n each stage in their spatial dimensions towards the low pressure side. The sealing surface in the seat body <B> b, </B> is expediently arranged so that it lies in the flow shadow of the medium flowing through.
In a corresponding manner, the sealing surface of the shut-off element c is moved into the flow shadow or is protected against direct impingement by the medium by a protruding edge. 2 shows the piston shut-off devices c27-c on the right. to ordered throttle openings x designed as groove-like slots. The throttle openings x can also, as shown on the left-hand side of FIG. 2, be arranged in the seat bodies b, - b4 surrounding the shut-off elements.
The throttle openings can therefore basically be arranged either in the moving shut-off elements or in the fixed seat bodies surrounding them. At the same time as the stroke of the Abspc, rrorgane relative to the fixed seat bodies, they can also be located partly in the respective shut-off members c and partly in the surrounding seat bodies <B> b </B>. Instead of designing the throttle openings x as groove-like slots, nozzle-shaped bores are also possible which, according to FIG. 3a, are made in the shut-off body c or, according to FIG. 3b, in the seat body b </B> be introduced.
A radial guidance of the shut-off elements c makes it possible to ensure that opposite through-openings x remain on the same radial surface when opening and closing, <B> d. </B> h. In the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, shut-off devices must be secured against twisting. Otherwise, as Fig. 3c shows, the throttle openings x, on the respective pressure side through an annular channel ol and the Drosselöff openings X2 on the expansion side through an annular channel o2 over the entire circumference of the separating surfaces to be connected with each other.
When lifting the shut-off elements c, the annular channel o, each stage, is initially shifted by the amount of overlap without the medium being able to pass through, and then gradually the Drosselöff openings are released more and more. In this case, the opposite ring channels <I> o, o, </I> act like small swirl spaces between independent throttle openings x, and x. in the shut-off devices c and the <I> associated seat bodies <B> b. </B> </I>
4 shows an arrangement of the nozzle openings x, and x2, which is essentially similar to that of FIG. 3c, in which the nozzle outlet and inlet openings each lie in a radial plane and the desired throttle cross-section by turning the shut-off element is provided. This arrangement can be used in connection with a rotating shaft of the device according to FIG. 1 in a certain throttle stage of the device.
It is possible to combine the embodiments described above with one another. It can e.g. By arranging telescopically interlocking hollow shafts or spindles, regulate the pressure or the flow rate in certain throttle stages of the device in conjunction with a valve-like closure of individual stages or groups of stages.
In all of the described embodiments of the device, the throttle openings and the surfaces directly acted upon by the individual jets of the medium to be relaxed can be made sufficiently wear-resistant by applying coatings of special steels.