CH643043A5

CH643043A5 - Dampf-drosselventil.

Info

Publication number: CH643043A5
Application number: CH574679A
Authority: CH
Inventors: Karlheinz Grotloh
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1984-05-15
Also published as: AU531274B2; JPS566960A; JPS6135361B2; EP0020813B1; PL128177B1; AU5943080A; PL225016A1; ES490922A0; CA1132120A; ES8103324A1; EP0020813A1; DE2962057D1; US4366833A

Description

Die Erfindung betrifft ein Dampf-Drosselventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Um bei einem solchen Ventil eine gleichmässige Verteilung des eingespritzten Wassers im Dampf zu erzielen, ist es bekannt, um die Ventilachse herum eine Vielzahl von Wassereinspritzkanälen vorzusehen. Setzt bei durch das Ventil strömendem Dampf die Wasserzufuhr durch diese Wassereinspritzkanäle plötzlich ein, so ergibt sich in dem Gehäuse- oder Deckelteil mit den Wassereinspritzkanälen lokal eine starke Temperaturabsenkung, was im Bereich dieser Kanäle zu hohen Wärmespannungen führen kann. Diese, führen, vor allem im Bereich der Mündungen der Kanäle, zu Rissen, die gegebenenfalls von Kanal zu Kanal verlaufen. Die Rissbildung ist besonders häufig, wenn in langen Wasserzufuhrleitungen das Einspritzwasser abgekühlt wird, bevor es ins Ventil tritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, solche Wärmespannungsrisse auf konstruktiv einfache Art zu vermeiden. Dieses Ziel wird erreicht durch die Massnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Ein besonderer Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass Schäden durch Erosion oder Thermoschock im Bereich der Wassereinspritzkanäle leicht repariert werden können, ohne dass kostspielige Teile, wie Ventilgehäuse oder Ventildeckel, ersetzt werden müssten.

Die konstruktive Lösung nach Anspruch 2 hat die weiteren Vorteile, dass Teilungsfehler beim Anbringen der Wassereinspritzkanäle nicht ins Gewicht fallen bzw. dass die beiden 5 aneinanderstossenden Teile unabhängig voneinander gefertigt werden können und dass der eine der beiden Teile noch mehr von Wärmespannungen entlastet wird.

Die Erfindung wird in der Zeichnung an vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

io Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Dampf-Drosselventil nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Partialschnitt nach II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

15 Fig. 4 ein drittes Beispiel, der Fig. 3 entsprechend dargestellt,

Fig. 5 ein viertes Beispiel, ebenfalls wie Fig. 3 dargestellt.

Ein Dampf-Drosselventil 1 nach Fig. 1 weist ein Ventilgehäuse 2 mit einem Dampfeintrittstutzen 3 und einem Dampf-20austrittstutzen 4, sowie einen abnehmbaren Deckel 6 mit Wasserzufuhrbohrung 7 auf. Der Deckel 6 ist durch eine Reihe von Schrauben 10, die gleichzeitig den Fussflansch 11 eines Ständers 12 für einen nicht gezeichneten Servomotor halten, dicht mit dem Gehäuse 2 verbunden. Der Deckel 6 25weist in einer zentralen Verlängerung 13 eine axiale Bohrung 14 auf, in der eine Ventilspindel 15 bewegbar angeordnet ist. Die Ventilspindel 15 trägt einen Verschlusskörper 16, der mit einem durch Hartmetallauftrag 17 geschützten Ventilsitz 18 zusammenwirkt. In der oberen Partie des Deckels 6 ist eine 30 Stopfbüchse 20 angeordnet, welche den Spalt zwischen der Spindel 15 und der Bohrung 14 abdichtet.

An einer Schulter 25 des Deckels 6, die durch eine Eindre-hung 26 zu einem Flansch gestaltet ist, ist ein etwa kreiszylindrischer Ventilkorb 30 durch Schrauben 32 befestigt. Das an-35 dere Ende 34 des Ventilkorbs 30 ist in einer Eindrehung 36 des Gehäuses 2 seitlich geführt. Im mittleren Bereich des Ventilkorbs 30 ist ein Netz von Durchtrittsbohrungen 38 für den das Ventil durchströmenden Dampf vorgesehen. Im oberen Teil des Ventilkorbs weist dieser einen nach innen gerichteten 40 Flansch 40 auf, der - über den Umfang gleichmässig verteilt -Nuten 42 aufweist. Dem Flansch 40 steht, mit sehr geringem Radialspiel, ein nach aussen gerichteter Flansch 44 gegenüber, der eine zylindrische Rotationsfläche 43 aufweist (Fig. 2). Oberhalb der beiden Flansche 40 und 44 und unterhalb 45 der Schulter 25 ist ein Ringraum 50 gebildet, der über eine Vertikalbohrung 52 mit der Wasserzufuhrbohrung 7 verbunden ist. An der Mündung der Wasserzufuhrbohrung 7 sitzt ein Kopf 56 einer Wasserzufuhrleitung 58, der durch ein Querhaupt 60 mittels nicht gezeichneter Schrauben am Dek-50kel 6 seitlich angepresst wird.

Im Betrieb strömt Dampf unter dem abgehobenen Verschlusskörper 16 hindurch in den Raum innerhalb des Ventilkorbs 30, wo eine starke Turbulenz herrscht. Durch die von den Nuten 42 gebildeten Wassereinspritzkanäle wird aus dem 55 Ringraum 50 Wasser in den Dampf eingedüst, das dort zum grössten Teil verdampft und zum kleineren Teil vom Dampf in Form kleiner Tröpfchen durch die Bohrungen 38 mitgerissen und gegebenenfalls über den Austrittstutzen 4 mitgeschleppt wird.

60 Das Einspritzwasser wird über ein nichtgezeichnetes Ven-til, die Leitung 58, die Wasserzufuhrbohrung 7 und die Vertikalbohrung 52 dem Ringraum 50 zugeführt. Besonders während transienter Zustände weist es im Ringraum 50 eine erheblich tiefere Temperatur auf als der Dampf unterhalb der Flansche 40 und 44. An den Teilen 30 und 6, dort insbeson-ders im Bereich des Flansches 44, ergeben sich daher erhebliche Temperaturdifferenzen. Besonders im Bereich der Nuten 42 führt dies wegen der dort herrschenden, hohen Strömungs65

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geschwindigkeit des Wassers zu hohen Temperaturgradienten, die sich aber im vorliegenden Fall nicht zerstörend auswirken, weil ja eine Trennung zwischen dem Flansch 40, der nach aussen, und dem Flansch 44, der nach innen wegschrumpfen möchte, besteht. Die bei diesem Zustand sich ergebende Vergrösserung des Radialspiels zwischen den beiden Flanschen ist nicht erheblich, da durch das geringe zusätzliche Spiel der Gesamtdurchtrittsquerschnitt für das Wasser nicht erheblich zunimmt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auf der Verlängerung 13 des Deckels 6 anstelle eines Flansches 44 eine innere, im Vergleich zum Ventilkorb 30 dünnwandige Hülse 64 mit U-förmigem Querschnitt aufgeschoben und mit einer Schweissnaht 66 befestigt. Statt des am Ventilkorb 30 nach innen gerichteten Flansches 40 ist analog eine äussere Hülse 68 mit S-förmigem Querschnitt angeordnet, die im Vergleich zum Ventilkorb 30 ebenfalls dünnwandig ist und oben einen Flansch 70 aufweist, der zwischen der Schulter 25 des Deckels 6 und dem oberen Flansch 27 des Ventilkorbes 30 eingespannt ist. Die Hülsen 64 und 68 berühren sich in einer zylindrischen Fläche 43, von der aus Wassereinspritzkanäle bildende Nuten 42 in die äussere Hülse 68 eingearbeitet sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass neben den Lippen 72 der Hülsen 64 und 68 Ringräume 74 gebildet sind, in denen das Wasser im wesentlichen stagniert, sodass dort was-serseitig eine Zone relativ geringen Wärmeübergangs besteht, was geringere Temperaturgradienten in den Hülsen zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die äussere Hülse 68, an der eventuell Erosionskorrosionen auftreten können, leicht und kostengünstig ausgewechselt werden kann.

Im Beispiel nach Fig. 4 sind, im Unterschied zu Fig. 3, die Lippen 72 nicht nach oben, sondern nach unten gerichtet, sodass die Ringräume, mit stagnierendem Dampf gefüllt, neben den beiden Lippen 72 liegen. Damit ist die Temperatur der Hülsen näher an der tieferen Wassertemperatur. Es sind daher geringere Temperaturgradienten zu erwarten als im Falle nach Fig. 3, weil im Bereich der Nuten 42 ohnehin die Wassertemperatur dominierend auf die Temperatur der Hülsen einwirkt.

Im Gegensatz zu Fig. 3 sind sodann im Beispiel nach Fig. 4 der Deckel 6, die Hülse 68 und der Ventilkorb 30 durch eine zirkuläre Schweissnaht 76 miteinander verbunden. Diese Schweissnaht lässt sich beim Ersatz des Ventilkorbes 30 leicht s wegschleifen oder wegdrehen. Dabei wird auch die Hülse 68 frei, die - je nach Zustand - ebenfalls ersetzt oder wieder eingebaut werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 stützt sich die Innenhülse 64 an ihren beiden Enden auf der Verlängerung 13 io des Deckels 6 ab. Dadurch wird ein praktisch geschlossener Ringraum 80 gebildet, der den Temperaturgradienten an der Verlängerung 13 in axialer Richtung herabsetzt. Die Hülse 64 ist hier gepaart mit dem nach innen gerichteten Flansch 40 des Ventilkorbes 30.

15 Analog wie bei Fig. 4 ist der Ventilkorb 30 durch eine zirkuläre Schweissnaht 82 mit dem Deckel 6 verbunden.

Selbstverständlich lassen sich die verschiedenen Hülsen und Flansche auch auf andere Weise miteinander kombinieren, wobei jeweils besondere Vorteile, z.B. hinsichtlich Ferti-20 gung und Montage, Ausbaubarkeit und Kosten auftreten können. Ist es erwünscht, dass die Nuten 42 nach einer Konusfläche verlaufen, so ist auch das ohne weiteres möglich, indem die Berührungsflächen entsprechend geformt werden. Soll diese Konusfläche nach unten sich erweitern, so ist es 25 zweckmässig, eine innere Hülse und eine äussere Hülse vorzusehen, wobei die innere Hülse 64 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, auf das Wasser bezogen, am strom-unterseitigen Rand angeschweisst wird. Zu dieser Operation werden die beiden Hülsen, Konus auf Konus gesteckt, auf die 30 Verlängerung 13 aufgeschoben bis der Flansch der äusseren Hülse die Schulter 25 des Deckels 6 berührt.

Um die Einspritzwasserstrahlen von der Verlängerung 13 weg gegen den Ventilkorb 30 zu richten, kann es auch zweckmässig sein, die Nuten 42, statt parallel zur Ventilachse, bei-35 spielsweise unter einem Winkel von 25°, windschief zur Achse anzuordnen. Zum gleichen Zwecke können die Nuten 42 auch als Schraubenlinien gleicher Steigung ausgebildet sein.

Anstelle der zirkulären Schweissnähte 66,76 und 82 können auch Heftschweissungen genügen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

643 043 PATENTANSPRÜCHE

1. Dampf-Drosselventil mit bezüglich des Dampfes stromunterhalb des Drosselquerschnitts um die Ventilachse herum verteilt angeordneten Wassereinspritzkanälen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Mündungen dieser Kanäle (42) in Berührungsflächen zweier aneinanderstossen-der Teile (40,44,64,68) verlegt sind und dass mindestens der eine dieser Teile als Verschleissteil auswechselbar ist.

2. Dampf-Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aneinanderstossenden Teile (40, 44,64,68) sich in einer Rotationsfläche, vorzugsweise einer Zylinder- oder Konusfläche, berühren und dass die Wassereinspritzkanäle (42) durch Nuten im einen Teil (40,68) und durch die Rotationsfläche (43) am anderen Teil (44,64) gebildet sind.

3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassereinspritzkanäle (42), vorzugsweise unter jeweils gleichem Winkel, windschief zur Ventilachse angeordnet sind.

3. Dampf-Drosselventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der eine der aneinanderstossenden Teile (64,68) einen Ringraum (74) für stagnierendes Wasser oder stagnierenden Dampf bildet.

4, mit einem als Verschleissteil auswechselbaren Teil, dadurch gekennzeichnet, dass der auswechselbare Teil (40) als zwischen dem Drosselquerschnitt und dem daran anschliessenden Ventilgehäuse (2) angeordneter Ventilkorb (30) ausgebildet ist. (Fig. 1,2)

4. Dampf-Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis

5. Dampf-Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis

6. Dampf-Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der eine der beiden aneinanderstossenden Teile als zwischen dem Drosselquerschnitt und dem daran anschliessenden Ventilgehäuse angeordneter Ventilkorb (30) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Teil (64) als Hülse ausgebildet ist, die dünnwandig ist im Vergleich zum Ventilkorb (30). (Fig. 5)

7. Dampf-Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem zwischen dem Drosselquerschnitt und dem daran anschliessenden Ventilgehäuse angeordneten Ventilkorb, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aneinanderstossenden Teile (64,68) je als Hülse ausgebildet sind, die dünnwandig ist im Vergleich zum Ventilkorb (30). (Fig. 3,4)