DE2810771C2 - Nozzle for an injection cooler - Google Patents

Description

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (23, 22) jeweils an einen gemeinsamen Kühlwasserkanal (18) und Zerstäuberdampfkanal (17) angeschlossen sind, wobei diese Kanäle (18, 17) aus konzentrisch ineinanderiiegenden Rohren (16,15) gebildet sind, die an ihrem einen Ende über φα Düsenkopf (19) und an ihrem anderen Ende über eine Kappe (26; fest miteinander verschweißt sind, und wobei in das Innenrohr (16) ein Kompensator (21) eingesetzt ist (F i g. 3—5).2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the bores (23, 22) are each connected to a common cooling water channel (18) and atomizer steam channel (17), these channels (18, 17) consisting of concentric tubes (16, 15) ) are formed, which are firmly welded to one another at their one end via φα nozzle head (19) and at their other end via a cap (26;), and a compensator (21) is inserted into the inner tube (16) (F i g . 3—5).

3. Düse nach Anspracht oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (4), in Austrittsrichtung gesehen, ?inen divergierenden Winkel bilden (F ig. 4).3. Nozzle according to spoke or 2, thereby characterized in that the outlet bores (4), seen in the outlet direction,? inen diverging Form angles (Fig. 4).

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Austrittsbohrungen (4) im Düsenkopf (19) ein Entlastungskegel (24) eingearbeito: ist (F i g. 5).4. Nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that a relief cone (24) between the outlet bores (4) in the nozzle head (19) incorporated: is (Fig. 5).

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Die Erfindung betrifft eine Düse für einen Einspritzkühler mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a nozzle for an injection cooler with the features of the preamble of Claim 1.

Derartige Einspritzkühler dienen dazu, den Heiudampf in Rohrleitungen zu kühlen, um diese und die nachgeschalteten Heizflächen vor zu hoher Temperatur zu schütten. Um das Kühlwasser möglichst gleichmäßig mit dem zu kühlenden Heißdampf zu vermischen, wird es durch Druck oder mit Hilfe von Zerstäuberdampf fein verdüst (DE-AS 11 48 238).Such injection coolers are used to cool the hot steam in pipes to this and the to pour downstream heating surfaces at too high a temperature. To keep the cooling water as even as possible to mix with the superheated steam to be cooled, it is fine by pressure or with the help of atomizing steam atomized (DE-AS 11 48 238).

Die Druckzerstäuberdüsen in Einspritzkühlern werden für den maximalen Durchsatz ausgelegt Das bedeutet, daß bei höchstem Kühlwasserdruck vor der Düse sich die optimale Zerstäubungsqualität einstellt Mit fallendem Druck und damit verbundenem sinkendem Durchsatz v/ird die Zerstäubung zunehmend schlechter. Durch diese verschlechterte Zerstäubung kommt es häufig zu Thermoschockschäden in den Kühlern.The pressure atomizer nozzles in injection coolers are designed for maximum throughput means that with the highest cooling water pressure in front of the nozzle, the optimum atomization quality is achieved With falling pressure and the associated falling throughput, atomization increases worse. This deteriorated atomization often leads to thermal shock damage in the Coolers.

Aus der US-PS 23 54 842 ist ein Einspritzkühler bekannt, bei dem die Düse mit einem zentralen Durchgang zur Führung des Kühlwassers versehen ist, der von einem Ringkanal zur Führung des Zerstäuber-, dampfes umgeben ist. Der Ringkanal weist einen zur Längsachse des zentralen Durchganges geneigten eo Abschnitt auf, der in einen ringförmigen Austrittsschlitz mündet. Der Zerstäuberdampf tritt damit auf den Umfang eines verhältnismäßig dicken Kühlwasserstromes. Bei einer solchen Führung von Kühlwasser und Zerstäuberdampf ist nur eine unvollständige Zerstäu- « bung des Kühlwassers möglich.From US-PS 23 54 842 an injection cooler is known in which the nozzle with a central Passage is provided for guiding the cooling water, which is from an annular channel for guiding the atomizer, surrounded by steam. The annular channel has an eo inclined to the longitudinal axis of the central passage Section which opens into an annular outlet slot. The atomizer steam then occurs on the Volume of a relatively thick cooling water flow. With such a management of cooling water and Atomizing steam is only possible for incomplete atomization of the cooling water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Düse für Einspritzkühler derart weiter zuThe invention is based on the object of further developing the known nozzle for injection coolers in this way entwickeln, daß bei einer Verbesserung des Zerstäubungsgrades die Zerstäuberdampf menge verringert und die Baulänge des Einspritzkühlers verkürzt werden kann. ......develop that, with an improvement in the degree of atomization, the amount of atomizer steam is reduced and the overall length of the injection cooler can be shortened. ......

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 Advantageous refinements of the invention are contained in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Düse wird die benötigte Zerstäuberdampfmenge auf ein kontinuierliches Minimum beschränkt Dabei kann der Durchsatz von Kühlwasser durch die Anzahl der Austrittsbohrungen bestimmt werdea Weiterhin kann auf eine Regelung der Zerstäuberdampfmenge verzichtet werden, da der Druck vor der Düse über den gesamten Einspritzvorgang konstant gehalten wird. Die Baulänge der Einspritzkühler wird durch die verbesserte Zerstäubungsqualität verkürztIn the case of the nozzle according to the invention, the required The amount of atomizing vapor is limited to a continuous minimum. The throughput of Cooling water can be determined by the number of outlet bores. A regulation can also be used the amount of atomizer steam can be dispensed with, since the Pressure in front of the nozzle is kept constant over the entire injection process. The overall length of the Injection cooler is shortened by the improved atomization quality

Ähnliche Düsenformen sind zwar an sich bei ölbrennem bekannt, sie werden jedoch dort unter wesentlich anderen Betriebsbedingungen, speziell bei niedrigeren Drücken eingesetztSimilar nozzle shapes are actually included oil burners known, but they are there under significantly different operating conditions, especially with lower pressures used

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtSeveral embodiments of the invention are shown in FIG shown in the drawing and are described in more detail below. It shows

Fig. 1 schematisch einen Einspritzkühler mit radialem Einbau eines Dösenstockes,Fig. 1 schematically an injection cooler with radial installation of a dozing stick,

F i g. 2 schematisch einen Einspritzkühler mit axialem Einbau eines Düsenstockes,F i g. 2 schematically an injection cooler with an axial Installation of a nozzle assembly,

F.ig.3 den Längsschnitt durch einen Düsenstock für radialen Einbau,F.ig.3 the longitudinal section through a nozzle assembly for radial installation,

F i g. 4 den Schnitt IV-IV nach F i g. 3 und Fig.5 den Längsschnitt durch einen Düsenstock für axialen Einbau.F i g. 4 the section IV-IV according to F i g. 3 and Fig.5 the longitudinal section through a nozzle assembly for axial installation.

Der Einspritzkühler besteht aus einem von dem zu kühlenden Heißdampf durchströmten Rohrstück 1. Innerhalb des Rohrstückes 1 ist ein Schutzrohr 2 vorgesehen, das dazu dient, daß das Kühlwasser nicht mit der Außenwand des Einspritrkühlers in Berührung kommtThe injection cooler consists of a pipe section 1 through which the superheated steam to be cooled flows. Inside the pipe section 1, a protective tube 2 is provided, which serves to prevent the cooling water comes into contact with the outer wall of the injection cooler

Der Düsenstock 3 befindet sich mit seinen Austrittsbohrungen 4 im Bereich des zu kühlenden Heißdampfes. Er kann nach F i g. 1 radial und nach F i g. 2 axial in den Einspritzkühler eingebaut werden. Bei axialem Einbau liegt der Düsenstock 3 in einem Krümmer 5 unmittelbar vor dem Rohrstück 1 des Einspritzkühlers.The nozzle assembly 3 is located with its outlet bores 4 in the area of the superheated steam to be cooled. According to FIG. 1 radially and according to FIG. 2 can be installed axially in the injection cooler. With axial installation the nozzle assembly 3 lies in a bend 5 directly in front of the pipe section 1 of the injection cooler.

Der Düsenstock 3 weist zwei Anschlußstutzen 6 und 7 auf. Der Anschlußstutzen 6 ist mit einer Kühlwasserzuleitung 8 verbunden, in der eine Drosselblende 9, zwei Absperrventile 10 und ein Mengenregelventil 11 mit Motorantrieb angeordnet sind.The nozzle assembly 3 has two connecting pieces 6 and 7. The connection piece 6 is connected to a cooling water supply line 8, in which a throttle screen 9, two Shut-off valves 10 and a quantity control valve 11 with a motor drive are arranged.

Die zum Anschlußstutzen 7 führende Zerstäuberdampfleitung 12 ist mit der Hochdruckdampfschiene des Dampferzeugers verbunden. Wenn nach F i g. 1 in der Zerstäuberdampfleitung 12 auch eine Drosselblende 9, ein Absperrventil 10, eine Rückschlagklappe 13 und ein Motorabsperrventil 14 dargestellt sind, so kann bei der Erfindung in vorteilhafter Weise auch auf dieses verzichtet werden. In diesem Fall erfolgt eine kontinuierliche Beaufschlagung mit einer geringen Zerstäuberdampfmenge. Ist aber ein Motorabsperrventil 14 vorgesehen, so sollte der Motorantrieb schnell öffnend und verzögernd schließend ausgebildet sein. Der Durchsatz des Zerstäuberdampfes muß vor Einspritzbeginn erfolgen.The leading to the connection piece 7 atomizer steam line 12 is connected to the high pressure steam rail of the Connected to the steam generator. If according to FIG. 1 in the atomizer steam line 12 also a throttle screen 9, a shut-off valve 10, a check valve 13 and an engine shut-off valve 14 are shown, so can in the In accordance with the invention, this can also be dispensed with in an advantageous manner. In this case a continuous application of a small amount of atomizing steam. However, if a motor shut-off valve 14 is provided, the motor drive should be fast be designed to open and to close with a delay. The throughput of the atomizer vapor must be prior to Start of injection.

Der Düsenstock 3 ist in das Rohrstück 1 des Einspritzkühlers eingeschweißt. Er besteht aus zwei konzentrisch ineinandergesteckten Rohren, und zwarThe nozzle assembly 3 is welded into the pipe section 1 of the injection cooler. It consists of two concentrically nested tubes, namely

I aus dem Mantelrohr 15 und dem Innenrohr 16. Auf diese S Weise entsteht innerhalb des Düsenstockes 3 einI from the jacket tube 15 and the inner tube 16. On this S way arises within the nozzle assembly 3 a

L* ringförmiger Kanal 17 und ein zentraler Kanal 18. DasL * annular channel 17 and a central channel 18. The

Ct Innenrohr 16 und damit der zentrale Kanal 18 ist mit ; ί dem Anschlußstutzen 6 für das Kühlwasser verbunden. Ct inner tube 16 and thus the central channel 18 is with; ί connected to the connection piece 6 for the cooling water.

% Der Anschlußstutzen 7 für den Zerstäuberdampf ist an % The connection piece 7 for the atomizer steam is on

4 das Mantelrohr 15 angesetzt und mündet in den }■ ringförmigen Kanal 17 ein. Das Mantelrohr 15 und das 4, the casing tube 15 attached and flows into the annular channel} ■ a 17th The jacket pipe 15 and the

is Innenrohr 16 find an ihren beiden End«*n festThe inner tube 16 is fixed at both ends

V miteinander verschweißt Die Verbindung am vorderenV welded together The connection at the front

t Ende ist durch den Düsenkopf 19 gebildet- Am hinteren - Ende isv die Verbindung durch eine durchbohrte KappeThe end is formed by the nozzle head 19 - at the rear - The end of the connection is through a pierced cap

νί 20 hergestellt, durch die das innenrohr 16 hindurchge-νί 20 produced, through which the inner tube 16-

führt ist Das Innenrohr 16 ist mit dieser Kappe 20 verschweißt Um bei dieser Befestigung Wärmedehnun-The inner tube 16 is fitted with this cap 20 welded in order to achieve thermal expansion

':: gen des Innenrohres 16 gegenüber dem Mantelrohr 15 ':: gene of the inner tube 16 compared to the jacket tube 15

. aufzufangen, ist in das Innenrohr 16 ein Kompensator 21 : eingesetzt. To collect, a compensator 21 is in the inner tube 16 : used

Durch den Düsenkopf 19 sind Bohrungen 22 und 23 geführt Die Achsen der Bohrungen 22 und 23 stehen in τ einem strömungsgünstigen Winke! zueinander. Jeweils eine Bohrung 22 und eine Bohrung 23 gehen ineinander "■■ über und bilden zusammen eine gemeinsame Austrittsbohrung 4. Bores 22 and 23 are guided through the nozzle head 19. The axes of the bores 22 and 23 are at a streamlined angle! to each other. Each have a hole 22 and a hole 23 into one another "■■ on and together form a common outlet bore. 4

Die Bohrungen 22 gehen von dem zerstäuberdampfführenden ringförmigen Kanal 17 aus, während die Bohrungen 23 von dem das Kühlwasser führenden zentralen Kanal 18 abzweigen. In den Austrittsbohrungen 4 trifft der Zerstäuberdampf auf das Kühlwasser ' und zerstäubt es in feinste Tröpfchen. Das zerstäubte Kühlwasser tritt mit überkritischer Geschwindigkeit aus. Da die Achsen der Austrittsbohrungen 4 divergierend zueinander verlaufen, entsteht ein Sprühwinkel von kegeliger GestaltThe bores 22 extend from the atomizing vapor leading annular channel 17, while the Bores 23 branch off from the central channel 18 carrying the cooling water. In the outlet bores 4 the atomizer steam hits the cooling water and atomizes it into very fine droplets. That atomized Cooling water escapes at a supercritical speed. Since the axes of the outlet bores 4 diverge run towards each other, a spray angle with a conical shape is created

ι <) Der Düsenstock 3 nach F i g. 5 für den axialen Einbau in den Einspritzkühler entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau dem in F i g. 3 dargestellten Düsenstock 3 für den radialen Einbau. Im Düsenkopf 19 sind lediglich die Bohrungen 22 und 23 symmetrisch zur Längsachse des Düsenstockes 3 anzuordnen. Ferner ist in dem Düsenkopf 19 zwischen den Austrittsbohrungen 4 ein Entlastungskegel 24 eingedreht Auf diese Weise soll einem Aufbauen von Spannungen und einer Materialanhäufung entgegengewirkt werden.ι <) The nozzle assembly 3 according to FIG. 5 for axial installation The basic structure of the injection cooler corresponds to that in FIG. 3 illustrated nozzle assembly 3 for radial installation. In the nozzle head 19 are only to arrange the bores 22 and 23 symmetrically to the longitudinal axis of the nozzle assembly 3. Furthermore, in the Nozzle head 19 is screwed in a relief cone 24 between the outlet bores 4 in this way a build-up of tensions and an accumulation of material are counteracted.

Nach F i g. 5 liegt der Kompensator 21 dichtend an der Innenwand des Mantelrohres VS sn. Ein Entwässerungsstutzen 25 ist am Mantelrohr 15 .zwischen dem Kompensator 21 und der Kappe 20 angebracht um bei Überkopfanordnung eine Restentwässerung zu erreichen. According to FIG. 5, the compensator 21 lies sealingly on the inner wall of the jacket pipe VS sn. A drainage connection 25 is attached to the jacket pipe 15 between the compensator 21 and the cap 20 in order to achieve residual drainage when positioned overhead.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

Patentansprache:Patent address: 1. Düse für einen Einspritzkühler mit Wasser-Dampf-Zerstäubung zur Kühlung von Heißdampf, aus deren Düsenkopf Kühlwasser und Zerstäuberdampf unter einem Winkel zueinander gemeinsam austreten, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenkopf (19) jeweils mehrere getrennte Bohrungen (23, 22) für das Kühlwasser und den Zerstäuberdampf angeordnet sind, die jeweils paarweise zusammentreffen und jeweils in einer gemeinsamen Austrittsbohrung (4) enden1. Nozzle for an injection cooler with water-steam atomization for cooling superheated steam, from their nozzle head cooling water and atomizer steam together at an angle to each other exit, characterized in that in the nozzle head (19) each have several separate bores (23, 22) for the cooling water and the Atomizer vapor are arranged, which meet in pairs and each in one common outlet bore (4)