DE102010033186A1 - Control valve for injecting water into vapor shaping station, has movable valve member for operatively closing and opening passage between inlet and outlet, and spindle actuating valve starting from fully closed position - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweistufiges Regelventil z. B. für eine Dampfumformstation sowie eine Dampfumformstation mit einem solchen Regelventil.The present invention relates to a two-stage control valve z. B. for a Dampfumformstation and a Dampfumformstation with such a control valve.
Dampfumformstationen werden eingesetzt, um die kennzeichnenden Parameter Druck p und Temperatur T von Dampf gezielt zu verändern. Ein wesentlicher Einsatzbereich von Dampfumformstationen ist der sogenannte Turbinenbypass. In einer solchen Turbinenbypassstation wird der an einer Dampfturbine druckseitig anstehende Dampf abgeleitet, beispielsweise wenn das vorgeschaltete thermische Kraftwerk mehr Dampf liefert als die Turbine momentan umsetzen kann. Typische Parameter für den anstehenden Dampf sind etwa Temperaturen von über 500 Grad Celsius und Drücke bis 300 bar. Dieser Dampf muss entspannt und gekühlt werden. Hierzu sind Dampfumformstationen bekannt, beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift
Die Dampfumformventile aus dem Stand der Technik weisen einen Anschluss für unter Druck stehendes Wasser auf, das sekundärseitig in den Dampf eingespritzt wird und durch Verdampfung Energie aufnimmt. Die eingespritzte Wassermenge wird geregelt, um die erforderlichen Parameter zu erreichen. Der Regelbereich bei solchen Ventilen ist relativ klein. Insbesondere die Regelung des Einspritzwassers erreicht meistens nur einen Regelbereich von maximal 1:10. Dies ist für die Anwendung eines Dampfumformventils in einem Turbinenbypass unproblematisch, denn hier ist der abzudeckende Parameterbereich ebenfalls relativ klein. Es gibt jedoch auch Anwendungen, in denen Dampf vor einer Turbine oder dergleichen abgezapft und umgeformt werden soll, in denen ein größerer Regelbereich gewünscht ist. Solche Anwendungen umfassen beispielsweise die Abzapfung von Prozessdampf, von dem zeitweise nur geringe Mengen mit bestimmten Parametern benötigt werden.The prior art steam reforming valves have a connection for pressurized water, which is injected into the steam on the secondary side and absorbs energy by evaporation. The injected amount of water is regulated to achieve the required parameters. The control range for such valves is relatively small. In particular, the control of the injection water usually only reaches a control range of a maximum of 1:10. This is not a problem for the application of a steam conversion valve in a turbine bypass, because here the parameter range to be covered is also relatively small. However, there are also applications in which steam is to be tapped and reshaped in front of a turbine or the like in which a larger control range is desired. Such applications include, for example, the tapping of process steam, from which at times only small quantities with certain parameters are needed.
Eine Regelung in dem für die Abzapfung von Prozessdampf maßgeblichen Bereich ist mit Dampfumformventilen herkömmlicher Bauart nicht zufriedenstellend möglich, insbesondere weil die Regelung der Einspritzwassermenge an der Niederdruckseite der Dampfumformventile bei kleinen Einspritzmengen nicht genau genug ist.A regulation in the decisive for the tapping of process steam range is not satisfactorily possible with steam reforming valves of conventional design, especially because the regulation of the amount of injection water on the low pressure side of the steam reforming valves is not accurate enough for small injection quantities.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelventil für Einspritzwasser zu schaffen, das eine Regelung der Einspritzwassermenge über einen größeren Bereich erlaubt. Es ist weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfumformstation mit einem insbesondere bei geringen Dampfentnahmemengen größeren Regelbereich zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a control valve for injection water, which allows control of the amount of injection water over a larger area. It is a further object of the present invention to provide a steam forming station with a larger control range, in particular with low amounts of steam taken.
Diese Aufgabe wird von einem Einspritzwasser-Regelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer Dampfumformstation mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved by an injection water control valve having the features of
Weil bei einem Regelventil für Einspritzwasser in einer Dampfumformstation, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein festes Ventilglied in einem Wasser von einem Einlass zu wenigstens einem Auslass führenden ersten Durchgang angeordnet ist, in dem weiter eine Spindel zur Betätigung eines beweglichen Ventilglieds in Richtung einer Achse so angeordnet ist, dass das bewegliche Ventilglied gegenüber dem festen Ventilglied zur Schließung und Öffnung des Durchgangs von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung verfahrbar ist, die Spindel mit einem zweiten beweglichen Ventilglied zur Schließung und Öffnung eines zweiten Durchgangs zwischen dem Einlass und wenigstens einem Auslass wirkverbunden ist, so dass das zweite bewegliche Ventilglied gegenüber einem Ventilsitz zur Schließung und Öffnung des zweiten Durchgangs von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung verfahrbar ist, wobei ausgehend von einer vollständig geschlossenen Stellung des Regelventils durch Betätigung der Spindel der zweite Durchgang vor dem ersten Durchgang geöffnet wird, können zwei Stufen durch Betätigung einer gemeinsamen Spindel nacheinander geöffnet werden, die gemeinsam einen großen Regelbereich abdecken.Because in a control valve for injection water in a steam forming station, with a valve housing in which a fixed valve member is disposed in a water from an inlet to at least one outlet first passage, in which further a spindle for actuating a movable valve member in the direction of an axis so is disposed such that the movable valve member is movable relative to the fixed valve member for closing and opening the passage from a closed position to an open position, the spindle operatively connected to a second movable valve member for closing and opening a second passage between the inlet and at least one outlet is, so that the second movable valve member is movable relative to a valve seat for closing and opening the second passage from a closed position to an open position, starting from a fully closed position of the control valve du By operating the spindle, the second passage is opened before the first pass, two stages can be successively opened by operating a common spindle, which together cover a large control range.
Wenn der zweite Durchgang eine Bohrung innerhalb des ersten beweglichen Ventilglieds ist, wird das Ventil kompakt und strömungsgünstig.When the second passage is a bore within the first movable valve member, the valve becomes compact and streamlined.
Ein Regelbereich von etwa 1:100 ist erzielbar, wenn jeweils in der geöffneten Stellung der freie Querschnitt des ersten Durchgangs wenigsten neunmal so groß ist wie der freie Querschnitt des zweiten Durchgangs.A control range of about 1: 100 can be achieved if in each case in the open position the free cross section of the first passage is at least nine times as large as the free cross section of the second passage.
Die Kräfte innerhalb des Ventils sind besonders gleichmäßig verteilt, wenn das erste Ventilglied und das zweite Ventilglied rotationssymmetrisch ausgebildet sind und das zweite Ventilglied bezüglich der Achse der Spindel koaxial zu dem ersten Ventilglied angeordnet ist. Dann wirken beim Öffnen des Ventils praktisch nur axiale Zugkräfte auf die Spindel.The forces within the valve are particularly evenly distributed when the first valve member and the second valve member are rotationally symmetrical and the second valve member is arranged with respect to the axis of the spindle coaxial with the first valve member. Then act on opening the valve practically only axial tensile forces on the spindle.
Die Zahl der Bauelemente wird minimiert, wenn die Bohrung konzentrisch in dem ersten Ventilglied ausgebildet ist.The number of components is minimized when the bore is formed concentrically in the first valve member.
Eine besonders präzise Regelbarkeit des Wasserstroms wird erzielt, wenn die beweglichen Ventilglieder jeweils mit axial beanstandeten Steuerkegeln versehen sind. Hierdurch entsteht eine Reihenschaltung der Steuerkegel, die eventuell vorhandene Fertigungstoleranzen ausgleicht. Dies wird weiter gefördert, wenn die Durchgänge mit axial beabstandeten Steuerkanten versehen sind, die mit den Steuerkegeln zusammenwirken.A particularly precise controllability of the water flow is achieved when the movable valve members are each provided with axially spaced control cones. This creates a Series connection of the control cone, which compensates for any existing manufacturing tolerances. This is further promoted when the passages are provided with axially spaced control edges which cooperate with the control cones.
Das Regelventil ist in herkömmlicher Weise mit einem einzigen Aktuator elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder auch manuell betätigbar, wenn die Spindel mit dem zweiten Ventilglied fest verbunden ist und dass das zweite Ventilglied gegenüber der Spindel in Richtung der Achse begrenzt beweglich ist.The control valve is in a conventional manner with a single actuator electrically, hydraulically, pneumatically or manually operable when the spindle is fixedly connected to the second valve member and that the second valve member relative to the spindle in the direction of the axis is limited movement.
Wenn Mitnehmermittel, beispielsweise in Form eines mit der Spindel bewegbaren Ringbundes und einer mit dem Ringbund in Anlage bringbaren Stirnfläche, zur Betätigung des ersten beweglichen Ventilglieds vorgesehen sind, die bei einer Bewegung der Spindel in Richtung einer Ventilöffnung das erste Ventilglied erst dann mitnehmen, wenn der zweite Durchgang vollständig geöffnet ist, kann das Ventil von der Steuerseite her wie ein einstufiges Ventil betrieben werden.If entrainment means, for example in the form of an annular collar which can be moved with the spindle and an end face which is engageable with the annular collar, are provided for actuating the first movable valve member, which first take the first valve member with it when the spindle moves in the direction of a valve opening Second passage is fully open, the valve can be operated from the control side as a single-stage valve.
Weil bei einer Dampfumformstation mit einem Dampfumformventil und einem angeschlossenen Einspritzwasserregelventil das Einspritzwasserregelventil zweistufig ausgeführt ist und in dem Dampfumformventil wenigstens zwei separate Wasserzerstäubungsvorrichtungen vorgesehen sind, die jeweils von einer Stufe des Einspritzwasserregelventils ansteuerbar sind, kann die Dampfumformstation in einem weiten Parameterbereich betrieben werden.Because at a Dampfumformstation with a Dampfumformventil and a connected injection water control valve the injection water control valve is designed in two stages and in the Dampfumformventil at least two separate Wasserzerstäubungsvorrichtungen are provided which are each controlled by one stage of the injection water control valve, the Dampfumformstation can be operated in a wide range of parameters.
Vorzugsweise umfassen die Wasserzerstäubungsvorrichtungen eine erste Düse für kleine Wassermengen und wenigstens eine zweite Düse für größere Wassermengen. So kann jede Düse hinsichtlich ihrer Zerstäubungseigenschaften für die jeweilige Wasserbeaufschlagung optimiert werden und so eine stets optimale Zerstäubung erzielt werden.Preferably, the water atomizing devices comprise a first nozzle for small amounts of water and at least one second nozzle for larger quantities of water. Thus, each nozzle can be optimized in terms of their sputtering properties for the respective Wasserbeaufschlagung and thus always optimal atomization can be achieved.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Show it:
In der
Die Innengarnitur
Die
In der rechten Hälfte der
Nachfolgend soll das Detail III aus
Die
Zunächst soll die linke Seite der Detaildarstellung näher beschrieben werden. Die Spindel
Das erste bewegliche Ventilglied
Für eine feste Anlage der Dichtflächen
Hier ist dargestellt, dass die Spindel
Es ist weiter erkennbar, dass die Spindel
Im Betrieb wird das Ventil in der Ausführungsform der
Eine weitere Bewegung der Spindel
In der
Wegen der besseren Übersichtlichkeit sind einige Bezugszeichen nicht dargestellt. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen jedoch gleiche Bauteile.For better clarity, some reference numerals are not shown. However, the same reference numerals designate the same components.
Ein abgewandeltes erstes bewegliches Ventilglied
Die
Wird das Ventil durch Betätigung der Spindel
Wenn die Spindel
Im Unterschied zu der Ausführungsform nach den
Die
Wird nun in Abhängigkeit von einer Steuerung das Dampfumformventil
Das Ventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Regelventilcontrol valve
- 22
- Ventilgehäusevalve housing
- 33
- Einlassinlet
- 44
- Auslassoutlet
- 55
- Auslassoutlet
- 66
- Auslassoutlet
- 77
- Deckelcover
- 88th
- Gehäusedeckelhousing cover
- 99
- Durchgangpassage
- 1010
- Spindelspindle
- 1111
- Innengarnitur komplettTrim completely
- 1212
- festes Ventilgliedfixed valve member
- 1313
- bewegliches Ventilgliedmovable valve member
- 1414
- Bohrungdrilling
- 1515
- bewegliches Ventilgliedmovable valve member
- 1616
- Mittenachsecentral axis
- 1919
- äußere Dichtflächeouter sealing surface
- 2020
- Ventilsitzvalve seat
- 2121
- innere Dichtflächeinner sealing surface
- 2222
- Steuerkegelcontrol cone
- 2323
- Steuerkegelcontrol cone
- 2424
- Steuerkegelcontrol cone
- 2525
- Ventilsitzvalve seat
- 2626
- Innenrauminner space
- 2727
- Bohrungdrilling
- 2828
- Ringbundcollar
- 2929
- Druckfedercompression spring
- 3030
- Innenrauminner space
- 3131
- Steuerkantecontrol edge
- 3232
- Steuerkantecontrol edge
- 3333
- Muttermother
- 3434
- Stirnflächeface
- 4040
- Auslassoutlet
- 4141
- Ventilgliedvalve member
- 42 42
- Radialbohrungradial bore
- 4343
- Raumroom
- 4444
- erweiterter Bereichextended area
- 5050
- DampfumformventilSteam-Conditioning
- 5151
- Dampfeinlasssteam inlet
- 5252
- Dampfauslasssteam outlet
- 5353
- EinspritzwasseranschlüsseInjection water connections
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Citations (2)
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DE19960065A1 (en) | 1999-12-13 | 2001-06-21 | Theo Beurskens | Steam deforming valve in through passage mold, with bottom flange carrying perforated cage passing at least partly round perforated throttle body |
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2010
- 2010-08-03 DE DE102010033186A patent/DE102010033186A1/en active Pending
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