DE1191646B

DE1191646B - Reducing valve for low-noise and low-vibration reduction of steam or gas

Info

Publication number: DE1191646B
Application number: DES44141A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Eberhard Dipl-Phys; Dr Rer Nat Ernst-Aug Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-05-28
Filing date: 1955-05-28
Publication date: 1965-04-22

Description

Reduzierventil zur geräusch- und vibrationsarmen Reduzierung von Dampf oder Gas Die Erfindung bezieht sich auf ein Gas- oder Dampfdruckreduzierventil, dessen sich an die Drosselstelle anschließender Austrittskrümmer sich mit völlig glatten Wänden ohne Vorhandensein von Strömungswiderständen und mit stetiger sowie gleichsinniger Krümmung kontinuierlich erweitert und bei dem der Gas- oder Dampfstrom die Drosselstelle als gebündelter Freistrahl in Achsrichtung derselben verläßt.Reducing valve for low-noise and low-vibration reduction of steam or gas The invention relates to a gas or vapor pressure reducing valve, whose outlet manifold adjoining the throttle point is completely smooth walls without the presence of flow resistances and with steady as well curvature in the same direction continuously expanded and in which the gas or steam flow leaves the throttle point as a bundled free jet in the axial direction of the same.

Es sind Ventile bekannt, bei denen der Abströmraum in dieser Weise gestaltet ist. Ein von der Drosselstelle ausgehender gebündelter Freistrahl trifft aber bei den bekannten Ventilen ungeregelt auf die Wandungen des Abströmraumes auf, so daß durch den Aufprall starke Geräusche und Vibrationen entstehen, da Freistrahlen hoher Geschwindigkeit auftreten.There are known valves in which the outflow space in this way is designed. A bundled free jet emanating from the throttle point hits but with the known valves unregulated on the walls of the discharge space, so that the impact creates strong noises and vibrations, as free jets occur at high speed.

In den üblichen Drosselorganen wird der zu reduzierende Dampf beim Durchgang durch eine Verengung mit nachfolgendem Expansionsraum entspannt. Bei diesem Reduziervorgang entstehen Geräusche und Vibrationen, die mit wachsendem Durchsatz und wachsendem Druckgefälle erheblich ansteigen können und des öfteren nicht nur zu stärkster akustischer Belästigung, sondern auch zur Zerstörung des Ventils, nachgeschalteter Einbauten und von Rohrleitungen geführt haben. Als Abhilfe wurde bei hohem Druckgefälle eine Aufteilung in Stufen mit kritischem oder fast kritischem Druckgefälle vorgenommen. Die Stufen werden teilweise durch andere Drosselorgane als Ventile wie z. B. Lochzylinder, Blenden, Siebe oder Lochplatten, die auch eine gleichrichtende Wirkung haben können, gebildet. Weiterhin wurde versucht, durch Doppelsitzventile mit gegeneinandergerichteten Dampfstrahlen eine Verminderung der Geräusche und Vibrationen zu erreichen.In the usual throttle devices, the steam to be reduced is when Passage through a constriction with subsequent expansion space relaxed. With this one Reduction process creates noise and vibrations, which with increasing throughput and increasing pressure gradient can increase considerably and often not only to the strongest acoustic nuisance, but also to the destruction of the valve, downstream Internals and pipelines. A remedy for high pressure drops a division into stages with a critical or almost critical pressure gradient is made. The stages are partially through other throttle devices than valves such. B. perforated cylinder, Orifices, sieves or perforated plates, which can also have a rectifying effect, educated. Furthermore, attempts were made to use double seat valves with oppositely directed Steam jets achieve a reduction in noise and vibrations.

Den oben geschilderten Ausführungen von Drosselorganen ist gemeinsam, daß Freistrahlen hoher Geschwindigkeiten auftreten, deren kinetische Energie durch Freistrahlvermischung in Wärme übergeführt wird. Die durch den ungeregelten Zerfall des Freistrahls und den Vermischungsvorgang erzeugten Druckschwankungen sind die Hauptquelle der Geräusche und Vibrationen.The above-mentioned designs of throttle bodies have in common that free jets of high speeds occur, their kinetic energy through Free jet mixing is converted into heat. The one caused by the unregulated decay the pressure fluctuations generated by the free jet and the mixing process are the Main source of noise and vibration.

Weitere starke Geräusch- und Vibrationsquellen treten bei ungünstigem Aufprall der Freistrahlen auf die Wände des Ventils oder auf ungünstig angebrachte Einbauten auf.Other strong sources of noise and vibration occur with unfavorable conditions Impact of the free jets on the walls of the valve or on unfavorably placed Internals on.

Eine weitere wichtige Störquelle stellen Hohlräume auf der Niederdruckseite des Ventils dar, die durch die obenerwähnten Einbauten geschaffen werden. In diesen Hohlräumen können sich bei ungünstigen Abmessungen Hohlraumschwingungen ausbilden. Befindet sich in der Apparatur ein schwingfähiger Teil mit einer Eigenfrequenz, die in der Nähe einer solchen Hohlraumschwingung liegt, so kann die Apparatur sehr schnell zerstört werden.Another important source of interference are cavities on the low-pressure side of the valve, which are created by the above-mentioned internals. In these Cavities can develop cavity vibrations with unfavorable dimensions. If there is an oscillating part in the apparatus with a natural frequency, which is close to such a cavity oscillation, the apparatus can do a lot can be quickly destroyed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bei bekannten Druckreduzierventilen noch auftretenden Geräusche und Vibrationen zu verhindern, um schädliche Einwirkungen auf das Bedienungspersonal und auch Zerstörungen an den Ventilen selbst sowie an den mit ihnen verbundenen Einrichtungen und Anlagenteilen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur geräusch- und vibrationsarmen Auflösung des Freistrahles im Krümmer ein an sich bekannter Krümmer der oben beschriebenen Form dient, bei dem der Freistrahl unter einem flachen Winkel in einem bestimmten Abstand von der Mitte des Drosselaustritts auf die konkave Wand des Krümmers auftritt. Der Freistrahl wird an der konkaven Wandung des Krümmers so gefaßt und umgebogen, daß durch die stabilisierende Wirkung von Zentrifugalkräften ein Auseinanderfallen des Strahles weitgehend verhindert wird. Unter Bezugnahme auf die Figur, die ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung veranschaulicht, wird unter einem flachen Winkel eine Größe verstanden, bei der 90° - a < 55° ist. Der Abstand e von der Mitte des Drosselaustritts liegt erfindungsgemäß zwischen zweckmäßig bei Dabei bedeutet die Fläche F den Durchtrittsquerschnitt an der engsten Stelle des Durchtritts mit dem Durchmesser d. Durch diese Mittel wird jetzt erreicht, daß unter Vermeidung eines ungeregelten Zerfalls des in unbestimmter Weise auf die Innenwandungen des Abströmraumes aufprallenden gebündelten Freistrahles, der Freistrahl in definierter Weise an die Innenwandung des Austrittskrümmers geführt wird.The invention is therefore based on the object of preventing the noises and vibrations still occurring with known pressure reducing valves in order to avoid harmful effects on the operating personnel and also damage to the valves themselves and to the devices and system parts connected to them. This object is achieved according to the invention in that for the low-noise and low-vibration resolution of the free jet in the manifold, a known bend of the form described above is used, in which the free jet at a flat angle at a certain distance from the center of the throttle outlet to the concave wall of the bend occurs. The free jet is gripped and bent on the concave wall of the bend in such a way that the stabilizing effect of centrifugal forces largely prevents the jet from falling apart. With reference to the figure, which illustrates an exemplary embodiment in its parts essential to the invention in a simplified, partly schematic representation, a flat angle is understood to mean a size at which 90 ° -a <55 °. According to the invention, the distance e from the center of the throttle outlet is between useful at The area F means the passage cross section at the narrowest point of the passage with the diameter d. By these means it is now achieved that while avoiding an uncontrolled disintegration of the bundled free jet impinging in an indefinite manner on the inner walls of the outflow space, the free jet is guided in a defined manner to the inner wall of the outlet manifold.

Die Erfindung bietet besondere Vorteile bei der Druckminderung in Hochdruckanlagen mit Drücken von 150 atü und höher in der Zuleitung, einem Druckverhältnis von 6: 1 und mehr und bei Durchsätzen von 280 t/h und darüber.The invention offers particular advantages in reducing the pressure in high-pressure systems with pressures of 150 atmospheres and higher in the supply line, a pressure ratio of 6: 1 and more and at throughputs of 280 t / h and above.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel legt sich der durch den Drosselquerschnitt v tretende Dampfstrom an die konkave Innenfläche f des Austrittskrümmers an. Es besteht dann kein freier Strahlrand mehr, dessen Zerfall Geräusche oder Vibrationen auslösen könnte.In the embodiment shown in the drawing, it lays down the steam flow passing through the throttle cross-section v to the concave inner surface f of the exhaust manifold. There is then no longer a free edge of the jet, its Decay could cause noise or vibration.

Versuche haben gezeigt, daß es einen besonders günstigen Abstand der Anlegestelle a des Dampfstromes vom Ventilsitz gibt. Dieser Abstand liegt, wie erwähnt, bei Wählt man den Abstand e zu klein, so wird der Aufprall des Strahles auf die Fläche f zu stark, und die Geräusche und Vibrationen nehmen zu. Wählt man e zu groß, so setzt die Wirkung der Zentrifugalkraftschichtung zu spät ein, der Strahl beginnt frühzeitig zu zerfallen, und die Geräusche und Vibrationen nehmen ebenfalls zu. Gleichzeitig mit der Variation von e wurde bei den Versuchen auch der Winkel a systematisch abgeändert. Es zeigte sich, daß a größer als etwa 35° sein soll, um den durch Aufprall erzeugten Lärm gering zu halten. Weiterhin kommt es darauf an, daß die gesamte Ventilbodenfläche kontinuierlich und gleichsinnig gekrümmt bleibt. Wegen der erforderlichen Krümmung ist das Ventil besonders für Durchgangsventilbauarten geeignet. Der Dampfstrom kann statt aus einem einzigen aus dem Ventilsitz austretenden Strahl gegebenenfalls auch aus mehreren Strahlen gebildet werden, die z. B. aus einer der Regelstelle unmittelbar nachgeschalteten Siebplatte austreten können.Tests have shown that there is a particularly favorable distance between the landing point a of the steam flow and the valve seat. As mentioned, this distance is at If the distance e is chosen too small, the impact of the jet on the surface f becomes too strong and the noise and vibrations increase. If e is chosen too large, the effect of the centrifugal force stratification sets in too late, the jet begins to disintegrate prematurely, and the noises and vibrations also increase. Simultaneously with the variation of e, the angle a was also systematically changed during the experiments. It was found that a should be greater than about 35 ° in order to keep the noise generated by impact low. It is also important that the entire valve bottom surface remains continuously curved in the same direction. Because of the required curvature, the valve is particularly suitable for two-way valve designs. Instead of a single jet emerging from the valve seat, the steam flow can optionally also be formed from several jets which, for. B. can emerge from a sieve plate immediately downstream of the control station.

Claims

Patent claim: gas or vapor pressure reducing valve, the outlet elbow of which, following the throttle point, expands continuously with completely smooth walls without the presence of flow resistances and with a constant as well as curvature in the same direction and in which the gas or steam flow leaves the throttle point as a bundled free jet in the axial direction of the same, as -characterized in that for the low-noise and low-vibration resolution of the free jet in the bend, a known bend is used, in which the free jet is at a flat angle (90 ° -a _ <55 °) at a distance (e) from the center of the throttle outlet, the between useful at lies, impinges on the concave wall (f) of the elbow, where the area (F) means the passage cross section at the narrowest point of the passage with the diameter (d). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 241 930, 557 586; Swiss Patent No. 289 790; British Patent No. 710 069.