DE1053263B - Mehrstufige, Vibrationen und Geraeusche mindernde Drosselvorrichtung mit mehreren durch Drossel- und Aussenkoerper gebildeten Drosselstufen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit einer mehrstufigen, Vibrationen und Geräusche mindernden Drosselvorrichtung für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, die bei der Entspannung wenigstens teilweise verdampfen, mit einem Außenkörper und einem darin verschiebbar angeordneten Drosselkörper mit mehreren hintereinandergeschalteten, durchDrossel- undAußenkörper gebildeten Drosselstufen, deren Durchflußquerschnitte von Stufe zu Stufe erweitert und derart bemessen sind, daß ihr Verhältnis zueinander bei jeder Stellung des Drosselkörpers dasselbe oder annähernd dasselbe bleibt, wobei die Drosselwege in die kinetische Energie durch Verwirbelung vernichtende Wirbelkammer übergehen.

Die beispielsweise beim Durchströmen eines Dampfstromes durch Reduzierventile entstehenden Vibrationen und Geräusche sind in der heutigen Zeit im verstärkten Maße darauf zurückzuführen, daß die Betriebsdrücke auf über 200 at und die Frischdampftemperatur auf über 600° C angestiegen sind. Mit der Anwendung dieser erhöhten Maßnahmen sind auch die von dem Dampfstrom beaufschlagten Drossel- und Absperrkörper sowie Gehäuseteile besonders einer gleichmäßigen oder ungleichförmigen Schwingungserregung ausgesetzt, die zu den bekannten, aber unerwünschten Vibrationen und durch diese zu den unliebsamen Geräuschen führen. Nicht nur, daß die dauernd an diesen Anlagen Beschäftigten Gesundheitsschädigungen ausgesetzt sind, treten durch die Vibrationsund Geräuschbildungen ein erhöhter Verschleiß sowie Zerstörungen der Regelvorrichtung und deren anschließenden Teile auf, die zu außerordentlichen Betriebsstörungen, ja sogar zum Betriebsstillstand führen können.

Es sind Maßnahmen sowie Einrichtungen, z. B. vor- und nachgeschaltete Dämpfungsgefäße, bekannt, die bereits vor der Beaufschlagung des Dampfstromes auf das Reduzierventil auf eine Minderung der Vibrationsbildung hinzielen, die aber zu keinem besonderen geräuschmindernden Resultat führten, was Versuche lehrten.

Bekannt sind weiter Einrichtungen innerhalb des Drosselkörpers, wie z. B. Bohrungen, die sich im Ventilkegel befinden, sowie am Ventilkörper angeordnete gegeneinander bewegliche Stäbe oder dünne Platten oder auch hintereinandergeschaltete Trichterblenden.

Auch wurde versucht, den Drosselkörper so zu gestalten, daß das strömende Medium zunächst gestaut und dann mittels kurvenförmiger Überströmkanten als eine gleichmäßig verteilte Strömungsmenge der Ventilöffnung zugeleitet wird. Es sind auch Regelvorrichtungen bekannt, die dem Dampfstrahl mehrmalig eine zur Strahl richtung rechtwinklig verlaufende Richtungsänderung verleihen.

Mehrstufige, Vibrationen und Geräusche

mindernde Drosselvorrichtung

mit mehreren durch Drossel- und

Außenkörper gebildeten Drosselstufen

Anmelder:

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

Diese Maßnahmen zeigen wohl Merkmale auf, die auf eine Vibrations- und Geräuschminderung bei' dampftechnischen Anlagen hinzielen, aber an den Kern der Entstehung von Vibrationen kaum näher herangekommen sind.

Dagegen offenbart die Erfindung Merkmale, die sich grundsätzlich von dem Bekannten unterscheiden und gegenüber diesen einen technischen Fortschritt aufweisen, der darin besteht, daß der Ursprung der Vibrationen und der daraus entstehenden Geräusche in erkannter Weise zum größten Teil behindert und gemindert werden.

Gemäß der Erfindung werden daher die in der mehrstufigen Drosselvorrichtung durch die hintereinandergeschalteten, durch die Drossel- und Außenkörper gebildeten Drosselstufen entstehenden Durchflußquerschnitte derart bemessen, daß zumindest in der oder den ersten Stufen die kritische Geschwindigkeit der Gase oder Dämpfe nicht erreicht wird, wodurch die im für die Geräuschbildung wichtigsten Bereich der großen Dichte der durchströmenden bzw. sich entwickelnden Gase und Dämpfe die Geschwindigkeit ermäßigt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die einzelnen Drosselstufen in an sich bekannter Weise scharfkantige, im Verhältnis zum Durchmesser des Drosselkörpers enge und kurze sowie zweckmäßig düsenförmig erweiterte Drosselwege aufweisen.

Durch diese Ausbildung und durch die Anordnung, daß die die Durchtrittsöffnungen bildenden Kanten vorzugsweise von Beginn der ersten Stufe an bis zu der letzten Stufe eine unterschiedliche Neigung zur Achse des Drossel- und/oder Außenkörpers haben, ist die Gewähr dafür gegeben, daß dieStrömungsrichtung des Mediums derart beeinflußt wird, daß eine gleich- und richtungsmäßige Beaufschlagung auf die Wan-

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düngen des Ventilgehäuses unterbleibt, was sonst zu den unbeabsichtigten Schwingungen führen würde. Dadurch wird auch die Geräuschbildung vermindert, die durch das sonst so gleichmäßige Auftreffen eines gleichgerichteten Stromes auf den Außenkörper entsteht, sowie über die Gehäusewandung zu einer Fortpflanzung der Geräusche in die angeschlossenen Rohrleitungen Anlaß gegeben hat.

Um zu verhindern, daß das Medium von Stufe zu Stufe, ohne den Vorgang der Verwirbelung in den Wirbelkammern zu durchlaufen, glatt durch die Durchflußquerschnitte strömt, wird angeordnet, daß der Eintritt in die jeweils nachfolgende Stufe in an sich bekannter Weise versetzt zur mittleren Strahlrichtung der jeweils vorhergehenden Stufe ausgestaltet wird.

Vibrationen entstehen auch dadurch, daß eine gleichförmige und gleichmäßige Impulsgebung durch das entspannende Medium auf die von demselben beaufschlagten Drosselkörperteile einwirkt, wobei mehr oder weniger große Amplituden erzeugt werden, die bei Überlagerung zu erheblichen Störungen führen, wenn nicht gar zum Bruch des von dem Strahl beaufschlagten Körpers. Um ein gleichmäßiges Beaufschlagen in gleichen Intervallen und an den gleichen Stellen zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die die Drosselung des Mediums beeinflussenden Drosselkanten vorzugsweise mit unterschiedlichen Längen auszustatten sowie die Kanten des Außenkörpers diesen anzupassen oder auch konstant zu halten. Dadurch wird erzielt, daß eine unregelmäßige Beaufschlagung der Partikelchen des Mediums auf eine unregelmäßige Oberfläche erfolgt, die Amplituden der Schwingungen sich nicht vergrößern bzw. Schwingungen nur in geringem Maße entstehen können.

Da bereits durch die zwamgsmäßi'ge, au« dem Zuflußrohr kommende gleichförmige Strahlrichtung des Mediums eine gleichmäßige Druckausübung und Impulsgebung auf den Boden des Drossel- und Außenkörpers erfolgt und diese Schwingungen am Drossel- und Außenkörper einleiten, wird zur Vermeidung der durch die Schwingungen entstehenden Vibrationen nach der Erfindung vorgesehen, vor dem Eintritt des Mediums in den Außenkörper die Strahlrichtung derart stark umzulenken und zu verwirbeln, daß Schwingungen nicht entstehen können.

Um dem strömenden Medium in dem Zufluß raum, ehe es in der Drosselvorrichtung der entspannenden Drosselung unterworfen wird, eine andere Strömungsrichtung zu geben, und auch die annähernd laminare Strömung in eine vorentspannende turbulente Strömung überzuleiten und somit die die Schwingungen des Drossel- und Außenkörpers erzeugenden Molekular-Impulse des Mediums nur in einem geringen Maße auf die Körperwandungen einwirken zu lassen, sind ferner gemäß der Erfindung an dem in den Zuflußraum vorzugsweise hineinragenden Außenkörper symmetrische und/oder unsymmetrische Erweiterungen und/oder Ausnehmungen angeordnet.

Da bereits durch eine entsprechende Führung des Mediums im Zuflußraum der Drosselvorrichtung auf einen die Vibrationen und Geräusche mindernden Drosselvorgang eingewirkt werden soll, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die die Einströmung des Mediums leitende Wandung des Gehäuseunterteils zunächst senkrecht oder nahezu senkrecht zur Drosselkörperachse anzuordnen und anschließend kurvenförmig derart zu gestalten, daß die dadurch umgelenkte Strömung des Mediums in axialer Richtung zur Drosselkörperachse auf die die Drosselung und Entspannung einleitenden Flächen auftrifft.

Ferner wird nach der Erfindung vorgeschlagen, um bereits eine die Strömung verwirbclnde und vorbcrcitende Maßnahme für die im Drosselkörper zu vollziehende Entspannung im Zuflußraum zu treffen, innen an der Gehäusewandung des Zuflußraumes die Strömung beeinflussende nach einer und/oder mehreren Raumkurven gestaltete Rippen und/oder Stege od. dgl.

ίο Führungsteile anzuordnen.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist nach der.ICrfindung vorgesehen, den Drossel- und Außenkörper in bekannter Weise aus mehreren, den Drosselstufen entsprechenden, vorzugsweise zusammensetzbaren Teilen vorzusehen und ihn in einem ein- oder mehrteiligen Drosselgehäuse anzuordnen.

Um die Regelung und/oder die Einstellbarkeit des Drosselkörpers für einen mehr oder minder großen Durchfluß des Mediums vornehmen zu können, erfolgt die Regelung und/oder die Einstellbarkeit in bei Absperr- und Regelvorrichtungen bekannter Weise mittels Handbetätigung, selbsttätig hydraulisch, elektromagnetisch, thermostatisch od. dgl. und/oder über ein Hilfsorgan mittels hydraulisch, elektromagnetisch, thermostatisch, radioaktiver Strahlen od. dgl. betätigter Vorrichtungen.

In der Zeichnung ist ein. Ausführungsbeispiel der Vibrationen und Geräusche mindernden Drosselvorrichtung mit einem dreistufigen Drossel- und Außenkörper im Schnitt dargestellt, wobei die beiden Seiten der Zeichnung verschiedenen Erfindungsmerkmalen entsprechen.

Die in der Figur dargestellte Drosselvorrichtung weist vorzugsweise ein zweiteiliges Gehäuse auf, das aus dem Gehäuseunterteil 1 mit der Zuflußöffnung 2 und dem Gehäuseoberteil 3 mit der Ausflußöffnung 4 besteht. Die Anschlußflansche 5, 6 der beiden Gehäuseteile 1, 3 sind so gestaltet, daß der mehrteilige Dros-'selaußenkörper 7 mit seinen äußeren Flanschen 8, 8', 8" derart eng verbunden ist, daß der jeweils obere Teil den unteren Teil bzw. die unteren Teile fest in der Einbaulage hält.

Durch die vorzugsweise mit einer Stopfbuchse 9 versehenen Bohrung 10 des Gehäuses wird die vorzugsweise in den Drosselkörper 11 eingeschraubte Stellspindel 12 geführt. Die Stellspindel 12 dient zugleich vorzugsweise als Verschraubungsteil der einzelnen, aus fertigungstechnischen Gründen erforderlichenfalls einzelnen Drosselstufen entsprechenden zusammensetzbaren Drosselkörperteilen 13, 14, 15, 16, die jeweils in den engsten, mit die Wirbelkammern 17, 18, 19 bildenden Querschnitten aneinandergepreßt sind, wobei die an den Sitzen befindliche Drosselkörperoberfläche einen glatten, der Form des jeweiligen Teiles des Drosselkörpers 11 angepaßten Übergang besitzt.

Die Drosselwege 20, 21, 22, 23 werden durch die die Drosselung des Mediums beeinflußenden Drosselkanten 24, 25, 26, 27 des Drosselkörpers 11 und die Kanten 28, 29, 30, 31 des Außenkörpers 7, die ringförmig mit konstanten Abmessungen (linke Seite der Figur) ausgestattet sind, gebildet.

Die auf der Zuflußseite des Mediums am freien Ende des Drosselkörpers 11 und des Außenkörpers 7 befindlichen, zuerst vom Medium beaufschlagten, die entspannende Verwirbelung in die erste Stufe einleitenden Flächen 32, 33 haben vorzugsweise gegenüber der Strahlrichtung des Mediums eine gewisse Neigung oder aber verschiedene unsymmetrische zur Strahlrichtung desselben gerichtete Neigungen 34, 35,

wie es in wesensähnlicher AVeise bei Drosselkörpern an sich bekannt ist.

Die auf der rechten Seite der Figur dargestellte Ausführungsform einer Drosselvorrichtung weist gegenüber der linken Seite innerhalb des Gehäuses weitere Erfindungsmerkmale auf, die darin bestehen, daß die Drosselkanten 24, 25, 26, 27 des Drosselkörpers 11 und die Kanten 28, 29, 30, 31 des Außenkörpers 7 unterschiedliche Längen aufweisen, wodurch die Wirbelkammern 17, 18, 19 eine andere Form annehmen, die zu einer ungleichmäßigen Verwirbelung des Mediums führt, sowie die unterschiedlichen, die kinetische Energie vernichtenden Kräfte zu einer ungleichförmigen Impulsabgabe veranlaßt und somit Schwingungen am Drossel- und Außenkörper vermeidet.

Weitere erfinderische Merkmale weist der in den Gehäuseunterteil 1, das den Zuflußraum umgibt, vorzugsweise hineinragende untere Teil des Außenkörpers 7 durch die Anordnung von die Strömungen verwirbelnde Ausnehmungen 36 sowie Erweiterungen 37, die vorzugsweise ringförmig ausgestaltet sind, auf.

Ferner sind die. die Entspannung und Drosselung des Mediums einleitenden Flächen 32, 33, die sich am freien Ende des Drosselkörpers 11 und am Außenkörper 7 befinden, nicht nur mit unsymmetrischen Neigungen 34, 35 versehen, sondern es sind außerdem vorzugsweise radiale Aussparungen 38 sowie Ausbuchtungen 39 — am Außenkörper 7 nicht gezeichnet — angeordnet.

Weiterhin weist die innere Gehäusewandung des Zufluß raumes nach einer und/oder mehreren Raumkurven gestaltete Rippen 40 und/oder Stege 41 auf.

Die beschriebenen Ausführungen sind nur Beispiele, die die Erfindungsmerkmale erläutern sollen. Sie begrenzen daher nicht die offenbarten Merkmale, sondem weisen nur einen Weg der technischen Lehre, die sich nicht nur auf das dampftechnische Gebiet beschränkt, vielmehr auch für die Gebiete der Strömungstechnik mit anderen Medien als Dampf anwendbar ist.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige, Vibrationen und Geräusche mindernde Drosselvorrichtung für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, die bei der Entspannung wenigstens teilweise verdampf en, mit einem Außenkörper und einem darin verschiebbar angeordneten Drosselkörper mit mehreren hintereinandergeschal töten, durch Drossel- und Außenkörper gebildeten Drosselstufen, deren Durchflußquerschnitte von Stufe zu Stufe erweitert und derart bemessen, sind, daß ihr Verhältnis zueinander bei jeder Stellung des Drosselkörpers dasselbe oder annähernd dasselbe bleibt, wobei die Drosselwege in die kiinetiistihe Energie durch Verwirbelung vernichtende Wirbelkammern übergehen., gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Durchflußquerschnitte, daß zumindest in der oder den ersten Stufen die kritische Geschwindigkeit der Gase oder Dämpfe nicht erreicht wird.

2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Drosselstufen scharfkantige, im Verhältnis zum Durchmesser des Drosselkörpers (11) enge und kurze sowie zweckmäßig düsenförmig erweiterte Drosselwege (20, 21, 22, 23) aufweisen.

3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drosselwege (20, 21, 22, 23) bildenden Kanten (24, 25, 26, 27; 28, 29, 30, 31) eine unterschiedliche Neigung zur Achse des Drossel- und/oder Außenkörpers (11, 7) haben.

4. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt in die jeweils nachfolgende Stufe versetzt zur mittleren Strahlrichtung der jeweils vorhergehenden Stufe angeordnet ist.

5. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drosselung des Mediums beeinflussenden Kanten (24, 25, 26, 27) des Drosselkörpers (11) unterschiedliche Längen besitzen und/oder die Kanten (28, 29, 30, 31) des Außenkörpers (7) diesen Längen entsprechende oder konstante Abmessungen, haben.

6. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Mediums vor dem Eintritt in den Außenkörper stark umgelenkt und verwirbelt wird.

7. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in den Zuflußraum vorzugsweise hineinragenden Außenkörper (7) symmetrische und/oder unsymmetrische Ausnehmungen (36) und/oder Erweiterungen (37) angeordnet sind.

8. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einströmung des Mediums leitende Wandung des Gehäuseunterteils (1) zunächst senkrecht oder nahezu senkrecht zur Drosselkörperachse angeordnet und dann kurvenförmig derart ausgestaltet ist, daß die dadurch umgelenkte. Strömung des Mediums in axialer Richtung zur Drosselkörperachse auf die die Drosselung und Entspannung einleitenden Flächen (32, 33) auftritt.

9. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innen an der Gehäusewandung des Zuflußraumes die Strömung beeinflussende, nach einer und/oder mehreren Raumkurven gestaltete Rippen (40) und/oder Stege (41) od. dgl. Führungsteile angeordnet sind.

10. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drossel- und Außenkörper aus mehreren in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse den Drosselstufen entsprechenden, erforderlichenfalls zusammensetzbaren Teilen (13, 14, 15, 16; 7) besteht.

11. Drosselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung und/oder Einstellbarkeit des Drosselkörpers von Hand, selbsttätig hydraulisch, elektromagnetisch, thermostatisch od. dgl. und/oder über ein Hilfsregelorgan, z. B. einen Druckkolben, mittels hydraulisch, elektromagnetisch, thermo^·, statisch, radioaktiver Strahlen od. dgl. betätigter Vorrichtungen erfolgt.

In Betracht gezogene Drudeschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 952 526, 925 477,
870, 228 790;

USA.-Patentschriften Nr. 2 659 388, 2 040727,
1970726, 1919 233;

Prospektblatt »Information Nr. 1« über »Die Wirkungsweise der Gestra-Stufendüse« der Firma Gustav F. Gerdts, Bremen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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