DD248176A5 - Sicherheitsueberstroemventil - Google Patents

Abstract

Das Sicherheitsueberstroemventil ist in Dampfleitungen vorzugsweise in konventionellen Kraftwerken angeordnet und dient gleichzeitig als Dampfumformventil. Es enthaelt ein Gehaeuse (1) mit einem Dampfeintrittsstutzen (4), einem Dampfaustrittsstutzen (5) und einem Ventilsitz, der durch einen entgegen der Schliesskraft angestroemten und mit einer axial verstellbaren Spindel (8) verbundenen Absperrkegel (7) verschliessbar ist. Der Absperrkegel (7) ist auf der dem Dampfeintrittsstutzen (4) zugewandten Seite mit einem Lochkegel (9) und auf der abgewandten Seite mit einem Lochkorb (12) verbunden. Lochkegel (9) und Lochkorb (12) sind als Hohlzylinder ausgebildet und weisen in mehreren Ebenen uebereinander ueber den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen (10, 13) auf. Der Lochkorb (12) weist oberhalb der Durchgangsbohrungen (13) einen geschlossenwandigen Abschnitt (14) auf und umschliesst dichtend ein Fuehrungsstueck (15), das mit einem Spritzwasseranschluss verbunden ist. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsüberströmventil für Dampf, das ein Gehäuse mit einem Dampf ei ntrittsstutzen, einem Dampfäustrittsstutzen und einem Ventilsitz enthält, der durch einen entgegen der Schließkraft angeströmten und mit einer axial verstellbaren Spindel verbundenen Absperrkegel verschließbar ist.

In konventionellen Kraftwerken sind neuerdings als Verbindung vom Überhitzeraustritt am Hochdruckteil des Dampferzeugers und dem Zwischenüberhitzereintritt eine Überströmstation eingesetzt, die gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung dienen soll. Diese Überströmstation hat mehrere Aufgaben zu erfüllen. So ist der Dampfdruck von der Hochdruckschiene zur Mitteldruckschiene der Kesselanlage geregelt zu reduzieren. Dieser teilentspannte Dampf ist auf die Temperatur am Zwischenüberhitzereintritt abzukühlen. Schließlich ist ein Überschreiten des Kesselkonzessionsdruckes zu verhindern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind sogenannte Dampfumformventile bekannt (DE-PS 1945035, DE-PS 2544970), die zur Druck- und Temperaturreduzierung von Dampf dienen. Diese Dampfumformventile weisen einen als Parabol- oder Lochkegel ausgebildetes Drosselorgan für den Dampf auf. Gleichzeitig ist eine Spritzwasserleitung vorgesehen, die mit in mehreren Ebenen übereinander angeordneten Einspritzbohrungen verbunden ist. Dabei sind das Drosselorgan und die Einspritzbohrungen so miteinander funktionell verknüpft, daß der durch die jweilige Stellung des Drosselorgans freigegebene Querschnitt der Einspritzbohrungen dem freigegebenen Dampfregelquerschnitt angepaßt ist. Bei den bekannten Dampfumformventilen erfolgt die Spritzwasserzuführung von unten und innerhalb eines engen Raumes, in dem außerdem hohe Dampfgeschwindigkeiten herrschen. Wegen dieser Enge des Raumes ist die für die Verdampfung zur Verfugung stehende Oberfläche gering. Außerdem lassen die hohen Dampfgeschwindigkeiten kein Durchdringen der Wasserteilchen bis zur Mitte des Dampfstrahles zu. Die bekannten Dampfumformventiie weisen keinen von unten mit Druck beaufschlagten Absperrkegel auf, wir er grundsätzlich bei Sicherheitsventilen verlangt und eingesetzt wird. Wegen des von unten zugeführten Spritzwassers sind daher die bekannten Dampfumformventile nicht ohne weiteres mit einer Sicherheitseinrichtung zu versehen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Funktion des Dampfumformventiis mit der Funktion eines Sicherheitsventils zu vereinigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsüberströmventil der gattungsgemäßen Art derart zu gestalten, daß gleichzeitig eine Druck- und Temperaturreduzierung möglich ist, wobei das Spritzwasser in bestmöglicherweise in den Dampfstrom einzubringen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sicherheitsüberströmventil dadurch gelöst, daß der Absperrkegel auf der dem Dampfeintrittsstutzen zugewandten Seite mit einem Lochkegel und auf der abgewandten Seite mit einem Lochkorb verbunden ist, die als Hohlzylinder ausgebildet sind und die in mehreren Ebenen übereinander über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen aufweisen und daß der Lochkorb oberhalb der Durchgangsbohrungen einen geschlossenwandigen Abschnitt aufweist und ein Führungsstück dichtend umschließt, das mit einem Spritzwasseranschluß verbunden ist. Vorzugsweise ist das Führungsstück konzentrisch zur Spindel angeordnet und weist axiale Bohrungen auf, die am unteren Ende in einem zum Lochkorb hin offenen Ringraum enden, dessen Höhe geringer ist als die des geschlossenwandigen Abschnittes des Lochkorbes.

Bei einem erfindungsgemäßen Sicherheitsüberströmventil erfolgt die Spritzwasserzuführung von oben, so daß die Anordnung eines von unten mit Druck beaufschlagten Absperrkegels möglich wird. Damit kann das Ventil die Funktion einer Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einer Druck- und Temperaturreduzierung erfüllen. Die Einspritzung des Wassers erfolgt in der Weise, daß eine große Oberfläche bereitgestellt wird, über die das Wasser in den Strom des erst teilweise entspannten Dampfes eindringt. Dadurch findet eine gleichmäßige Verdampfung des Wassers statt.

Bei geringer Dampf menge und nur wenig angehobenem Absperrkegel kann vorgesehen sein, daß der Lochkorb zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen achsparallele Bohrungen aufweist, die am oberen Ende mit innenliegenden radialen Bohrungen und am unteren Ende mit zum Ventilinnenraum offenen Einspritzlöchern in Verbindung stehen. Bei dieser Anordnung wird das Spritzwasser in der Nähe des Ventilsitzes zugeführt.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung, wobei in der linken Bildhälfte die geschlossene und in der rechten

Bildhälfte die geschlossene und in der rechten Bildhälfte die offene Ventilstellung gezeigt ist, Fig. 2 die Abwicklung des Lochkegels, Fig. 3 die Abwicklung des Lochkorbes und Fig.4 den Schnitt IV-IV nach Fig.3 bzw. die Einzelheit Z nach Fig. 1.

Das Sicherheitsüberströmventil ist in der Dampfleitung des Hochdruckteiles einer Kesselanlage angeordnet. Es enthält ein Gehäuse 1, das durch einen mit Hilfe von Schrauben 2 befestigten Deckel 3 geschlossen ist. Das Gehäuse 1 weist einen Dampfeintrittsstutzen 4 und einen Dampfaustrittsstutzen 5 auf. Der Ventilsitz ist durch eine Sitzbuchse 6 gebildet und wird durch einen Absperrkegel 7 freigegeben bzw. geschlossen. Der Absperrkegel 7 ist an einer axial verstellbaren Spindel 8 befestigt, die durch den Deckel 3 hindurchgeführt ist. Auf die Spindel 8 wirkt die Andrückkraft, die durch eine Hydraulik aufgebracht wird und die dem Druck des von unterhalb des Absperrkegels 7 anstehendes Dampfes entgegengerichtet ist. Der Absperrkegel 7 ist auf der dem Dampfeintrittsstutzen 4 zugewandten Seite mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten Lochkegels 9 verbunden. Der Lochkegel 9 ist losein der Sitzbuchse 6 geführt und mit Durchtrittsbohrungen 10 versehen, die gemäß Fig. 2 in mehreren Ebenen übereinander angeordnet und über den Umfang verteilt sind. Bei einem Anheben der Spindel 8 aus der Schließstellung (linke Bildhälfte der Fig. 1) in die Offenstellung (rechte Bildhälfte der Fig. 1) gelangen zunehmend mehr Durchgangsbohrungen 10 aus der Überdeckung mit der Sitzbuchse 6 heraus. Damit wird der Weg für den Dampf freigegeben, der bei der Durchströmung der Durchgangsbohrungen 10 von innen nach außen in einer ersten Stufe entspannt wird.

Eine weitere Druckreduzierung findet beim Durchgang des Dampfes durch einen Lochzylinder 11 statt, der mit radialem Abstand von dem Lochkegel 9 zwischen dem Dampfeintrittsstutzen 4 und dem Dampfaustrittsstutzen 5 in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Dem dargestellten Lochzylinder 11 können weitere Lochzylinder nachgeschaltet sein.

Auf der dem Dampfeintrittsstutzen 4 abgewandten Seite ist der Absperrkegel 7 mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten Lochkorb 12 verbunden. Der Lochkorb 12 enthält in seinem unteren Teil 1 Durchgangsbohrungen 13, die in mehreren Ebenen übereinander angeordnet und über den Umfang verteilt sind (Fig. 3). Oberhalb der Durchgangsbohrungen 13 weist der Lochkorb 12 einen geschlossenwandigen Abschnitt 14 auf.

Der Lochkorb 12 umschließt ein Führungsstück 15, durch das die Spindel 8 hindurchgeführt ist. Das Führungsstück 15 ist mit axialen Bohrungen 16 versehen, die über einen oberen Ringraum 17 und zwei Bohrungen 18 im Deckel 3 mit Stutzen 19 verbunden sind, die an einer Zuleitung für Spritzwasser angeschlossen sind. Die axialen Bohrungen 16 enden in einem zum Lochkorb 12 offenen, unteren Ringraum 20. Die Höhe des unteren Ringraumes 20 ist geringer als die Höhe des geschlossenwandigen Abschnittes 14 des Lochkorbes 12. Das Führungsstück 15 und der Lochkorb 12 sind so zueinander angeordnet, daß in der Schließstellung des Ventils der geschlossenwandige Abschnitt 14 des Lochkorbes 12 den unteren Ringraum 20 verschließt. Bei einem Anheben der Spindel 8 kommen zunehmend mehr Durchgangsbohrungen 13 mit dem unteren Ringraum 20 in Verbindung, so daß das Wasser in den Strom des Dampfes eindringen kann, der beim Durchtritt durch den Lochkegel 9 in den vom Lochzylinder 11 umschlossenen Raum teilweise entspannt ist.

Bei einer Betätigung des Sicherheitsüberströmventiles entsprechend den Anforderungen der Kesselanlage wird der Lochkegel 9 zusammen mit dem Lochkorb 12 nach oben bewegt, so daß dadurch die einzelnen Durchgangsbohrungen 10,13 sowohl am Lochkegel 9 für den Dampf als auch am Lochkorb 12 für die Wassereinspritzung freigegeben werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Durchgangsbohrungen 13 im Lochkorb 12 und damit der Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit vom Hub variiert werden, so daß die Wassergeschwindigkeit und damit die Relativgeschwindigkeit zum Dampf an der Einspritzstelle über die gesamte Betriebskennlinie des Sicherheitsüberströmventils groß ist. Das Wasser wird über eine große Oberfläche fein verteilt und mit hoher Geschwindigkeit nahe am expandierenden Dampfstrom eingespritzt. Es kann sich damit mit dem Dampfstrom optimal vermischen und verdampfen.

Der Lochkorb 12 ist zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen 13 mit mehreren achsparallen, an beiden Enden geschlossenen Bohrungen 21 versehen. Das obere Ende jeder achsparallelen Bohrung 21 ist mit einer radialen Bohrung 22 verbunden, die nur zum Führungsstück 15 hin offen ist. Am unteren Ende jeder achsparallelen Bohrung 21 sind eine oder mehrere Einspritzlöcher vorgesehen, die zum Ventilinnenraum hin offen sind. Bei einem geringen Hub der Spindel 8 wird zunächst eine Verbindung zwischen dem unteren Ringraum 20 des Führungsstückes 15 und der radialen Bohrung 22 hergestellt und dadurch durch die achsparailele Bohrung 21 und die Einspritzlöcher 23 Wasser nahe am Ventilsitz der Dampfmenge beigemischt. Damit wird auch bei geringen Dampfmengen eine für eine optimale Durchmischung ausreichend hohe Relativgeschwindigkeit des Wassers zum Dampferreicht.

Claims (3)

1. Sicherheitsüberströmventil für Dampf, das ein Gehäuse mit einem Dampfeintrittsstutzen, einem Dampfaustrittsstutzen und einem Ventilsitz enthält, der durch einen entgegen der Schließkraft angeströmten und mit einer axial verstellbaren Spindel verbundenen Absperrkegel verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkegel (7) auf der dem Dampfeintrittsstutzen (4) zugewandten Seite mit einem Lochkegel (9) und auf der abgewandten Seite mit einem Lochkorb (12) verbunden ist, die als Hohlzylinder ausgebildet sind und die in mehreren Ebenen übereinander über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen (10,13) aufweisen und daß der Lochkorb (12) oberhalb der Durchgangsbohrungen (13) eine geschlossenwandigen Abschnitt (14) aufweist und ein Führungsstück (15) dichtend umschließt, das mit einem Spritzwasseranschluß verbunden ist.

2. Sicherheitsüberströmventil nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (15) konzentrisch zur Spindel (8) angeordnet ist und axiale Bohrungen (16) aufweist, die am unteren Endein einem zum Lochkorb(12) hin offenen Ringraum (20) enden, dessen Höhegeringeristalsdie des geschlossenwandigen Abschnittes (14) des Lochkorbes (12).

3. Sicherheitsüberströmventil nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkorb (12) zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen (13) achsparallele Bohrungen (21) aufweist, die am oberen Ende mit innenliegenden radialen Bohrungen (22) und am unteren Ende mit zum Ventilinnenraum offenen Einspritzlöchern (23) in Verbindung stehen.