DE2003317A1 - Einrichtung zur Drosselung und Kuehlung von Heissdampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf, bei der der Druck des zu kühlenden Heißdampfes vor seiner Verwendung in den Dampfanlagen gemindert wird und die Dampftemperaturregelung durch Einspritzen von Kühlwasser in den zu kühlenden Heißdampf erfolgt.

Es sind Einrichtungen zur Heißdampfkühlung und Drosselung bekannt, bei denen die Druckreduzierung allgemein durch die Veränderung des engsten Ventilquerschnittes erreicht wird. Dabei sind folgende Varianten für die konstruktive Lösung bekannt:

Kegel mit Regelkontur, zylindrischer Kegel mit Regelschlitzen, zylindrischer Hohlkegel mit Bohrungen sowie Kolbenkegel mit zugeordneter Regelkontur im Gehäuse. Die Änderung des engsten Querschnittes erfolgt bei allen diesen Varianten durch die Veränderung des Kegelhubes. Die gewünschte Heißdampfkühlung erreicht man dagegen bei den bekannten Einrichtungen durch Wassereinspritzung.

Es sind bereits Anlagen bekannt, bei denen zur Kühlung Heißdampfkühler oder auch dem Reduzierventil vor- oder nachgeschaltete Einspritzstrecken verwendet werden.

Ferner sind Einrichtungen zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf bekannt, bei denen eine Zweistoffdüse im Ventilaustrittsstutzen oder unmittelbar im Kegel angeordnet ist. Diese Zweistoffdüsen zerstäuben durch einen Dampfteilstrom das zur Kühlung in die Armatur eingespritzte Wasser, wobei die eigentliche Kühlung des gesamten Dampfstromes nach der Düse erfolgt.

Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen eine direkte Wassereinspritzung im Reduzierventil erfolgt. Bei der Einleitung des Wassers zwischen Sitz und Drosselquerschnitt sowie unmittelbar nach dem Drosselquerschnitt, wird die im Drosselquerschnitt auftretende hohe Dampfgeschwindigkeit für eine gute Zerstäubung und Wärmeübertragung ausgenutzt.

Den bekannten Ausführungen haften jedoch eine Reihe von Mängeln an.

Bei den bekannten Einrichtungen, bei denen zur Kühlung Heißdampfkühler oder auch Einspritzstrecken verwendet werden, besteht der wesentliche Nachteil in den erforderlichen langen Ausdampfstrecken.

Die bekannten Einrichtungen zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf unter Verwendung einer Zweistoffdüse im Ventilaustrittsstutzen zeigen den erheblichen Nachteil, daß die Mischung zwischen Wasser und Dampf bei auftretenden ungünstigen Zustandsgrößen nicht ausreichend verwirklicht wird und somit die Gefahr der Tropfenschlagerosion durch noch nicht verdampfte Wasserstropfen besteht.

Bei den bekannten Ausführungen mit direkter Wassereinspritzung im Reduzierventil zwischen Sitz und Drosselquerschnitt vollzieht sich der Kühlvorgang etwa unabhängig von der Laststufe, und die im Drosselquerschnitt auftretende hohe Dampfgeschwindigkeit wird für eine ausreichende Zerstäubung und Wärmeübertragung genutzt. Nachteilig wirkt sich jedoch bei dieser Ausführung die durch den konzentriert auftretenden gebündelten Dampfstrahl bedingte erhöhte Geräuschentwicklung aus.

Zweck der Erfindung ist es, sowohl die unzureichende Zerstäubung als auch die nicht vollständige Verdampfung des Kühlwassers und die dadurch bedingte Tropfenschlagerosion zu beseitigen und darüber hinaus die starke Strahlbildung und die damit zusammenhängende erhöhte Geräuschbildung zu mindern, wobei die Einzelteile der Armatur ohne großen Materialaufwand verhältnismäßig einfach herzustellen und leicht zu montieren bzw. demontieren sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf zu schaffen, bei der auf kleinstem Raum durch eine besondere Strömungszuführung des eingespritzten Wasser- und Dampfstrahles eine ausreichende Zerstäubung und vollständige Verdampfung des Kühlwassers bei gleichzeitiger Minderung der Geräuschbildung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zylindrische Hülse eines an sich bekannten Hohlkegels mit am ganzen Umfang versehenen Bohrungen oder Schlitzen im Innern des Gehäuses verschiebbar angeordnet ist und in Geschlossenstellung der Armatur das Gegenstück für den Sitz im Gehäuse bildet, und daß im Innern der zylindrischen Hülse ein gewölbter Boden vorgesehen ist, welcher für den Aufprall und die Umlenkung des von der Minderdruckseite des Ventils her durch den Abströmquerschnitt der zylindrischen Hülse durch ein Rohr eingespritzten Wasserstrahls vorgesehen ist, wobei die Umlenkung des Wasserstrahls derart erfolgt, daß sich ein Film auf der inneren Mantelfläche der zylindrischen Hülse bildet und der durch die Bohrungen oder Schlitze der zylindrischen Hülse eintretende Dampf in Strahlen aufgelöst in das Kegelinnere gelangt und mit hoher Turbulenz den an der inneren Wandung der zylindrischen Hülse gebildeten Wasserfilm zerstäubt und verdampft.

Ein zwischen Sitz des Gehäuses und zylindrischen Hülse angeordneter Spalt wirkt sich besonders bei kleinen Hüben günstig aus, da die bei diesen Lastzuständen evtl. bis zum Kegelaustritt gelangenden Tröpfchen von dem durch den Spalt strömenden Dampf zerstäubt und verdampft werden.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, Fig. 2: den Schnitt durch die zylindrische Hülse mit Wassereinspritzung durch die Spindel.

Gemäß Fig. 1 strömt der Dampf aus dem Eintrittsstutzen des Gehäuses 4 durch die tangential angeordneten von Reihe zu Reihe ihren Richtungssinn ändernden Bohrungen 2; 3 der zylindrischen Hülse 1 in den Innenraum 12 des Hohlkegels 9. Der Hohlkegel 9 und die zylindrische Hülse 1 sind aus einem Stück gefertigt und im Innern des Gehäuses 4 verschiebbar angeordnet. Der Hohlkegel 9 bildet in Geschlossenstellung der Armatur das Gegenstück für den Sitz 5 im Gehäuse 4. Der von der Minderdruckseite der Armatur her durch ein Rohr 6 eingespritzte Wasserstrahl ist gegen den gewölbten Boden 10 des Hohlkegels 9 gerichtet und wird beim Aufprall umgelenkt und als Film auf die Innenwand der zylindrischen Hülse 1 verteilt.

Der durch die Bohrungen 2; 3 in Strahlen aufgelöste eintretende Dampf gelangt in den Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 und zerstäubt mit hoher Turbulenz den an der Innenwand der zylindrischen Hülse 1 gebildeten Wasserfilm, wodurch das Ablaufen des Films an der Innenwand verhindert und eine völlige Verdampfung im Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 erreicht wird.

Durch die teilweise tangential gerichteten Bohrungen 2; 3 und durch die Änderung des Richtungssinns der tangentialen Bohrungen 2; 3 von Reihe zu Reihe wird der Weg der einzelnen Tröpfchen im Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 vergrößert und die Turbulenz weiter erhöht. Darüber hinaus bewirkt die Aufteilung des Dampfstromes in eine größere Zahl kleinerer Dampfstrahlen eine erhebliche Lärmminderung durch die Vermeidung instationärer Verdichtungsstöße an den Stellen größter Geschwindigkeit.

Die Lärmminderung kann weiterhin bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch die mögliche optimale Anordnung nachgeschalteter in der Zeichnung nicht dargestellter Drosseleinsätze günstig beeinflusst werden. Bei kleinen Hüben wirkt sich der zwischen dem Sitz 5 und der zylindrischen Hülse 1 angeordnete Spalt 8 besonders günstig aus, da die bei diesen Lastzuständen evtl. bis zum Kegeldaustritt der zylindrischen Hülse 1 gelangenden Tröpfchen von dem durch den Spalt 8 strömenden Dampf zerstäubt und verdampft werden. Gemäß Fig. 2 erfolgt die Zuführung des Wasserstrahles durch die Spindel 7 in den Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1.

Der Hohlkegel 9 und die zylindrische Hülse 1 sind aus einem Stück gefertigt und mit der Spindel 7 verschweißt.

Es ist auch denkbar, die Spindel 7 und den Hohlkegel 9 auf andere Weise zu verbinden.

Der Wasserstrahl gelangt durch Bohrungen oder einen Ringspalt 11 im gewölbten Boden 10 des Hohlkegels 9 ebenfalls als Film auf die Innenwand der zylindrischen Hülse 1, wobei der Kühlungs- und Drosselvorgang analog dem vorangegangenen Beispiel ablaufen.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf durch Wassereinspritzung in Druckreduzierventilen, bei denen in dem Gehäuse eine den Ventilsitz tragende Hülse von außen durch den Heißdampf angeströmt wird und der Heißdampf durch in der Hülse angebrachte Bohrungen in das Innere der Hülse hineinströmt und der Wasserstrahl von außen über eine Leitung in das Innere der Armatur gelangt und mit den mit großer Geschwindigkeit strömenden Heißdampf derart zusammentrifft, daß das Wasser dem Dampf Überhitzungswärme entzieht und gleichzeitig dabei verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (1) eines an sich bekannten Hohlkegels (9) mit am ganzen Umfang versehenen Bohrungen (2; 3) im Innern des Gehäuses (4) verschiebbar angeordnet ist und in Geschlossenstellung der Armatur das Gegenstück für den Sitz (5) in Gehäuse (4) bildet und daß im Innern der zylindrischen Hülse (1) ein gewölbter Boden (10) für den Aufprall und die Umlenkung des von der Minderdruckseite des Ventils her durch den Abströmquerschnitt der zylindrischen Hülse (1) durch ein Rohr (6) eingespritzten Wasserstrahles vorgesehen ist, wobei die Umlenkung der Wasserstrahles derart ausgebildet ist, daß sich ein Film auf der inneren Mantelfläche der zylindrischen Hülse (1) bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser durch die Spindel (7) zugeführt wird und durch einen Ringspalt (11) oder Bohrungen als Film auf die innere Mantelfläche der zylindrischen Hülse (1) gelangt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Bohrungen (2; 3) und/oder Schlitze für den Dampfdurchtritt tangential gerichtet ist, und daß die tangential gerichteten Bohrungen (2; 3) in den untereinanderliegenden Reihen ihren Richtungssinn ändern.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sitz (5) und der zylindrischen Hülse (1) ein Spalt (8) vorgesehen ist.