DE1013293B - Automatic multi-stage regular nozzle - Google Patents

Automatic multi-stage regular nozzle

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DE1013293B
DE1013293B DEG18394A DEG0018394A DE1013293B DE 1013293 B DE1013293 B DE 1013293B DE G18394 A DEG18394 A DE G18394A DE G0018394 A DEG0018394 A DE G0018394A DE 1013293 B DE1013293 B DE 1013293B
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control mandrel
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Inventor
Dr-Ing Hans Martin Pape
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Gustav F Gerdts KG
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Gustav F Gerdts KG
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Publication date
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Regeldüse, insbesondere zum Ableiten- von Dampfwasser, mit von Stufe zu Stufe zunehmenden engsten Durchflußquerschnitten, mit konischer Erweiterung in jeder Stufe und mit axial verschiebbarem Regeldo'rn. Diese Regeldüsen haben den Nachteil, daß bei ihrer Verwendung zur Ableitung von Dampfwasser1 oder anderen siedendheißen Flüssigkeiten bei stark nachlassendem oder ganz auf hörendem Zufluß von. Flüssigkeit, also beispielsweise des Dampf wassers, ein Dampfdurchschlag entsteht, der unter Umständen untragbar hohe Werte annehmen kann, sofern der Regeldorn in diesem Betriebsfalle nicht in Schließrichtung verstellt wird. Außer entsprechenden Handverstelleinrichtungen sind auch schon selbsttätige Steuerungen zur Betätigung des Regeldoorns vorgeschlagen, beispielsweise Schwimmersteuerungen, die in Abhängigkeit vom Stand des Dampfwasserspiegels, oder thermische Steuerungen, die in Abhängigkeit von der Temperatur der abzuleitenden, Flüssigkeit auf den Regeldorn direkt oder auch indirekt, beispielsweise unter Zwischenschaltung bekannter hydraulischer oder pneumatischer Kraftverstärker, einwirken. Derartige Steuerungen bringen einen erheblichen zusätzlichen baulichen Aufwand und eine verringerte Betriebs-Sicherheit mit sich.The invention relates to a multi-stage regulating nozzle, in particular for discharging steam water, with the narrowest flow cross-sections increasing from stage to stage, with a conical widening in each stage and with an axially displaceable regulating valve. These control nozzles have the disadvantage that, when they are used to discharge steam water 1 or other boiling liquids, the inflow of water drops sharply or stops completely. Liquid, so for example the steam water, a vapor breakthrough occurs, which under certain circumstances can assume unacceptably high values if the control mandrel is not adjusted in the closing direction in this operating case. In addition to appropriate manual adjustment devices, automatic controls for actuating the regulating mandrel have also been proposed, for example float controls that depend on the level of the steam water level, or thermal controls that act on the regulating mandrel directly or indirectly, for example, depending on the temperature of the liquid to be diverted known hydraulic or pneumatic booster, act. Such controls entail considerable additional structural effort and reduced operational safety.

Diese Nachteile sollen nach der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden werden,, daß die sich beim Durchfluß von Flüssigkeit, also* beispielsweise Wasser, bzw. von Dampf unterschiedlich einstellenden Zwischendrücke in den einzelnen Düsenstufen direkt zur selbsttätigen Steuerung des Regeldorns ausgenutzt werden. Hierzu wird vorgeschlagen, daß bei einer mehrstufigen Regeldüse der eingangs beschriebenen Bauart die — in Durchfluß richtung gesehen — erste, bzw. die erstem Stufen in Öffnungsrichtung des Regeldorns und die letzte bzw. die letzten Stufen, in Schließrichtung des Regeldorns durchströmt werden,. Verwirklicht wird dies erfindungsgemäß durch, einen zwischen zwei aufeinanderfolgende Stufen derart angeordneten Umführungskanal, daß — in. Durchflußrichtung gesehen — die vor dem Umführungskana! 6 liegende Stufe bzw. Stufen, F1, F2 in Öffnungsrichtung des Regeldorns 1 und die hinter dem Umführungskanal 6 liegende Stufe F3', F3" bzw. Stufen in Schließrichtung des Regeldorns 1 durchströmt werden..According to the present invention, these disadvantages are to be avoided in that the intermediate pressures in the individual nozzle stages, which are different when liquid, for example water, or steam flows through, are used directly for the automatic control of the regulating mandrel. For this purpose, it is proposed that, in a multi-stage control nozzle of the type described at the beginning, the flow should flow through the first or first stages in the opening direction of the regulating mandrel and the last or the last stages in the closing direction of the regulating mandrel - seen in the flow direction. This is achieved according to the invention by a bypass channel arranged between two successive stages in such a way that - seen in the flow direction - the upstream of the bypass channel! 6 lying step or steps, F 1 , F 2 in the opening direction of the control mandrel 1 and the step F 3 ', F 3 " or steps behind the bypass channel 6 in the closing direction of the control mandrel 1.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, nach einem weiteren Erfindungsgedanken,, wenn die letzte Stufe der mehrstufigen Regeldüse in zwei einander parallel geschaltete Stufenhälften von beispielsweise gleichgroßem engstem Durchflußquerschnitt aufgeteilt wird, von denen die eine Stufenhälfte in Öffnungsrichtung und die andere Stufenhälfte in Schließrich- Selbsttätige mehrstufige RegeldüseA particularly simple structure results, according to a further inventive idea, if the last Stage of the multi-stage control nozzle in two parallel-connected stage halves of, for example equally large, narrowest flow cross-section, of which one half of the stage is in the opening direction and the other half of the stage is in the closing direction. Automatic multi-stage control nozzle

Anmelder:Applicant:

Gustav F. Gerdts K. G.,
Bremen, Hemmstr. 130
Gustav F. Gerdts KG,
Bremen, Hemmstr. 130

Dr.-Ing. Hans Martin Pape, Bremen-Horn,
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Hans Martin Pape, Bremen-Horn,
has been named as the inventor

tuhg des Regeldorns durchströmt wird. In jedem Falle ist eine derartige Zunahme der druckbelasteten Flächen des Regeldorns von Stufe zu Stufe vorgesehen,, daß der Regeldorn, beim Durchfluß von kalter Flüssigkeit in Öffnungsrichtung und beim Durchströmen von Dampf in Schließrichtung bewegt wird.tuhg of the control mandrel is flowed through. In any case, such an increase is the pressure-loaded Areas of the control mandrel provided from step to step, that the control mandrel, when the flow of cold Liquid is moved in the opening direction and, when steam flows through, in the closing direction.

Dieses soll an einem in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellten beliebigen Ausführungsbeispiel erläutert werden,, wobei zum leichteren Verständnis etwas abgerundete Zahlenwerte zugrunde gelegt werden.This should be based on any exemplary embodiment shown schematically in the drawing in longitudinal section are explained, with slightly rounded figures as a basis for easier understanding be placed.

Die Regeldüse des Ausführungsbeispiels besteht aus drei Stufen,, von denen die beiden ersten.mit den engsten Durchflußquerschnitten F1 und F2 in Öffnungs richtung das Regeldorns 1 durchströmt werden. Die dritte Stufe ist in. zwei einander parallel geschalteten. Stufenhälften mit den beispielsweise gleich großen engsten Querschnitten F3' und F3" aufgeteilt, wobei F3 in Öffnungsrichtung und F3" in Schließrichtung des Regeldorns 1 durchströmt werden, was dadurch bewirkt wird, daß zwischen dem engsten Durchflußquerschnitt F2 der vorletzten, Stufe und dem engsten Durchflußquerschnitt F3" der anschließenden Stufenhälfte der letzten Stufe ein Umführungskanal 6 angeordnet ist.The control nozzle of the embodiment consists of three stages, of which the first two with the narrowest flow cross-sections F 1 and F 2 in the opening direction of the control mandrel 1 are flowed through. The third stage is in two connected in parallel. Step halves with the narrowest cross-sections F 3 'and F 3 "of the same size, for example, with F 3 in the opening direction and F 3 " in the closing direction of the regulating mandrel 1, which is caused by the fact that between the narrowest flow cross-section F 2 of the penultimate, stage and the narrowest flow cross-section F 3 "of the subsequent half of the stage of the last stage, a bypass channel 6 is arranged.

Die Entspannung durch die Regeldüse soll beispielsweise vom Eintrittsdruck P110 ata auf den Austrittsdruck pi = ί ata erfolgen, mit den Zwischendrücken p2 = 4,9 ata nach dem ersten engsten Querschnitt F1 und p3 = 2,4 ata nach dem zweiten -engsten Querschnitt F2, und zwar beim Durchfluß von. Wasserdampf von Sattdampf temperatur. Jede Stufe hat also in. diesem Beispiel ein überkritisches Druckgefälle zu verarbeiten:, so- daß in allen drei engsten Querschnitten, F1, F2 und F3 = F3' + F3" die gleiche kritische Dampfgeschwindigkeit auftritt. Maßgebend für die Bemessung der engsten, Querschnitte ist also in diesem Beispiel ausschließlich das in ihnen jeweils vorliegende spezifische Dampfvolumen,, das sich ausThe expansion through the control nozzle should, for example, take place from the inlet pressure P 1 - 10 ata to the outlet pressure p i = ί ata, with the intermediate pressures p 2 = 4.9 ata after the first narrowest cross section F 1 and p 3 = 2.4 ata after the second-narrowest cross-section F 2 , namely with the flow of. Water vapor at saturated steam temperature. In this example, each stage has to process a supercritical pressure gradient, so that the same critical steam velocity occurs in all three narrowest cross-sections, F 1 , F 2 and F 3 = F 3 '+ F 3 " the narrowest, cross-sections in this example is exclusively the specific vapor volume present in them, which is made up of

709 656/100709 656/100

Claims (5)

den bekannten Wasserdampftabellen für den. jeweiligen Druck im engsten. Querschnitt, der mit Hilfe des kritischen Druckvarhältnissas ermittelt wird, zu etwa 0,33 in. F1, 0,66 in F2 bzw, 1,32 in, F3 ergibt. Die engsten Durchfluß querschnitte müssen sich also im vorliegenden Beispiel wie. 1 :' 2 : 4 verhalten,. : Die; druckbelasteten Flächen fv f2 — fu f3 — f2 und fi des. Regeldorns 1 sollen sich nun beispielsweise wie 1 : 2 : 4 : 15 verhalten. Dann wirkt beim Durchströmen von Sattdampf auf den Regel dorn 1 in Öffnungsrichtung die Kraft ft ■ (P1 - P2) + (J2 - Z1) "(fc -P3) + (fs - U) ■ (P, - Pd = 1-5,1+2-2,5 + 4-1,4 = 5,1+5 +5,6= 15,7 Krafteinheiten und in Schließrichtung die Kraft/4 · (p3 -P4) = 15 · 1,4 = 21 Kraftdnheiten. Das heißt: Der Regeldorn. 1 wird mit 5,3 Kräfteinheiten, in Schließstellung ge-. bracht, wodurch ein unzulässig großer Dampf durchschlag vermieden wird. Strömt nun durch die Regeldüse beispielsweise kaltes Wasser, so müssen sich die Stufendruckgefälle bei dem vorgesehenen Verhältnis der engsten Querschnitte F1: F2 : F3 = 1 :2 : 4 verhalten wie 1 : 1At: Vic. Das heißt: Das Druckgefälle in der ersten Stufe ist jetzt P1 —ρζ = 6,8 at, in der zweiten Stufe p2 — pä' = 1,7 at und in der dritten Stufe ρζ -P1 = 0,5 at bei der unverändert angenommenen Gesamtdruckdifferenz van P1 — P1 = 10 — 1 = 9 at. Nunmehr -wirken auf den Regeldorn 1 in Öffnungsrichtung 1 · 6,8 + 2 · 1,7 + 4 · 0,5 = 6,8 + 3,4 + 2,0 = 12,2 Krafteinheiten und in Schließrichtung 15 · 0,5 = 7,5 Krafteinheiten.. Das heißt: Der Regeldorn. 1 wird nunmehr mit 4,7 Krafteinheiten selbsttätig geöffnet, so da,ß das kalte Wasser ungehindert abge-. leitet werden kann. Erwärmt sich dieses allmählich mit zunehmender Durchwärmung der beispielsweise vorgeschalteten Dampfanlage, so wird bei der Entspannung in der Regeldüse zunehmend Dampfbildung .eintreten, die ein Rückführen des Regeldorns 1 in Schließstellung bewirkt. Damit bei zunehmender Dampf abfuhr nicht schlagartig ein völliger Abschluß der Regeldüse erfolgt, -dex nach dem darauf erfolgenden Druckabbau in den Zwischenkatnmern 3, 4 und besonders 5 der Regeldüse zwangsweise wieder zu einem schlagartigen Öffnen und unter Umständen zu einer ständigen Wiederholung dieses Vorganges führen würde, ist zweckmäßig ein bevorzugt einstellbar angeordneter Anschlag 2 od. dgl. vorgesehen, mittels welchem der Hub des Regeldorns 1 in Schließrichtung begrenzt ist. Der Anschlag 2 wird beispielsweise vorteilhaft derart eingestellt, daß die bei ganz in Schließrichtung bewegtem Regeldorn. 1 verbleibenden Restquerschnitte F1, F2 und. F3 gerade ausreichen, um das im Dauerbetrieb' bei ganz durchwärmter Anlage noch anfallende Dampfwasser ohne Frischdampfdurchschlag abzuleiten. Im Dauerbetrieb ist dann keinerlei Bewegung des Regeldorns 1 erforderlich, und es wird somit ein. Minimum an mechanischem Verschleiß und an Geräuschbildung erzielt. Ein ruhiges, stetiges Arbeiten des Regeldorns 1 und gleichzeitig eine selbsttätige Entlüftung und Entgasung der Dampf-Wasserleitung und somit auch ein. ständiges, ungehindertes Arbeiten, des mit einer solchen. Regeldüse ausgerüsteten Dampfwasserabieiters ist damit gewährleistet. Der Regeldorn 1 ist zweckmäßig als Drehkörper ausgebildet bei kreisringförmigen Durchfluß querschnitten F1 — F8". Mit grundsätzlich gleicher Wirkung sind aber auch andere Ouerschnittsformen denkbar, beispielsweise quadratische oder rechteckige. ! Λ T ! N' T Λ N S P R U C. II '·" :the well-known water vapor tables for the. respective pressure in the closest. Cross-section, which is determined with the aid of the critical pressure ratio, results in about 0.33 in. F1, 0.66 in F2 and 1.32 in, F3, respectively. The narrowest flow cross-sections must therefore be in the present example as. 1: '2: 4 cautious. : The; Pressure-loaded surfaces fv f2 - fu f3 - f2 and fi of the control mandrel 1 should now behave, for example, as 1: 2: 4: 15. Then when saturated steam flows through the regulating mandrel 1 in the opening direction, the force ft ■ (P1 - P2) + (J2 - Z1) "(fc -P3) + (fs - U) ■ (P, - Pd = 1-5) , 1 + 2-2.5 + 4-1.4 = 5.1 + 5 + 5.6 = 15.7 force units and in the closing direction the force / 4 · (p3 -P4) = 15 · 1.4 = 21 That means: The control mandrel 1 is brought into the closed position with 5.3 force units, which prevents an impermissibly large vapor breakdown of the narrowest cross-sections F1: F2: F3 = 1: 2: 4 behave like 1: 1At: Vic. That means: The pressure drop in the first stage is now P1 - ρζ = 6.8 at, in the second stage p2 - pä ' = 1.7 at and in the third stage ρζ -P1 = 0.5 at with the unchanged assumed total pressure difference of P1 - P1 = 10 - 1 = 9 at. Now -act on the control mandrel 1 in the opening direction 1 · 6.8 + 2 x 1.7 + 4 x 0.5 = 6.8 + 3.4 + 2.0 = 12.2 strength egg units and in the closing direction 15 · 0.5 = 7.5 units of force .. That means: The control mandrel. 1 is now automatically opened with 4.7 units of force, so that ß the cold water is unhindered. can be directed. If this heats up gradually with increasing heating of the steam system connected upstream, for example, steam formation will increasingly occur during the expansion in the control nozzle, which causes the control mandrel 1 to return to the closed position. So that the control nozzle does not suddenly close completely with increasing steam discharge, -dex would inevitably lead to a sudden opening again and possibly to a constant repetition of this process after the subsequent pressure reduction in the intermediate chambers 3, 4 and especially 5 of the control nozzle, a preferably adjustable stop 2 or the like is expediently provided, by means of which the stroke of the regulating mandrel 1 is limited in the closing direction. The stop 2 is advantageously set, for example, in such a way that the control mandrel is moved completely in the closing direction. 1 remaining cross-sections F1, F2 and. F3 are just sufficient to divert the steam water that still occurs in continuous operation when the system is completely warmed up without live steam penetration. In continuous operation, no movement of the control mandrel 1 is then required, and it is therefore a. Achieved a minimum of mechanical wear and noise. A steady, steady working of the control mandrel 1 and at the same time an automatic venting and degassing of the steam-water pipe and thus also a. constant, unhindered work, with one. Control nozzle equipped steam trap is guaranteed. The control mandrel 1 is expediently designed as a rotating body with circular flow cross-sections F1 - F8 ". With basically the same effect, however, other cross-sectional shapes are also conceivable, for example square or rectangular. 1. Mehrstufige Regel düse, insbesondere zum Ableiten von Dampfwasser, mit von Stufe zu Stufe zunehmenden engsten Durchflußquerschnitten, jtöit konischer Erweiterung in jeder Stufe und wit axial verschiebbarem Regeldorn, dadurch gekewp1-zeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgaftde Stufen (F3 und F3', F3") ein Umführangskaaail (6) derart angeordnet ist, daß — in Durchflußrichtung gesehen ■— die vor dem Umführungskanal (6) liegende Stufe bzw. Stufen (F1, F2) in Üffnungsrichtung des Regeldorns (1) und die hinter dem Umführungska.nal (6) liegende Stufe (F3', F3") bzw. Stufen in Schließrichtung des Regeldorns (1) durchströmt werden.1. Multi-stage control nozzle, in particular for draining the steam water, with from stage increasing to stage narrowest flow cross, jtöit conical extension in each stage and wit axially displaceable control mandrel, characterized gekewp 1 -zeichnet that between two aufeinanderfolgaftde stages (F 3 and F 3 ', F 3 ") a Umführangskaaail (6) is arranged such that - seen in the flow direction ■ - the stage or stages (F 1 , F 2 ) in front of the bypass duct (6) in the opening direction of the regulating mandrel (1) and the behind the Umführungska.nal (6) lying stage (F 3 ', F 3 ") or stages in the closing direction of the control mandrel (1) are traversed. 2. Mehrstufige Regeldüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe in zwei einander parallel geschaltete Stufenhälfien von beispielsweise gleich großen engsten Durchs flußquerschnitten (F3', F3") aufgeteilt ist, -#Qtt denen die eine Stufenhälfte (F3') in Offnun|^- richtung und die andere Stufenhälfte (F3") , in Schließrichtung des Regeldorns (1) durchströmt wird.2. Multi-stage control nozzle according to claim 1, characterized in that the last stage is divided into two parallel-connected stage halves of, for example, equally large narrowest flow cross-sections (F 3 ', F 3 "), - # Qtt which one stage half (F 3 ') ) in the Offnun | ^ - direction and the other half of the stage (F 3 "), in the closing direction of the control mandrel (1). 3. Mehrstufige Regeldüse nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Zunahme der druckbelasteten Flächen (/^ f.z-—Z1, f3 f.2 bzw. ff) des Regeldorns (1) von Stufe zu Stufe, daß der Regeldorn, (1) beim Durchfluß kalter Flüssigkeit in öffnungsrichtwig und beim Durchströmen von Dampf in Sahljeißrichtung bewegt wird.3. Multi-stage control nozzle according to claim 1 and / or 2, characterized by such an increase in the pressure-loaded surfaces (/ ^ f. Z - —Z 1 , f 3 - f. 2 or ff) of the control mandrel (1) from stage to stage that the control mandrel, (1) is moved in the direction of the opening when cold liquid flows through and in the direction of the opening when steam flows through. 4. Mehrstufige Regeldüse nach einem oder mehreren, der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekOUi|£jzeichnet, daß der Hub des Regeldorns (1) ίο Schließ richtung in an sich bekannter Weise durch einen, zweckmäßig einstellbar angeordneten Anschlag (2) od. dgl. begrenzt ist.4. Multi-stage control nozzle according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that that the stroke of the control mandrel (1) ίο closing direction in a known manner an appropriately adjustable stop (2) or the like. Is limited. 5. Mehrstufige Regeldüse nach Anspruch 4 gekennzeichnet durch eine derartige Einstellung des Anschlages (2), daß die bei ganz in Schiidßrichtung bewegtem Regeldorn (1) verbleibewfai Restquerschnitte (F1, F2, F3) in an sich bekannter Weise gerade ausreichen, um das im Daue-rbetriab bei ganz durchwärmter Anlage noch anfallende Dampfwasser ohne Dampfdurchschlag abzuleiten.5. Multi-level control nozzle according to claim 4, characterized by such an adjustment of the stop (2), that the verbleibewfai at all moving in Schiidßrichtung control mandrel (1) remaining cross-sections (F 1, F 2, F 3) are just sufficient, in a known manner to to divert the steam water that still accumulates in continuous operation when the system is completely warmed up without steam penetration. In. Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 941 910.
In. Considered publications:
German patent specification No. 941 910.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 656/100 7.© 709 656/100 7.
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DE941910C (en) * 1950-11-07 1956-04-19 Gerdts Gustav F Kg High performance steam trap

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DE941910C (en) * 1950-11-07 1956-04-19 Gerdts Gustav F Kg High performance steam trap

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