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Vorrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas-oder dampf- förmigen Arbeitsmittels durch Zuführung vonWasser in eine Reduzierstation zum Gegenstand. Die bekanntge- machten Ausführungsformen haben die Einspritzstellen des Wassers im Ventilsitz oder in unmittelbarer Nähe desselben, in dem die Drosselung des Arbeitsmittels vor sich geht. Ferner ist es bekannt, Drosselventile mit einer oder mehreren nachgeschalteten Lochplatten auszurüsten, die schalldämpfende Wirkungen ausüben sollen. Es sind auch reine Dampfkühler bekannt, die als Venturidüse ausgebildetsind. an deren engsten Stellen das Wasser eingespritzt wird.
Die engste Stelle der Venturidüse ist mit einem Ringkanal umgeben, der durch Löcher oder Schlitze mit der Düse des Venturirohrs in Verbindung steht. Durch diesen Ringkanal wird das Kühlwasser zugeführt und durch den mit hoher Geschwindigkeit strömenden Dampf zerstäubt. Es hat sich herausgestellt, dass alle die aufgezeichneten Massnahmen nicht genügen, um eine intensive Zerstäubung des Wassers bei den verschiedenen Belastungen zu gewährleisten. Es wurde bereits vorgeschlagen, das Wasser nicht direkt in den Dampfstrom einlaufen zu lassen, sondern vorher durch einen Teilstrom des Dampfes zu zerstäuben, und dieses Gemisch in den Hauptstrom des Dampfes gelangen zu lassen. Die Erfindung wendet diese an sich bekannte, durch einen Teilstrom des Arbeitsmittels betätigte Zerstäubervorrichtung an.
Es ist nun besonders wichtig, bei. niedriger Dampfströmung, also bei niedriger Belastung, eine geringere Wassermenge zur Kühlung zuzuführen. Diese Massnahme lost gleichzeitig die Autgabe, den Dampf auch auf niedrigere Drücke zu drosseln. Ihr Wesen wird insbesondere darin gesehen, dass zwischen dem Drosselventil und der Zerstäubervorrichtung eine oder mehrere Überleitungskanäle derart angeordnet sind, dass der Hauptstrom und der für die Zerstäubung des Wassers benötigte Teilstrom durch das Drosselventil gemeinsam abgeschlossen werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch im Längsschnitt und Querschnitt dargestellt.
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zur Zerstäubervorrichtung 2,5 führt. Es liegt nun nahe, den zur Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom des Arbeitsmittels vor dem Ventil 6 durch die Überleitung 4 der Zerstäubervorrichtung 2, 5 zuzu- führen. Diese Massnahme bedingt aber eine zweite Absperrvorrichtung in der Überleitung 4, um bei geschlossenem Reduzierventil 6 auch den für die Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom abzuschalten.
Um nun diese Massnahme wesentlich zu vereinfachen und zu verbilligen, liegt es im Sinne der Erfindung, zwischen der Zerstäubervorrichtung 2,5 und dem Regelventil 6 eine Drosselstelle 7 vorzusehen, um durch diese Drosselstelle 7 die hinter dem Ventil 6 und vor der Zerstäubervorrichtung 2,5 unterteilten Druckzonen b und c zu schaffen. Durch diese Überbrückung wird der für die Zerstäubung des Wassers benötigte Teilstrom aus der Druckzone b der Zerstäubervorrichtung 2,5 zugeführt. Bei geschlossenem Regelventil 6 ist dann auch die Zuführung des für die Zerstäubung benötigten Teilstromes automatisch gesperrt.
Die zwischen der Zerstäubervorrichtung 2,5 und dem Regelventil 6 vorgesehene Drosselstelle 7 hat noch folgende Vorteile: Bei hoher Belastung einer Anlage, also bei vollgeöffnetem Ventil 6, ist die Druckdifferenz
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zwischen den Zonen b und c sehr gross und soll möglichst bei voller Belastung in oder in der Nähe des kritischen Druckgefälles liegen. Infolge der hohen Druckdifferenz zwischen den Räumen b und c wird automatisch die Wasserzerstäubung, der eine Teilmenge des Zerstäuberdampfes durch die Überleitung 4 zugeführt wurde, sehr gross. Man benötigt in diesem Zustand auch die maximale Menge des Kühlwassers, das von der vergrösserten Dampfmenge des Teilstromes zerstäubt wird, um den maximalen Hauptstrom des Arbeitsmittels auf die vorgeschriebene Temperatur zu kühlen.
Bei schwacher Last ist die Druckdifferenz in Strömungsrichtung zwischen der Zone b hinter dem Regelventil 6 und der Zone c hinter der Drosselstelle 7 kleiner, dementsprechend verringert sich auch die zur Zerstäubung des Wassers benötigte Menge des Teilstromes. Man braucht in diesem Fall auch weniger Kühlwasser, so dass eine geringere Zerstäubungsdampfmenge ausreichend ist.
Es ist auch möglich, für eine sehr hohe Belastung und vor allen Dingen einen sehr hohen Abkühlungsgrad in dem Venturirohr zusätzlich von aussen direkt Wasser zuzuführen, wenn die Gefahr besteht, dass man durch die ZerstäubervorrichtUng 2, 5 bei maximaler Belastung nicht genügend Wasser zuführen kann. Zu diesem Zweck ist hinter der Zerstäubervorrichtung 2,5 eine weitere ringförmige Wasserzuleitung 8 vorgesehen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, nicht nur das Ventil H, sondern auch die Drosselstelle *7 regulierbar auszugestalten, damit man bei den verschiedenen Belastungen gleiches Druckgefälle zwischen den Zonen b und c erreichen kann. Man verbindet einen Kegel in der Drosselstelle 7 mit dem eigentlichen Reduzierventil 6, so dass automatisch mit dem Ventil 6 auch die Drosselstelle 7 verändert wird.
Gemäss dem in der Fig. 2 und in der Fig. 3 im vergrösserten Massstab dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Drosselkegel 9, der eine Verlängerung oder der eine die Zerstäuberdüse 10 bildende Verlängerung hat. Der Ventilsitz 6 des Verschlussstückes mit dem Drosselkegel 9 und der Zerstäuberdüse 10 sitzen an einer Hohlspindel 11.
Es liegt im Sinne der Erfindung, zwischen dem Ventilsitz 6 und dem Drosselkegel 9 Überleitungskanäle 12 vorzusehen, durch welche bei angehobenem Ventilsitz ein Teil des Hauptstromes des Arbeitsmittels der Zerstäuberdüse 10 zugeleitet wird. Hiebei ist der den Hauptstrom des Arbeitsmittels regelnde Drosselkegel 9 im Bereiche der Überleitungskanäle 12 derart ausgestaltet und angeordnet, dass der Hauptstrom des Arbeitsmittels und der für die Zerstäubung des Wassers benötigte Teilstrom beim Schliessen des Ventils gemeinsam abgeschlossen werden.
Zu diesem Zweck befindet sich unterhalb des Ventilsitzes 6 beispielsweise eine Einschnürung. Von dieser Einschnürung leiten die Überleitungskanäle 12 den Teilstrom des Arbeitsmittels zur Zerstäuberdüse 10. Die Einschnürung erweitert sich unterhalb der Überleitungskanäle 12 bis zum Gehäuse derart, dass bei geringem Anheben des Ventils der Durchgang des Hauptstromes zunächst annähernd verschlossen bleibt und nur ein Teilstrom des Arbeitsmittels durch die Überleitungskanäle 12 zur Zerstäuberdüse 10 strömen kann.
Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Wasser von der Zuführungsleitung 3 durch eine Axialbohrung 13 in der Spindel 11 der Zerstäuberdüse 10 zugeführt. Vor der Zerstäuberdüse 10 hat die Wasserzuführung eine von einem Ringraum gebildete Dampfkam-
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist die Fig. 5. In dieser Figur ist ein Reduzierventil dargestellt, welches die Druckreduzierung mittels einzelner Stufen durchführt. Solche Ventile werden vor allen Dingen verwendet, wenn es sich um sehr hohe Druckdifferenzen handelt, so dass die ganze Druckdifferenz in einzelne Teildrücke aufgeteilt wird. In der Zeichnung bedeutet 6 wieder den eigentlichen abschliessenden Ventilsitz, während der Regelkegel 9 der Fig. 3 in Drosselscheiben 17 aufgeteilt ist. Diese Drosselscheiben teilen den Dampfstrom in gestaffelte Druckräume auf, u. zw. die Druckräume d. e, f, g, h. Es ist einleuchtend, dass in der Kammer d ein ganz wesentlich höherer Druck herrscht als in der Kammer h.
Diese Eigenart wird dazu benutzt, um den Teilstrom zur Zerstäubung von Einspritzwasser einer der ersten Kammern zu entnehmen und durch den Zuführungskanal 4 der eigentlichen Zerstäubervorrichtung 18 zuzuführen. Diese Zerstäubervorrichtung 18 entspricht ungefähr der Zerstäubervorrichtung 2,5 der Fig. 1 und wird in einem venturiförmigen Austritt des Ventils eingebaut. Die Dampfzuführung zu der eigentlichen Zerstäubervorrichtung kann auch durch eine Bohrung der Spindel, z. B. aus der Kammer d zur Kammer h, geführt werden, während das Wasser von der entgegengesetzten Seite durch die Spindelbohrung entgegengesetzt zugeführt wird. ähnlich wie bei der Fig. 2.
PATENTANSPRÜCHE :
1, Vorrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heissdampf mit einem Druckreduzierventil und einer diesem strömungsseitig nachgeschalteten, vor oder in einem Venturirohr angeordneten Zerstäubervorrich- tung, in der das Kühlwasser durch einen Teilstrom des Heissdampfes zerstäubt und dem zu kühlenden Hauptstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Reduzierventil (6) und der Zer-
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tung (4, 12) mündet, durch welche der Teilstrom des Heissdampfes in die Zerstäubervorrichtung (2, 5, 10 bzw. 15 bzw. 18) strömt.