DE2830608C2 - Kühlwassereinspritzung für eine regelbare Drossel für Dampf - Google Patents

Description

a) Zentrisch in dem Drosselkorb (10) ist ein an seinem Umfang mit Durchgangslöchern (13) versehenes Rohr (12) mit unterer Wasserzuführung (14—16) angeordnet;

b) in das Rohr taucht eine als Kolbenschieber wirkende Verlängerung (17) der Ventilspindel (2) von oben her ein;

c) die Lochung (13) des Umfangs des Rohres (12) ist auf den Hub der Ventilspindel (2) begrenzt.

2. Regelbare Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) in dem zentrischen Rohr (12) im Bereich der weitesten Öffnung des Drosselkorbes (10) liegen.

3. Regelbare Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführung (14—16) in einer Lochblende (11) angeordnet ist, die dem Drosselkorb (10) an dessen Basis nachgeordnet ist

4. Regelbare Drossel nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) zwischen der Spitze des Drosselkorbes (10) und dem Zentrum der nachgeordneten Lochblende (11) eingespannt ist.

5. Regelbare Drossel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Drosselkorb (10) und die Lochblende (11) an dessen Basis zusammen einen gemeinsamen Sitz im Ventilgehäuse (4) haben.

6. Regelbare Drossel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Löcher (13) in dem zentrischen Rohr (12) in Öffnungsrichtung des Kolbenschiebei s (17) zunimmt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlwassereinspritzung für eine regelbare Drossel für Dampf mit einem zylindrischen, in seinem Mantel mit Löchern versehenen Drosselkörper und einem diesen nachgeordneten gehäusefesten, konischen, gelochten Drosselkorb.

Wenn bei derartig ausgebildeten regelbaren Drosseln für Dampf der gehäusefesten Drossel eine Wassereinspritzung nachgeordnet ist, hat das besondere Vorteile für einen Anwendungsbereich, in dem die zweite Lochdrossel im Sattdampfbereich liegt und durch Thermofühler nicht mehr regelbar ist.

Es ist schon die Ausführungsform einer regelbaren Drossel für Dampf vorgeschlagen, bei der, dem Lochdrosselkörper nachgeschaltet, in dem Expansionsraum eine oder mehrere Lochscheiben hintereinander angeordnet sind. Stromabwärts unter der ersten Lochscheibe liegt entweder ein oder auch mehrere radial angeordnete Rohre, die mit im wesentlichen nach der Seite gerichteten Löchern versehen sind. Diese Rohre mit den Löchern dienen zur Zuführung von Wasser. Die aus den Löchern austretenden Wasserstrahlen sollen sich mit dem durchtretenden Dampf vermischen. Die Zuführung des Wassers wird geregelt von einem Kühlwasser-Regelventil, das seinerseits von einem Geber gesteuert ist, der durch Zustände des Dampfes beeinflußt wird. Diese Ausführungsform einer regelbaren Drossel hat den Nachteil, daß beim Abfallen der Dampfdaten das Regel-

ventil weniger Kühlwasser zutreten läßt Dem steht aber die gleiche Anzahl von Öffnungsquerschnitten der Bohrungen in den Rohren zur Verfügung, so daß das Kühlwasser nicht mehr mit dem nötigen Druck dort austritt und deshalb keine Wasserstrahlen mehr bildet,

ίο sondern unter Umständen nur tröpfelt und damit eine Vermischung mit dem hindurchtretenden Dampf sehr erschwert, wenn nicht gar unmöglich macht

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Drossel der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß bei allen Dampf- und Regelzuständen eine wesentlich bessere und günstigere Vermischung des eingespritzten Wassers erreicht wird, und bei der die zugeführte Wassermenge unmittelbar abhängig ist von der Regelstellung der Drossel.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine regelbare Drossel der gattungsgemäßen Art durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet

a) Zentrtech in dem Drosselkorb ist ein, an seinem Umfang mit Durchgangslöchern versehenes Rohr mit unterer Wasserzuführung angeordnet;

b) in das Rohr taucht eine kolbenschieberartige Verlängerung der Ventilspindel von oben her ein;

c) die Lochung des Umfangs des Rohres ist auf den Hub der Ventilspindel begrenzt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es unzweckmäßig ist, Dampf- und Wasserstrahlen unmittelbar gegeneinander zu richten, jedoch auch Nachteile damit verbunden sind, wenn Dampf- und Wasserstrahlen gleich gerichtet sind. Vielmehr strebt die Erfindung an, Dampf- und Wasserstrahlen in einem schrägen Winkel gegeneinander zu richten, der im wesentlichen stromaufwärts geöffnet ist, und zwar derart, daß sich die Strahlen in einem freien Raum treffen und weitgehend vermieden wird, daß die Wasserstrahlen auf Wandungsteile der Drosseleinbauten auftreffen können. Die Schrägstellung der Strahlen von Dampf und Wasser gegeneinander hat den Vorteil, daß das Wasser von den Dampfstrahlen so weitgehend wie möglich zerstäubt und zerkleinert wird, andererseits aber auch, daß das zugeführte Wasser in den Düsen oder der Zuführungsleitung durch den Dampf, der eine sehr viel höhere Geschwindigkeit hat, nicht zurückgestaut wird, bzw. zum Pulsieren gebracht wird.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung liegen die Löcher in dem zentrischen Rohr im Bereich der weitesten Öffnung des Drosselkorbes. Die Wasserzuführung ist in einer Lochblende angeordnet, die den.

Drosselkorb an dessen Basis nachgeordnet ist. Das Rohr ist zwischen der Spitze des Drosselkorbes und dem Zentrum der nachgeordneten Lochblende eingespannt. Der konische Drosselkorb und die Lochblende haben an dessen Basis zusammen einen gemeinsamen Sitz im Ventilgehäuse. Der Querschnitt der Löcher in dem zentrischen Rohr nimmt in Öffnungsrichtung des Kolbenschiebers zu.

Die Kühlwasserzuführung erfolgt innerhalb eines konischen Drosselkorbes, der dem verstellbaren Drosselkörper stromabwärts nachgeschaltet ist. Der Vorteil der Wasserzuführung innerhalb des konischen Drosselkorbes besteht darin, daß gegenüber der bisher bekannten Wasserzuführung in dem Lochdrosselkörper ein we-

sentlich größeres Volumen zur Durchmischung von Kühlwasser und Dampf zur Verfügung steht daß die Dampfströmung innerhalb des Lochdrosselkorbes gleichmäßig verteilt ist, so daß die Strahlen des eingespritzten Kühlwassers in jeder Regelstellung das gesamte Volumen der durchtretenden Dampfströmung erreichen. Dabei besteht die Möglichkeit, durch entsprechende Lochanordnung und Richtung der Löcher in dem Lochkorb die Dampfströmung derart zu führen.

zugefahrenem Ventil noch offene Löcher vorhanden sind.

Die Erfindung geht also von der Erkenntnis aus, daß aufgrund dieser besonderen Anordnung der Aufbau von Überdruck im Kühlwasser bei geschlossenem Ventil wirksam vermieden wird und daher die Anordnung von zusätzlichen Löchern im »Zylinder-«Rohr, die vom »Kolbenhub« nicht erreicht werden, nicht mehr erforderiich ist Derartige besondere zusätzliche Löcher wir-

daß jeweils eine optimale Durchmischung mit dem io ken sich bezüglich der tatsächlichen Kühlwasserrege

lung nachteilig aus. Demnach wird mit diesem besonderen Aufbau des Anmeldungsgegenstandes auch die gestellte Aufgabe in hervorragender Weise gelöst, nämlich die Vermischung des eingespritzten Wassers mit den Dampf verbessert, weil tatsächlich ausschließlich nur in Abhängigkeit von der Ventilstellung Wasser eingespritzt wird, so daß eine unmittelbare Abhängigkeit zugeführten Wassers von der Stellung des Drosselstücks gewährleistet ist.

Durch die Nachordnung der Lochblende kann diese mit dem konischen Drosselkorb zusammen in einem gemeinsamen Sitz im Ventilgehäuse angeordnet werden. Die Strömung wird durch die dem konischen Drosselkorb nachgeordnete Lochblende beruhigt und ge

Kühlwasser erreicht wird. Es wird dabei weiter vermieden, daß unter bestimmten Bedingungen das Kühlwasser Oberflächen von Einbauten in dem Ventil benetzt und dadurch Wärmespannungen und entsprechende Auskolkungen verursacht

Durch die zentrische Anordnung des Rohres mit den Einspritzlöchern für das Wasser ergibt sich eine weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeit in diesem Rohr einen Kolbenschieber anzuordnen, der eine Verlängerung der Schieberstange des beweglichen Drosselkörpers ist und mit diesem Kolbenschieber die Löcher für die Wasserzuführung mehr oder weniger bzw. vollständig zu verdecken. Dadurch kann unmittelbar mit der Regelung der Drossel die Wasserzuführung geregelt werden. Es

sind daher keine zusätzlichen Regelkreise für die Was- 25 richtet. Die durch Vermischung von Dampf und Wasser serzuführung erforderlich, und durch die unmittelbare entstehenden, erheblichen Verwirbelungen und örtlich Abhängigkeit wird auch erreicht daß im Sattdampfbe- sehr starken Temperaturunterschiede sind beschränkt reich eine Wasserzuführung erfolgen kann, die durch auf den Raum innerhalb des konischen Drosselkorbes Thermofühler nicht mehr regelbar wäre. In jeder Regel- und vor der Lochblende, so daß sie vollständig von allen Stellung der Drossel sind so viele Durchgangslöcher in 30 Gehäuseflächen des Drosselgehäuses ferngehalten sind dem zentralen Rohr geöffnet daß sich auch bei gerin- — dadurch wird die Lebensdauer dieses Gehäuses augem Dampfdurchsatz und dementsprechend Einspritzen von wenig Wasser, Wasserstrahlen ausbilden, die
den freien Raum des konischen Drosselkörpers weitgehend durchsetzen, insbesondere, weil sie im Bereich der 35
weitesten Öffnung dieses konischen Drosselkörpers liegen.
Es ist bei dem hier behandelten Ventilbauarten zu

vermeiden, daß sich bei geschlossenem Ventil und damit _ „ „

auch bei gesperrter Kühlwasserzufuhr ein Überdruck 40 für die Erläutertung der Erfindung unwesentlich ist.
des Kühlwassers aufbaut Aus diesem Grunde war es In dem Ventilgehäuse 4 ist zunächst an einer Seite des

erforderlich, daß die Lochungen in der Kühlwasserzu- erweiterten Zulaufes 1 ein Ventilsitz 5 ausgebildet. Mit führung derart angeordnet sind, daß sie auch bei voll- diesem Ventilsitz wirkt ein Drosselkörper 6 zusammen, ständig geschlossenem Regelventilen noch einen Kühl- an dem ein Ventiiverschlußstück 7 angeformt ist. Dieser wasseraustritt zulassen. Das ist bei dem Gegenstand der 45 Drosselkörper ist zentrisch auf der Ventilspindel 2 ange-Erfindung nicht erforderlich, denn dieser geht von der ordnet. Er besteht aus einem Drosselkörper 8, der zylin-Kenntnis aus, daß bei der Anordnung eines »Kolbens« drisch ausgebildet ist und an seinem Umfang mit Löin einem »Zylinder· «Rohr in jeden Betriebszustand ehern versehen ist, die z. B. schraubenförmig angeord-Leichtgängigkeit vorhanden sein muß. Da in den ver- net sind und einen von dem offenen Ende zum oberen schiedenen Betriebszuständen erhebliche Temperatur- 50 geschlossenen Ende hin allmählich abnehmenden differenzen vorhanden sind, ergeben sich auch erhebli- Durchmesser haben. Der Drosselkörper 8 ist geführt in ehe Temperaturdehnungen des Materials. Bei dieser einer zylindrischen Bohrung 9 im Ventilgehäuse 4 unterKonstruktion ist demnach unvermeidlich, daß in jeder halb des Ventilsitzes 5. Auf der linken Seite der Zeich-Stellung des »Kolbens« gegenüber dem »Zylinder- nung ist der Drosselkörper in der geschlossenen Ventil- «Rohr eine Undichtigkeit vorhanden ist insbesondere in 55 stellung dargestellt, während er in üblicher Weise auf der völlig geschlossenen Stellung des Regelventils. Die der rechten Seite der Zeichnung in der am weitesten Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus und nutzt sie geöffneten Stellung dargestellt ist.
in zweifacher Weise: Unterhalb des Drosselkörpers ist das Gehäuse stark

Einmal durch die Ausbildung derart, daß das austre- erweitert, und dort ist ein konisch ausgebildeter Drostende Leckwasser der Dampfströmung entgegengesetzt 60 seikorb 10 angeordnet, der mit seiner obersten Spitze »ausströmt«, so daß auch bei geringster Dampfströ- noch in den Drosselkörper 8 hineinragt, wenn sich diemung schon die günstigsten Voraussetzungen für eine ser in geschlossener Stellung befindet. Stromabwärts gute Vermischung gegeben sind. unterhalb des konischen Drosselkorbes 10, der mit einer

Zum Zweiten kann in der Kühlwasserzuführung ein größerei. Anzahl von Durchgangsbohrungen versehen unerwünschter Druckaufbau (bei vollständiger Ab- 65 ist, ist eine Lochblende 11 angeordnet, die ebenfalls mit

ßerordentlich erhöht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer radialen Schnittzeichnung einer Drossel näher erläutert.

Rechtwinklig zu dem Einlauf 1 sind die Ventilspindel 2 und der Auslauf 3 angeordnet. Die Ventilspindel 2 wird in irgendeiner bekannten und üblichen Weise in Richtung ihrer Längsachse verstellbar ausgeführt Die Verstelleinrichtung ist in der Zeichnung fortgelassen, da sie

sperrrung) nicht stattfinden, da jeder Überdruck durch die Leckverluste abgebaut wird. Daher ist es nicht wie bei anderen Konstruktionen erforderlich, daß auch bei

Durchgangslöchern versehen ist. Drosselkorb 10 und Lochblende 11 sind in einem gemeinsamen Sitz in dem Ventilgehäuse 4 fest angeordnet.

Zwischen dem Drosselkorb 10 und der Lochblende 11 ist zentrisch ein Rohr 12 befestigt, das etwa in seiner unteren Hälfte mit Durchgangslöchern 13 versehen ist. Dieses Rohr 12 ist in seinem Sitz im Drosselkorb 10 nach oben hin geöffnet, und dort taucht die unterhalb s des Drosselkörpers 8 verlängerte Ventilspindel 2 in das Rohr 12 ein und bildet dort einen Kolben aus. Die Anordnung der Durchgangslöcher 13 in dem Rohr 12 ist derart getroffen, daß die Durchgangslöcher bei geschlossenem Drosselkörper 8 und damit bei geschlossenem Ventil sämtlich von dem unteren, einen Kolben bildenden Ende der Ventilspindel 2 abgedeckt sind, während sie bei vollständig geöffneter Drossel, entsprechend der Darstellung auf der rechten Seite der Zeichnung, sämtlich freigegeben sind.

Das Rohr 12 ist an seinem unteren, stromabwärts gerichteten Ende verschlossen und mit einer seitlichen Bohrung 14 versehen. Das Rohr 12 sitzt zentrisch in der Lochblende 11 in der Form, daß zu der seitlichen Bohrung 14 eine in der Lochblende 11 angeordnete Zuführungsieitung 15 in die seitliche öffnung 14 des Rohres 12 mündet. Die Zuführungsleitung 15 ist durch die Lochblende und das Gehäuse nach außen durchgeführt zu einem Anschluß 16 für die Kühlwasserzuführung.

Der Heißdampf, der in dem Teil A in das Gehäuse eintritt, wird dort zunächst umgelenkt und passiert das mehr oder weniger geöffnete Verschlußstück 7 und den Ventilsitz 5 in dem Drosselkörper 8. Je nach Öffnungsstellung sind in dem Drosselkörper 8 von dem Ventilsitz 5 die Löcher freigegeben, durch die der zugeführte Heißdampf in das Innere des Drosselkörpers eintritt. Die von allen Seiten gegeneinander gerichteten, die Lochungen in dem Drosselkörper durchtretenden Dampfstrahlen verwirbeln und lenken sich gegenseitig nach unten ab, so daß sie nach unten aus der unteren öffnung des Drossel körpers austreten.

Der Dampf gelangt dann in den Raum zwischen dem erweiterten Ventilgehäuse 4 und dem konischen Drosselkorb 10 und von dort durch die Bohrungen in dem konischen Drosselkorb hindurch. Diese Bohrungen in dem konischen Drosselkorb 10 sind schräggestellt, so daß hinter dem konischen Drosselkorb die Dampfströmung in axialer Richtung schräg nach unten zum Zentrum gegeneinander gerichtet ist. Schon dadurch findet eine erste Umlenkung nach unten bzw. in axialer Riehtung statt

Im unteren weiten Teil des Drosselkorbes ist der Dampfströmung aus den Löchern 13 des zentralen Rohres 12 das Kühlwasser in radial nach außen sprühenden Strahlen teilweise entgegengerichtet, und zwar immer in einem stumpfen Winkel. Durch diese Kühlwasser-Strahlen wird die Dampfströmung ebenfalls in axialer Richtung nach unten hin abgeienki, wesentlich ist aber dabei, daß die Kühlwasserstrahlen dadurch, daß sie teilweise entgegen, teilweise quer zu der Dampfströmung verlaufen, eine sehr intensive Durchmischung von Dampf und Kühlwasser erreicht wird. Die Kühlwasser-Strahlen werden dabei zerrissen, in einzelne Tröpfchen aufgelöst, so daß die Wasseroberfläche sehr stark vergrößert wird und damit auch erreicht wird, daß infolge der Verwirbelung eine optimale Durchmischung von Dampf und Kühlwasser stattfindet, wobei das Kühlwasser praktisch in allen Betriebszuständen noch innerhalb des konischen Drosselkorbes verdampft. Durch die unmittelbare Abhängigkeit des Kühlwasserzustroms infolge der Ausbildung des unteren Endes der Ventilspindel 2 als Kolben 17, der in dem Rohr 12 entsprechend der Stellung des Drosselkörpers 8 die Durchgangslöcher 13 mehr oder weniger freigibt, ist sichergestellt, daß die aus diesen Löchern 13 austretenden Kühlwasserstrahlen der Dampfströmung angepaßt sind, die durch das Ventil und den Drosselkörper 8 geregelt ist, so daß in jedem Betriebszustand eine optimale Durchmischung von Kühlwasser und Dampf zu erreichen ist. Angepaßt an den unterschiedlichen Querschnitt der Bohrungen in dem Drosselkörper 8 kann der Querschnitt der Bohrungen 13 über den Umfang des Rohres 12 nach oben hin zunehmen.

Die dem konischen Drosselkorb 10 an seiner Basis nachgeschaltete Lochblende 11 dient im wesentlichen zur Beruhigung und Ausrichtung der Dampfströmung in axialer Richtung des Gehäuses zu der Ausströmöffnung 3 hin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kühlwassereinspritzung für eine regelbare Drossel mit einem zylindrischen, in seinem Mantel mit Löchern versehenen Drosselkörper und einem diesem nachgeordneten, gehäusefesten, konischen, gelochten Drosselkorb, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: