DE2443207C3 - Device for reducing pressure and cooling superheated steam - 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.The invention relates to a device for lowering the pressure and the temperature of superheated steam with a central perforated cylinder, acted upon from the inside by the steam, in which a piston valve and with a water injection device.

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.There are known steam state converters with a central steam supply through a piston valve is controllable, and in which the steam pressure in a central perforated cylinder acted upon from the inside is reduced. The steam cooling takes place by supplying cooling water directly in front of the central one Perforated cylinder. The high steam speed prevailing there results in a fine atomization of the water jets and an immediate evaporation of the small water droplets. If at this known arrangement of the evaporation process of the small water droplets when exiting the If delivery nozzles are not done immediately, the water droplets will be in at considerable speed mechanically split the perforated diaphragms of the central perforated cylinder and through intensive steam turbulence evaporated immediately. This type of known steam cooling has relatively few cooling water supplies, which open lengthwise through small openings in the narrow wall of the nozzle slots. An intense one Mixing of the cooling water with the steam can therefore not take place at the point of feed, either this cooling water supply cannot follow a regulation - with the piston valve fully open the areas remote from the cooling water supply are not detected. It must be taken into account that the cooling water is supplied in rooms in which there is still no reduction in steam pressure Has taken place, so that special measures are required to the cooling water supply to adapt the prevailing steam pressure.

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.The invention has set itself the task of making the water injection so that in all Control ranges an intimate mixing of the steam with the cooling water takes place at all points, whereby the cooling water supply is not influenced by the prevailing steam pressure, but rather is favored by the steam flow.

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.This object is achieved in that the water injection device from outside the perforated cylinder axially parallel tubes with water outlet slots arranged evenly distributed on its circumference consists, wherein the tubes have an oval cross-section in the area of the flow, whose major axis is radial to the perforated cylinder, and the slots on the one facing away from the perforated cylinder Side of the tubes are arranged in planes at right angles to the axis at different heights.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Röhrchen außen von einem oder mehreren Lochzylindern umgeben.According to an advantageous development, the tubes are on the outside of one or more perforated cylinders surround.

Eine Steuerung der Kühlwassermenge mit derselbenA control of the amount of cooling water with the same

•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• 5 device with which the superheated steam is controlled not necessary or even not desired, since the amount of cooling water is not always in the same ratio to the amount of steam to be cooled must be supplied. The amount of cooling water becomes advantageous regulated by its own actuator, so that at the Throttle point only the finely divided supply and

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.Mixing takes place Dutch the cooling water supply according to the invention a uniform cooling and mixing with the steam achieved in all control ranges, which is practical takes place exclusively due to the prevailing steam speed.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawings explained in more detail. In the drawings shows

F i g. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung im axialen Schnitt undF i g. 1 the device according to the invention in the axial Cut and

Fig.2 die Vorrichtung in einem versetzten Schnitt senkrecht zur Achse.2 shows the device in an offset section perpendicular to the axis.

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.The housing is formed from an upper part 1 and a lower part 2. In these parts is an axial Bore 3 arranged with a valve seat 4 on the upper edge of the bore 3 in the lower part 2 of the Housing. Above this valve seat, the bore 3 is widened and a piston valve 5 is guided therein. the lower edge 6 of which is adapted to the valve seat 4. The lower outer edge forms a control edge 7, which with Bores 8 in a perforated cylinder 9 cooperates. The perforated cylinder 9 sits between the lower and the upper housing part, its free interior continues the bore up to the valve seat 4. The steam is fed in from below and discharged radially on all sides.

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 istOutside the perforated cylinder 9, tubes 10 are distributed evenly over the circumference of the cylinder arranged, which is axially parallel to the bore 3 between the lower and the upper housing part extend. The tubes 10 are embedded in blind bores 11 in the upper housing part 1 and in the lower one Housing part 2 connected via bores 12 to an annular channel 13 which is connected to a cooling water supply is connected, which is not shown here

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 erfolgtIn the area of the flow, i.e. outside the central cylinder 9 and between the upper one Housing part 1 and the lower housing part 2, the tubes 10 have an oval cross-section, its large Axis lies radially to the perforated cylinder. So they are narrower in the direction of flow. The spaces in between between the oval tubes 10 form Laval nozzles in the direction of flow. There will be those of these Nozzles produced known flow processes and flow patterns. Behind them through the spaces 14 of the oval tube formed nozzles takes place

eine Ablösung der Strömung unter Verwirbelung, eine Karmann'sche Wirbelstraße.a separation of the flow with turbulence, a Karmann vortex street.

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.On the side facing away from the inflow, the tubes IC are provided with slots 15, which are in a to Axis of the tubes are arranged in a right-angled plane. The slots 15 begin in the direction of flow behind the central axis of the tube. According to an advantageous embodiment, the slots 15 are in the tube 10 for each tube not over the entire height between the two parts 1 and 2 of the Housing distributed, but they are each in groups arranged at different heights at each tube, like the one from FIG. 1 can be seen.

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.The function of this device is as follows:
Water is supplied to the individual tubes 10 via the water supply line and the ring channel 13. It is not necessary for the water to be under high pressure; or a little higher, so that a constant flow of water is guaranteed. The water rises in the tubes up to the slits and from there enters the steam. The steam coming from below through the bore 3 passes according to the position of the piston valve 5;> the central perforated cylinder 9 and flows through the spaces 14 between the tubes 10. In the spaces 14, which are shaped like a Laval nozzle due to the oval cross-section of the tubes 10 a negative pressure is created at the outlet in a known manner. In the region of this negative pressure, the slots 15 are arranged in the tubes 10, so that the cooling water is sucked out of the slots 15 by the steam. The water emerging from the slots 15 is divided into fine droplets and intensively mixed with the steam in the vortex street generated by the nozzle flow. Further mixing takes place when one or more perforated cylinders are arranged downstream of the tubes 10. It can be seen that the admixture of cooling water to the superheated steam is controlled to a certain extent by the position of the piston valve 5. If the piston valve 5 only releases the lower part of the perforated cylinder 9, the flow around the small tubes 10 is only in their lower area and, accordingly, cooling water can only exit from the slots 15 in the lower area of the small tubes 10; the upper part of the tube remains unaffected. In order to adapt the admixture of cooling water to the position of the piston valve 5, the tubes 10 are each provided with the slots 15 at different heights. A number of tubes 10 have slots 15 in the lower part, as shown on the left-hand side of Figure 1; another number of tubes 10 have slots 15 in the central part, like the one in the middle of FIG. 1 and a further number of tubes 10 have slots 15 in the upper part, like that in FIG. 1 is shown on the right. The tubes of all three groups are evenly spaced around the circumference.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Device for lowering the pressure and the temperature of superheated steam with one of inside through the steam acted central perforated cylinder in which a piston valve is guided, and with a water injection device, characterized in that the water injection device from outside the perforated cylinder (9) arranged evenly distributed on its circumference axially parallel tubes (10) with water outlet guards (15), the tubes (tO) have an oval cross-section in the area of the flow, the major axis of which is radial to the perforated cylinder (9), and the slots (15) on the side facing away from the perforated cylinder (9) Tubes (10) are arranged in planes at right angles to the axis at different heights. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (10) außen von einem oder mehreren Lochzylindern umgeben sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the tubes (10) outside of one or more perforated cylinders are surrounded.