CH358298A - Method and device for relieving high pressures and regulating the amount of media flowing under high pressure - Google Patents

Method and device for relieving high pressures and regulating the amount of media flowing under high pressure

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CH358298A
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Stech Georg
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Basf Ag
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Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCHE I. Verfahren zur Entspannung hoher Drücke und zur Regelung der Menge von unter hohem Druck strömenden Medien ohne Rückgewinnung mechani scher Energie, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des zu entspannenden Mediums in Teilströme zerlegt und in einem nachgeordneten Entspannungsraum. ver einigt wird, anschliessend mindestens ein weiteres Mal in Teilströme zerlegt und in einem weiteren nachgeord neten Entspannungsraum. wiederum vereinigt wird, und dass in nündestens zwei derartig hintereinander- geschalteten Entspannungsstufen der Querschnitt der Teilströme geregelt wird. PATENT CLAIMS I. A method for relieving high pressures and regulating the amount of media flowing under high pressure without recovering mechanical energy, characterized in that the stream of the medium to be relieved of pressure is broken down into partial streams and in a downstream expansion room. is united, then broken down at least one more time into partial flows and in a further downstream relaxation room. is again combined, and that the cross-section of the partial flows is regulated in at least two such series-connected expansion stages. II. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch<B>1,</B> gekennzeichnet durch minde stens zwei hintereinandergeschaltete Drosselstufen mit <B>je</B> einem die Drosselöffnungen (x) enthaltenden Kör per<B>(b), je</B> einem zugehörigen, dessen Offnungsquer- schnitte verschliessenden bzw. freigebenden, stetig regel <I>baren Absperrorgan<B>(e)</B></I> und<B><I>je</I></B><I> einem nachgeordneten</I> Eutspannungsraum (n). II. Device for carrying out the method according to claim <B> 1, </B> characterized by at least two sequentially connected throttle stages with <B> each </B> a body <B> (b) containing the throttle openings (x), each </B> one associated, continuously controllable <I> shut-off element <B> (e) </B> </I> and <B> <I> each </I> which closes or releases its opening cross-sections </B> <I> a subordinate </I> voltage area (s). <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass der Querschnitt der Teilströme in mindestens zwei hintereinandergeschalteten Entspan nungsstufen voneinander unabhängig geregelt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch<B>1</B> und Unter anspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen Stufen entspanntes Medium abgenommen oder ein beliebiges Medium zugeleitet wird. <B>3.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrorgane<B>(e)</B> als Kolben schieber, Plattenschieber oder Drehschieber ausgeführt sind. 4. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Method according to patent claim <B> 1, </B> characterized in that the cross section of the partial flows is regulated independently of one another in at least two successive relaxation stages. 2. The method according to claim <B> 1 </B> and sub-claim <B> 1 </B> characterized in that relaxed medium is removed in individual stages or any medium is fed. <B> 3. </B> Device according to patent claim <B> 11 </B> characterized in that the shut-off elements <B> (e) </B> are designed as piston valves, knife gate valves or rotary valves. 4th Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrorgane (c) sämtlicher Drosselstufen einzeln oder in Stufengruppen gemein sam oder in sämtlichen Stufengruppen gemeinsam verstellbar sind. <B>5.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnungen (x) der ersten Stufe oder einer ersten Stufengruppe dicht ab schliessend ausgeführt sind, während in den anderen Stufen lediglich der Öffnungsquerschnitt der Drossel öffnungen (x) veränderbar ist. <B>6.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnungen (x) in Richtung des Stromes des zu drosselnden Mediums von Stufe zu Stufe zunimmt. Device according to patent claim 11, characterized in that the shut-off elements (c) of all throttle stages can be adjusted individually or jointly in stage groups or in all stage groups together. <B> 5. </B> Device according to claim II, characterized in that the throttle openings (x) of the first stage or a first group of stages are designed to close, while in the other stages only the opening cross section of the throttle openings (x) is changeable. 6. Device according to claim 11, characterized in that the opening cross-section of the throttle openings (x) increases from stage to stage in the direction of the flow of the medium to be throttled. <B>7.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11</B> und Unter anspruch<B>6,</B> dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen jedes einer Stufe zugehörigen Entspannungsraumes (n) in Richtung des Stromes des zu drosselnden Mediums von Stufe zu Stufe zunimmt. <B>8.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnungen (x) etwa doppelkonusförnüg mit zunächst enger und dann wieder weiter werdenden Bohrungen ausgeführt sind. <B>9.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> gekenn zeichnet durch im Längsschnitt düsenförmige Begren zungen der die Drosselöffnungen<B>(x)</B> darstellenden Bohrungen. <B> 7. </B> Device according to claim <B> 11 </B> and sub-claim <B> 6 </B> characterized in that the volume of each expansion space (s) associated with a stage in the direction of the flow of the medium to be throttled increases from stage to stage. <B> 8. </B> Device according to patent claim 11, characterized in that the throttle openings (x) are approximately double-conical with bores that are initially narrower and then widen again. <B> 9. </B> Device according to patent claim <B> 11 </B> characterized by, in longitudinal section, nozzle-shaped delimitations of the bores representing the throttle openings <B> (x) </B>.
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