Druckreduzier- und Kühleinrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels durch Zuführung eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, in eine Re duzierstation mit einer durch einen Teilstrom des Ar beitsmittels betätigten Zerstäubervorrichtung.
Bekanntgewordene Ausführungsformen haben die Einspritzstellen des Wassers oder des Kühlmittels im Ventilsitz oder in unmittelbarer Nähe desselben, in dem die Drosselung des Arbeitsmittels vor sich geht. Es sind auch Dampfkühler bekannt, die eine Ven- turidüse verwenden, um an der engsten Stelle dieser Venturidüse von aussen Wasser in den Dampfstrom einzuführen. Dabei ist die engste Stelle der Venturi- düse mit einem Ringkanal umgeben, der durch Lö cher oder Schlitze mit der Düse des Venturirohres in Verbindung steht. Durch diesen Ringkanal wird das Kühlwasser zugeführt und wird mit dem Dampf vermischt.
Es hat sich herausgestellt, dass alle die auf gezeichneten Massnahmen nicht genügen, um eine intensive Zerstäubung des Wassers bei den verschie denen Belastungen zu gewährleisten. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Wasser nicht direkt in den Dampfstrom einzuführen, sondern vorher durch einen Teilstrom des Dampfes zu zerstäuben und dieses Ge misch in den Hauptstrom des Dampfes gelangen zu lassen. Dies erfordert aber eine zweite Absperrung für die zur Zerstäubung abgezweigte Dampfmenge.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilsitz und der Zerstäubervorrich- tung ein oder mehrere Überleitungskanäle derart an geordnet sind, dass der Hauptstrom und der für die Zerstäubung des Kühlmittels benötigte Teilstrom durch das Drosselventil gemeinsam abgeschlossen werden.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass nach dem Drosselorgan des Ventils oder zwischen diesem und der.Zerstäubereinrichtung unter Ausnut zung des Druckgefälles dieser Drosselung überlei- tungskanäle derart angeordnet sind, dass der Haupt strom und der für die Zerstäubung des Wassers be nötigte Teilstrom durch den dem Drosselorgan vor geschalteten Absperrsitz des Ventils gemeinsam ab geschlossen werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einigen beispielsweisen Ausführungsformen sche matisch im Längsschnitt und Querschnitt dargestellt.
Gemäss Fig. 1 befindet sich im engsten Quer schnitt eines Venturirohres 1 eine Zerstäubervorrich- tung 2, 5. Dieser Zerstäubervorrichtung 2, 5 wird Wasser und Dampf zugeführt. Die Zuführung von Wasser erfolgt durch die Wasserleitung 3 und die Zuführung eines Teilstromes von Dampf durch eine Überleitung 4, die zur Zerstäubervorrichtung 2, 5 führt.
Es läge nun nahe, den zur Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom des Arbeitsmittels vor dem Ventil 6 durch die überleitung 4 der Zerstäu- bungsvorrichtung 2, 5 zuzuführen. Diese Massnahme bedingt aber eine zweite Absperrvorrichtung der Überleitung 4, um 'bei geschlossenem Reduzierven- til 6 auch den für die Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom abzuschalten.
Solche Anordnun gen sind für den Betrieb kompliziert, erfordern meh rere Absperrorgane und deren Regler, ausserdem sind diese zu umfangreich und kostspielig. _ Um nun diese Massnahme sowohl betrieblich we sentlich zu vereinfachen, als auch in der Herstellung wesentlich zu verbilligen und wirtschaftlich zu gestal ten, wird zwischen der Zerstäubervorrichtung 2, 5 und dem Regelventil 6 eine Drosselstelle 7 vorgese hen, um durch diese Drosselstelle 7 hinter dem Ven. til 6 und vor der Zerstäubervorrichtung 2, 5 unter teilte Druckzonen b und c zu schaffen.
Durch diese Massnahme wird der für die Zerstäubung des Was sers benötigte Teilstrom aus der Druckzone b mit höherem Druck der Zerstäubervorrichtung 2, 5, die in der Druckzone c niederen Druckes liegt, zugeführt. Bei geschlossenem Regelventil 6 ist dann auch die Zuführung des für die Zerstäubung benötigten Teil stromes automatisch abgesperrt.
Es ist auch möglich, für eine sehr hohe Belastung und vor allen Dingen einen sehr hohen Abkühlungs grad des Hauptstromes in dem Venturirohr zusätz lich von aussen direkt Wasser zuzuführen, wenn die Gefahr besteht, dass man durch die Zerstäubervor- richtung 2, 5 bei maximaler Belastung nicht genügend Wasser zuführen kann. .Zu diesem Zweck ist hinter Zerstäubervorrichtung 2, 5 eine weitere ringförmige Wasserzuleitung 8 vorgesehen.
Da diese zusätzliche Wasserzuführung nur für allerhöchste Belastungen in Frage kommt, wird auch an dieser Stelle eine gute Zerstäubung des zugeführten Wassers erreicht.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, nicht nur das Ventil 6, sondern auch die Drosselstelle 7 regulierbar auszugestalten, damit man bei den ver schiedenen Belastungen gleiches Druckgefälle zwi schen den Zonen b und c erreichen kann. Man ver bindet einen Regelkegel in der Drosselstelle 7 mit dem Reduzierventil 6, so dass automatisch mit dem Drosselkegel des Ventils 6 auch die Drosselstelle 7 verändert wird.
Gemäss dem in der Fig. 2 und der- Fig. 3 dar gestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Ge häuse ein Drosselkegel 9, der eine die Zerstäuber düse 10 bildende Verlängerung hat. Der Ventilsitz 6 des Verschlussstückes mit dem Drosselkegel 9 und der Zerstäuberd'üse 10 sitzen an einer Hohlspindel 11.
Es können auch zwischen dem Ventilsitz 6 und dem Drosselkegel 9 Überleitungskanäle 12 vorgesehen werden, durch welche bei angehobenem Ventilsitz ein Teil des Hauptstromes des Arbeitsmittels der Zerstäu- berdüse 10 zugeleitet wird. Hierbei ist der den Haupt strom des Arbeitsmittels regelnde Drosselkegel 9 im Bereiche der Überleitungskanäle 12 derart ausgestal tet und angeordnet, dass der Hauptstrom des Arbeits mittels und der für die Zerstäubung des Wassers be nötigte Teilstrom beim Schliessen des Ventils gemein sam abgeschlossen werden.
Zu diesem Zweck befindet sich unterhalb des Ventilsitzes 6 eine Einschnürung. Von dieser Ein schnürung leiten die Überleitungskanäle 12 den Teil strom des Arbeitsmittels zur Zerstäuberdüse 10. Die Einschnürung erweitert sich unterhalb der überlei- tungskanäle 12 bis zum Gehäuse derart zum eigent lichen Regelkegel für den Hauptstrom, dass bei gerin gem Anheben des Ventils der Durchgang des Haupt stromes zunächst annähernd verschlossen bleibt und nur ein Teilstrom des Arbeitsmittels durch die über- leitungskanäle 12 zur Zerstäuberdüse 10 strömen kann.
Bei dem auf den Fig. 2 und 3 dargestellten Aus führungsbeispiel wird das Wasser von der Zufüh- rungsleitung 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 Dampfkammer 14, die durch die Überleitungskanäle 12 mit der Einschnü- rung in offener Verbindung steht.
Der aus der Ein schnürung durch die Überleitungskanäle 12 in die Dampfkammer 14 geleitete Teilstrom strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Zerstäuberdüse 10 und reisst hierbei das durch die Axialbohrung 13 ge leitete Wasser mit sich fort, wobei das Wasser durch entsprechende Formgebung der Zerstäuberdüse fein- stens zerstäubt und dem Hauptstrom in dem Venturi- rohr beigemischt wird.
Es ist auch ohne weiteres möglich, auf das Ven- turirohr' zu verzichten und das durch die Zerstäuber düse feinverteilte Wasser in einer glatten Rohrleitung dem Hauptstrom zuzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dar gestellt. In dieser Figur ist ein Reduzierventil gezeigt, welches die Druckreduzierung durch einzelne Stufen durchführt. Solche Ventile werden dann verwendet, wenn es sich um sehr hohe Druckdifferenzen handelt, so dass die ganze Druckdifferenz in einzelne Teil drücke aufgeteilt wird. In Fig. 4 bedeutet 6 wieder den abschliessenden Ventilsitz, während der Regel kegel 9 der Fig. 3 in Drosselscheiben 17 aufgeteilt ist. Diese Drosselscheiben teilen den Dampfstrom in gestaffelte Druckräume auf, und zwar die Druck räume<I>d, e, f, g, h.</I> 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 ent nehmen und durch den Zuführungskanal 4 der eigentlichen Zerstäubervorrichtung 18 zuzuführen.
Diese Zerstäubervorrichtung 18 entspricht unge fähr der Zerstäubervorrichtung 2, 5 der Fig. 1 und wird in einen venturiförmigen Austritt des Ventils eingebaut. Die Dampfzuführung zu der Zerstäuber vorrichtung kann auch durch eine Bohrung der Spin del, z. B. aus der Kammer<I>d</I> zur Kammer<I>h</I> geführt werden, während das Wasser von der entgegengesetz ten Seite durch die Spindelbohrung entgegengesetzt zugeführt wird, ähnlich wie bei der Fig. 2.