-
Dampfzustandswandler Die Erfindung betrifft einen Dampfzustandswandler,
bei dem eine Einrichtung für die Dampfdruckminderung durch mit Hilfe eines Kolbenschiebers
steuerbare, in einem hohlen Umdrehungskörper gelegene Düsen beliebiger Form mit
rechteckigen Strömungsquerschnitt und eine Einrichtung für die Dampfkühlung durch
Einleiten von Kühlwasser in die Düsen in dem Umdrehungskörper vereinigt sind.
-
Es ist ein Dampfzustandswandler bekanntgeworden, bei dem die Dampfdruckminderung
durch schlitzförmige Öffnungen bzw. rechteckige Lavaldüsen erfolgt, die so angeordnet
sind, daß die aus den Schlitzen bzw. Lavaldüsen austretenden Dampfstrahlen einen
im Innern des Umdrehungskörpers gedachten koaxialen Zylindermantel gleichsinnig
tangieren, wobei der Querschnitt der Schlitze bzw. Lavaldüsen entsprechend der jeweiligen
Durchsatzmenge durch einen Kolbenschieber veränderbar ist. Der Kolbenschieber, der
gleichzeitig als Absperrorgan dient, weist zur Entlastung eine Öffnung auf, die
mittels eines durch Federn oder Gegengewichte in Schwebe gehaltenen Ventiltellers
durch die kinetische Energie eines Dampfstrahles geschlossen werden kann. Wenn daher
über dem Kolbenschieber durch eine Düse Hochdruckdampf eintritt, geht der Kolbenschieber
in Schließstellung, und der weitere Dampfdurchtritt durch den Dampfzustandswandler
ist unterbrochen.
-
Ferner weist der Kolbenschieber an seinem Umfang zungenförmige Ansätze
auf, die in die Düsen eingreifen und die vierte Seite ihres Strömungsquerschnittes
begrenzen, wodurch eine störungsfreie Strömung in den Lavaldüsen gewährleistet sein
soll. Den Lavaldüsen wird von außen durch Röhrchen Kühlwasser zugeführt, das infolge
der großen Dampfgeschwindigkeit in den Lavaldüsen zerstäubt und verdampft wird.
Zum Abbremsen der rotierenden Dampfsäule und etwaigem Nachverdampfen von Kühlwasser
ist in den konisch erweiterten Dampfaustrittsstutzen ein System von konzentrischen
Blechzylindern oder Konen mit welliger Oberfläche eingebaut.
-
Das von diesem Dampfzustandswandler erwartete geräuscharme Verhalten
ist, wie Versuche gezeigt haben, nicht eingetreten, was auf die durch den Zerfall
der Freistrahlen auftretenden intensiven Dampfwirbel größerer Abmessungen zurückzuführen
ist.
-
Als Geräuschquelle wurde der Raum festgestellt, in welchem sich durch
die einen gedachten Zylinder tangierenden Dampfstrahlen eine rotierende Dampfsäule
ausbildet.
-
Es ist ferner ein Düsenregelschieber bekannt, bei dem Düsen oder Blenden
quer zur Durchströmrichtung des Mediums in einen Ein- und Austrittsdüsenteil unterteilt
sind, deren ringförmige Stoßstellen eine in der Weite verstellbare Ringdüse für
die Zuleitung des Kühl- bzw. Wärmemittels bilden. Die Regelbarkeit der Dampfmenge
bei konstantem Minderdruck soll dadurch erreicht werden, daß einzelne Düsen durch
eine Schieberplatte zu- oder abgeschaltet bzw. teilweise überdeckt werden. Nachteilig
wirken sich die entsprechend der Anzahl der Düsen entstehenden Freistrahlen aus,
die zerfallen und dabei die unerwünschten Turbulenzballen entstehen lassen, welche
die Ursachen der für das menschliche Ohr unerträglichen Reduziergeräusche sind.
-
Schließlich ist noch ein Ventil zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf
bekannt, bei dem Wasser hinter dem Ventilsitz eingespritzt wird und im Ventilaustrittsstutzen
scheibenförmige Lochblenden angeordnet sind. Die erste Lochblende enthält einen
gegen den Ventilsitz gerichteten Kegel sowie eine Anzahl sich gegenseitig berührender
konischer Löcher, die bewirken sollen, daß die zwischen Ventilsitz und der ersten
Blende sich ausbildenden Schwingungen verhindert werden. Bei dieser bekannten Anordnung
ist der zwischen Ventilsitz und erster Lochblende vorhandene, gegenüber der vorliegenden
Erfindung verhältnismäßig große Raum nicht beseitigt, so daß es trotzdem zu starken
Geräuschen und Schwingungen kommen kann, besonders wenn Resonanzbedingungen vorliegen.
-
Gemäß der Erfindung wurde zur Beseitigung dieser Geräuschursachen
ein Dampfzustandswandler der eingangs beschriebenen Art derart ausgebilet, daß die
von innen nach außen vom Dampf durchströmten Düsen radial in dem Umdrehungskörper
angeordnet sind und auf ihrer Dampfaustrittsseite der Umdrehungskörper von mehreren
ringförmigen Lochblenden konzentrisch umgeben ist.
-
Vorteilhaft ist, daß die Zahl der Löcher der Blenden von Blende zu
Blende nach den Austrittsstutzen hin zunimmt. Die Dampfdruckminderung erfolgt zu
einem Teil in den Düsen und zum anderen in den
Lochblenden. Da der
Abstand der Düsenmündungen von der innersten Lochblende sehr klein gehalten wird
und der Abstand der Lochblenden voneinander in derselben Größenordnung liegt, können
sich Freistrahlen überhaupt nicht ausbilden.
-
Der Dampf wird auf seinem Weg über die Drosselstrecke überall in engen
und zum Teil großflächigen Räumen geführt, und die bleibende Druckminderung entsteht
durch die Reibung des Dampfes an den Berührungsflächen und durch Verwirbelung.
-
Da die entstehenden Wirbel zufolge der engen Zwischenräume nur kleine
Dimensionen haben können, wird die Geräuschbildung ebenfalls von geringerer Intensität
sein.
-
Die Dampfkühlung erfolgt durch Zufuhr von Kühlwasser in die Düsen
unmittelbar vor ihrem engsten Querschnitt. Durch die dort herrschende große Dampfgeschwindigkeit
ergibt sich eine feine Zerstäubung der Wasserstrahlen und ein sofortiges Verdampfen
der kleinen Wassertröpfchen. Angenommen, der Verdampfungsvorgang wäre beim Austritt
des Dampfes aus den Düsen noch nicht beendet, träfen die Wassertröpfchen mit ziemlicher
Geschwindigkeit auf die nur einige Millimeter entfernt gegenüberliegende Wand der
Lochblende, zerplatzten und würden durch die intensive Dampfwirbelung augenblicklich
verdampft werden.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Dampfzustandswandler im Längsschnitt
und F i g. 2 einen Schnitt nach dem Linienzug A-B der Fig. 1.
-
Der Dampf strömt durch den Eintrittsstutzen 1 in das Innere des Umdrehungskörpers
2 und durch die Düsen 3 in ein System von koaxial angeordneten zylindrischen Lochblenden
4, 5, 10, deren Lochzahl von Blende zu Blende entsprechend der Vergrößerung
des spezifischen Dampfvolumens zunimmt. Aus der Lochblende 10 strömt der
druckgeminderte Dampf in einen ringförmigen Raum 11 und durch einen oder mehrere
Austrittsstutzen 12 in das Verbrauchernetz. Ein axial beweglicher Kolbenschieber
13 wird durch das Stellorgan eines Druckreglers mittels einer Stellspinde114 in
die jeweils erforderliche Lage gebracht. Am Kolbenschieber 1.3 sind durch an sich
bekannte Mittel zungenförmige Ansätze 15 befestigt, die in die Düsen 3 eingreifen
und die vierte Rechteckseite der Strömungsquerschnitte 16 der Düsen 3 bilden. Durch
die Ansätze 15, welche die Bewegung des Kolbenschiebers 13 mitmachen, wird der jeweils
erforderliche Strömungsquerschnitt 16 eingestellt. Die Durchtrittsöffnungen
17 im Kolbenschieber 13 dienen zum Druckausgleich, um die Verstellkräfte gering
zu halten. Der Kolbenschieber 13 ist mit einem Dichtring 18 ausgestattet, der in
der Schließstellung des Kolbenschiebers 13 auf einem Dichtring 19 im Gehäuse aufsetzt.
Der Raum 20 über dem Kolbenschieber 13 im Innern des Umdrehungskörpers 2 ist durch
einen Deckel 21 verschlossen, durch welchen die Stellspindel 14 mittels einer Stopfbuchse
22 nach außen geführt wird. Von einem geteilten Rohrring, der aus den Hälften 23,
24 besteht, wird das Kühlwasser durch Röhrchen 25 den dampfdurchströmten Düsen 3
zugeführt. Eine Ringhälfte wird von einem Kühlwasserregelventil gespeist, das über
ein Gestänge mit der Stellspindel 14 gekoppelt ist, während die andere Ringhälfte
von einem zweiten Kühlwasserregelventil beaufschlagt wird, das durch das Stellorgan
eines Temperaturreglers gesteuert wird.