DE2443207C3 - Vorrichtung zum Druckabsenken und Kühlen von Heißdampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absenken des Druckes und der Temperatur von Heißdampf mit einem von innen durch den Dampf beaufschlagten zentralen Lochzylinder, in dem ein Kolbenschieber geführt ist, und mit einer Wassereinspritz-Einrichtung.

Es sind Dampfzustandswandler bekannt mit zentraler Dampfzuführung, die durch einen Kolbenschieber steuerbar ist, und bei denen der Dampfdruck in einem von innen beaufschlagten zentralen Lochzylinder reduziert wird. Die Dampfkühlung erfolgt durch Zufuhr von Kühlwasser unmittelbar vor dem zentralen Lochzylinder. Durch die dort herrschende große Dampfgeschwindigkeit ergibt sich eine feine Zerstäubung der Wasserstrahlen und ein sofortiges Verdampfen der kleinen Wassertröpfchen. Wenn bei dieser bekannten Anordnung der Verdampfungsvorgang der kleinen Wassertröpfchen beim Austritt aus den Zuführungsdüsen nicht sofort erfolgt, werden die Wassertröpfchen mit erheblicher Geschwindigkeit in den Lochblenden des zentralen Lochzylinders mechanisch aufgespalten und durch intensive Dampfwirbelung sofort verdampft. Diese Art der bekannten Dampfkühlung hat verhältnismäßig wenige Kühlwasserzuführungen, die durch kleine öffnungen in der Schmalwand von Düsenschlitzen längsweise münden. Eine intensive Vermischung des Kühlwassers mit dem Dampf kann daher nicht an der Stelle der Zuführung stattfinden, auch kann diese Kühlwasserzuführung nicht einer Regelung folgen — bei vollständig geöffnetem Kolbenschieber werden die entfernt von der Kühlwasserzuführung liegenden Bereiche nicht erfaßt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Kühlwasserzuführung in Räumen erfolgt, in denen noch keine Reduzierung des Dampfdruckes stattgefunden hat, so daß besondere Maßnahmen erforderlich sind, um die Kühlwasserzuführung dem herrschenden Dampfdruck anzupassen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Wassereinspritzung derart vorzunehmen, daß in allen Regelbereichen an allen Stellen eine innige Vermischung des Dampfes mit dem Kühlwasser stattfindet, wobei die Kühlwasserzuführung durch den herrschenden Dampfdruck nicht beeinflußt, sondern vielmehr durch die Dampfströmung begünstigt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wassereinspritz-Einrichtung aus außerhalb des Lochzylinders an seinem Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten achsparallelen Röhrchen mit Wasseraustritts-Schlitzen besteht, wobei die Röhrchen im Bereich der Durchströmung einen ovalen Querschnitt aufweisen, dessen große Achse radial zum Lochzylinder Hegt, und die Schlitze auf der dem Lochzylinder abgewandten Seite der Röhrchen in zur Achse rechtwinkligen Ebenen in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Röhrchen außen von einem oder mehreren Lochzylindern umgeben.

Eine Steuerung der Kühlwassermenge mit derselben

•5 Vorrichtung, mit der der Heißdampf gesteuert wird, ist nicht erforderlich bzw. sogar nicht erwünscht, da die Kühlwassermenge nicht immer im gleichen Verhältnis zu der Menge des zu kühlenden Dampfes zugeführt werden muß. Die Kühlwassermenge wird vorteilhaft durch ein eigenes Stellgerät geregelt, so daß an der Drosselstelle lediglich die feinverteilte Zufuhr und

Vermischung erfolgt Dutch die Kühlwasserzufuhr nach der Erfindung wird eine in allen Regelbereichen gleichmäßige Kühlung und Vermischung mit dem Dampf erreicht, die praktisch ausschließlich aufgrund der herrschenden Dampfgeschwindigkeit erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung im axialen Schnitt und

Fig.2 die Vorrichtung in einem versetzten Schnitt senkrecht zur Achse.

Das Gehäuse ist gebildet aus einem oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2. In diesen Teilen ist eine axiale Bohrung 3 angeordnet mit einem Ventilsitz 4 an der Oberkante der Bohrung 3 im unteren Teil 2 des Gehäuses. Oberhalb dieses Ventilsitzes ist die Bohrung 3 erweitert, und es ist darin ein Kolbenschieber 5 geführt, dessen Unterkante 6 dem Ventilsitz 4 angepaßt ist. Die untere Außenkante bildet eine Steuerkante 7, die mit Bohrungen 8 in einem Lochzylinder 9 zusammenwirkt. Der Lochzylinder 9 sitzt zwischen dem unteren und dem oberen Gehäuseteil, sein freier Innenraum führt die Bohrung fort bis zu dem Ventilsitz 4. Der Dampf wird von unten her zugeführt und radial nach allen Seiten hin abgeführt.

Außerhalb des Lochzylinders 9 sind, auf den Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilt, Röhrchen 10 angeordnet, die sich achsparallel zu der Bohrung 3 zwischen dem unteren und dem oberen Gehäuseteil erstrecken. Die Röhrchen 10 sind im oberen Gehäuseteil 1 in Blindbohrungen 11 eingelassen und im unteren Gehäuseteil 2 über Bohrungen 12 mit einem Ringkanal 13 verbunden, der an eine Kühlwasserzuführung angeschlossen ist, die hier nicht dargestellt ist

Im Bereich der Durchströmung, also außerhalb des zentralen Lcchzylinders 9 und zwischen dem oberen Gehäuseteil 1 und dem unteren Gehäuseteil 2, haben die Röhrchen 10 einen ovalen Querschnitt, dessen große Achse radial zum Lochzylinder liegt. Sie sind also in Durchströmungsrichtung schmaler. Die Zwischenräume zwischen den ovalen Röhrchen 10 bilden in Durchströmungsrichtung Lavaldüsen. Dort werden die von diesen Düsen her bekannten Strömungsvorgänge und Strömungsbilder erzeugt. Hinter diesen durch die Zwischenräume 14 der ovalen Röhrchen gebildeten Düsen erfolgt

eine Ablösung der Strömung unter Verwirbelung, eine Karmann'sche Wirbelstraße.

Auf der der Zuströmung abgewandten Seite sind die Röhrchen IC mit Schlitzen 15 versehen, die in einer zur Achse der Röhrchen rechtwinkligen Ebene angeordnet s sind. Die Schlitze 15 beginnen in Strömungsrichtung hinter der Mittelachse der Röhrchen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Schlitze 15 in den Röhrchen 10 bei jedem Röhrchen nicht über die gesamte Höhe zwischen den beiden Teilen 1 und 2 des Gehäuses verteilt, sondern sie sind jeweils in Gruppen bei jedem Röhrchen in verschiedener Höhe angeordnet, wie das aus F i g. 1 zu erkennen ist.

Die Funktion dieser Vorrichtung ist folgende:
Ober die Wasserzuleitung und den Ringkanal 13 wird Wasser zu den einzelnen Röhrchen 10 zugeführt Dazu ist es nicht erforderlich, daß das Wasser unter hohem Druck steht, es genügt vielfach, daß das zugeführte Wasser aus einem Vorratsbehälter kommt, der etwa in Höhe der Röhrchen 10 liegt oder etwas höher, so daß ein ständiges Nachfließen von Wasser gewährleistet ist. Das Wasser steigt in den Röhrchen bis zu den Schlitzen auf und tritt von dort aus in dem Dampf ein. Der von unten durch die Bohrung 3 kommende Dampf tritt entsprechend der Stellung des Kolbenschiebers 5 durch ;> den zentralen Lochzylinder 9 und durchströmt die Zwischenräume 14 zwischen den Röhrchen 10. In den Zwischenräumen 14, die aufgrund des ovalen Querschnittes der Röhrchen 10 die Form einer Lavaldüse haben, entsteht am Auslauf in bekannter Weise ein Unterdruck. Im Bereich dieses Unterdrucks sind die Schlitze 15 in den Röhrchen 10 angeordnet, so daß das Kühlwasser aus den Schlitzen 15 durch den Dampf herausgesaugt wird. Das aus den Schlitzen 15 austretende Wasser wird in feine Tröpfchen zerteilt und in der durch die Düsenströmung erzeugten Wirbelstraße intensiv mit dem Dampf vermischt Eine weitere Vermischung findet dann statt, wenn ein oder mehrere Lochzylinder den Röhrchen 10 nachgeordnet sind. Es ist zu erkennen, daß die Kühlwasserzumischung zu dem Heißdampf in gewissem Grade durch die Stellung des Kolbenschiebers 5 gesteuert wird. Wenn der Kolbenschieber 5 nur den unteren Teil des Lochzylinders 9 freigibt werden die Röhrchen 10 lediglich in ihrem unteren Bereich umströmt und dementsprechend kann auch nur aus den Schlitzen 15 im unteren Bereich der Röhrchen 10 Kühlwasser austreten; der obere Teil der Röhrchen bleibt unbeaufschlagt Um die Kühlwasserbeimischung der Stellung des Kolbenschiebers 5 anzupassen, sind die Röhrchen 10 jeweils in verschiedenen Höhen mit den Schlitzen 15 versehen. Eine Reihe von Röhrchen 10 hat Schlitze 15 im unteren Teil, wie auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellt ist; eine weitere Anzahl von Röhrchen 10 hat Schlitze 15 im mittleren Teil, wie das in der Mitte der F i g. 1 dargestellt ist, und eine weitere Anzahl von Röhrchen 10 hat Schlitze 15 im oberen Teil, wie das in F i g. 1 auf der rechten Seite dargestellt ist. Dabei sind die Röhrchen aller drei Gruppen in gleichen Abständen auf den Umfang verteilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Absenken des Druckes und der Temperatur von Heißdampf mit einem von innen durch den Dampf beaufschlagten zentralen Lochzylinder, in dem ein Kolbenschieber geführt ist, und mit einer Wassereinspritz-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinspritz-Einrichtung aus außerhalb des Lochzylinders (9) an seinem Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten achsparallelen Röhrchen (10) mit Wasseraustritts-Schutzen (15) besteht, wobei die Röhrchen (tO) im Bereich der Durchströmung einen ovalen Querschnitt aufweisen, dessen große Achse radial zum Lochzylinder (9) liegt, und die Schlitze (15) auf der dem Lochzylinder (9) abgewandten Seite der Röhrchen (10) in zur Achse rechtwinkligen Ebenen in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (10) außen von einem oder mehreren Lochzylindern umgeben sind.