DE19960065A1 - Dampfumformventil in Durchgangsform - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfumformventil mit einem Ventilgehäuse 1, das einen hochdruckseitigen Anschlussstutzen 2 und einen niederdruckseitigen Anschlussstutzen 3, einen Deckelflansch 4 und einen Bodenflansch 5 aufweist, sowie mit einem in einem Sitzring 9 angeordneten Ventilsitz 12, einem als Lochdrosselkörper 11 ausgeführten Ventilkegel und einer Spindel 10, wobei der Bodenflansch 5 einen den Lochdrosselkörper 11 zumindest abschnittsweise umgebenden Lochkäfig 13 trägt, der mit dem Lochdrosselkörper 11 einen im Betrieb mit einem Zwischendruck beaufschlagten Innenraum 25 begrenzt, und dass im Bereich des Bodenflansches 5 eine Wasserzufuhr 31, 32, 33, 34 angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Ventil einfacher Bauweise realisiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfumformventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Ventile sind aus der Praxis bekannt. Die Durch­ gangsform oder Z-Form ist eine gängige Gehäuseform bei relativ einfachen Ventilen ohne Wassereinspritzung. Ein Dampfumformventil mit Kaltwassereinspritzung an der Nie­ derdruckseite und Zerstäubung durch Treibdampf ist bei­ spielsweise aus der DE 42 33 592 bekannt. Dieses Dampfum­ formventil, bei dem Treibdampf mit hohem Druck entnommen wird und zur Zerstäubung und Verdampfung von Wasser auf der Niederdruckseite verwendet wird, ist vom Aufbau her sehr aufwendig, da praktisch keine Standardbauelemente verwendet werden können.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dampfumformventil zu schaffen, das in der Fertigung und der Instandhaltung preiswerter ist.

Diese Aufgabe wird von einem Dampfumformventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weil der Bodenflansch einen den Lochdrosselkörper zumin­ dest abschnittsweise umgebenden Lochkäfig trägt, der mit dem Lochdrosselkörper einen im Betrieb mit einem Zwi­ schendruck beaufschlagten Innenraum begrenzt und weil im Bereich des Bodenflansches eine Wasserzufuhr angeordnet ist, kann die für die Zerstäubung und Verdampfung des Kaltwassers benötigte Baugruppe im Bereich des Bodenflan­ sches in ein im wesentlichen konventionelles Ventilgehäu­ se in Durchgangsform oder Z-Form eingesetzt werden. Eine wirkungsvolle Zerstäubung des Wassers ergibt sich, wenn wenigstens eine Treibdampfringdüse vorgesehen ist, an de­ ren Niederdruckseite ein mit der Wasserzufuhr verbundener Speisekanal mündet. Der gesamte Aufbau des Dampfumform­ ventils wird besonders einfach, wenn die Treibdampf­ ringdüse von dem Innenraum her über Treibdampfentnahme­ bohrungen gespeist wird. Ein besonders hoher Druck bei einer geringen Öffnung des Ventils steht andererseits zur Verfügung, wenn die Treibdampfringdüse von dem Ventilsitz her über eine außerhalb des Ventilgehäuses verlaufende Treibdampfleitung gespeist wird.

Eine zuverlässige Zerstäubung und Verdampfung von Kalt­ wasser selbst am Anfang der Ventilöffnungsphase wird er­ möglicht, wenn bei einem Öffnen des Ventils nach dem Ab­ heben des Lochdrosselkörpers von dem Ventilsitz zunächst nur über die Treibdampfringdüse eine Verbindung des In­ nenraums mit der Niederdruckseite erfolgt und bei weite­ rem Anheben des Lochdrosselkörpers eine zunehmende Anzahl von Drosselbohrungen freigegeben wird. Die Treibdampf­ ringdüse wird vorzugsweise von einem umlaufenden, sich von innen nach außen erweiternden Spalt gebildet. Dabei kann der Spalt zwischen zwei miteinander verschraubten Bauelementen angeordnet sein, wobei das innere Bauelement vorzugsweise mit dem Lochkäfig einstückig ist. Die Ein­ düsung von Treibdampf in den Niederdruckbereich des Ven­ tils wird besonders gleichmäßig, wenn zwischen den Treib­ dampfentnahmebohrungen oder der Treibdampfentnahmeleitung und der Treibdampfringdüse ein umlaufender Ringkanal vor­ gesehen ist.

Für eine besonders präzise mechanische Ausführung ist von Vorteil, wenn der Lochkäfig mit seinem dem Bodenflansch abgewandten Ende in eine zylindrische Passung des Sitz­ ringes eingreift. Die Einstellung des Zwischendrucks im Innenraum erfolgt vorzugsweise derart, daß die Gesamtflä­ che der in dem Lochdrosselkörper angeordneten Bohrungen etwa doppelt so groß ist wie die Gesamtfläche der in dem Lochkäfig angeordneten Drosselbohrungen. Eine einfache Montage des Dampfumformventils wird ermöglicht, wenn die Anschlußstutzen in Durchgangsform oder in Z-Form angeord­ net sind.

Im Ventilsitz kann eine Abzapfung für Treibdampf vorgese­ hen sein, wobei der dort unmittelbar nach dem Abheben des Ventilkegels von dem Sitz anstehende Treibdampf über we­ nigstens eine Rohrleitung aus dem Ventilgehäuse heraus und zu der Treibdampfringdüse geführt wird. Hierdurch können sich in bestimmten Einsatzbereichen vorteilhafte Kenndaten ergeben. Dabei ist vorzugsweise die Einspeisung des Treibdampfs in die Treibdampfringdüse im Bereich des Bodenflansches vorgesehen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zei­ gen:

Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Dampfumformventil in Durchgangsform in einem Querschnitt von der Seite;

Fig. 2 den Bodenflansch des Ventils gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt; sowie

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Dampfumformven­ til in Durchgangsform in einem (teilweisen) Querschnitt von der Seite dargestellt. Das Dampfumformventil weist ein gegossenes Ventilgehäuse 1 mit einem hochdruckseiti­ gen Anschlußstutzen 2 und einem niederdruckseitigen An­ schlußstutzen 3 auf. Weiter ist das Ventilgehäuse 1 mit einem Deckelflansch 4 und einem Bodenflansch 5 versehen. Eine Trennwand 6, die im wesentlichen quer durch den In­ nenraum des Ventilgehäuses 1 verläuft, trennt diesen in einen hochdruckseitigen Raum 7 und einen niederdrucksei­ tigen Raum 8. Die Trennwand 6 trägt weiter einen Sitzring 9, der gegenüber einem an einer beweglichen Spindel 10 angeordneten Ventilkegel 11 im Bereich eines Ventilsitzes 12 abdichtet. Der Ventilkegel 11 ist dabei als Lochdros­ selkörper ausgeführt. Dieser wird von einem Lochkäfig 13 umgeben, der wiederum an dem Bodenflansch 5 befestigt ist. Der Bodenflansch 5 trägt an seiner Unterseite einen Anschlußstutzen 14 für unter Druck stehenden Wasser. Der Bodenflansch 5 ist in der Fig. 2 genauer darge­ stellt. Der Lochkäfig 13 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Im Bereich eines oberen offenen Endes 20 trägt die Außenseite des Lochkäfigs 13 einen Rücksprung 21, mit dem der Lochkäfig 13 in eine entsprechende Boh­ rung des Sitzringes 9 eingesetzt wird. Die Innenwandung des Lochkäfigs 13 ist kreiszylindrisch mit konstantem Durchmesser. In Radialrichtung bezüglich einer Mittenach­ se 22 des Bodenflansches 5 trägt die Wandung des Lochkä­ figs 13 Durchgangsbohrungen 23, deren Anzahl und Durch­ messer je nach Ausführungsform variieren kann. Dem freien Ende 20 gegenüber endet der Lochkäfig 13 in einem Boden 24, der zusammen mit der Seitenwand einen Innenraum 25 begrenzt. In einem Eckbereich 26, in dem der Boden 24 in einen vergrößerten Bereich 27 der Seitenwandung übergeht, ist eine Anzahl von Treibdampfbohrungen 28 angeordnet, deren Bohrungsachse um etwa 45° gegen die Mittenachse 22 geneigt ist. Diese Bohrungen 28 münden in einen umlaufen­ den Ringkanal 29, der wiederum in eine sich nach außen öffnende Treibdampfringdüse 30 mündet. Der Innenraum 25 des Lochkäfigs 13 steht folglich über die Bohrungen 28, den Ringkanal 29 und die Treibdampfringdüse 30 mit dem Außenraum in Verbindung.

Unterhalb des Bodens 24 ist in dem Bodenflansch 5 eine Wasserzufuhr vorgesehen. Diese wird in der Speiserichtung von dem Anschlußstutzen 14 über einen Kanal 31 gespeist und mündet in einen scheibenförmigen Bereich 32. Der sich symmetrisch zu der Mittenachse 22 und in Radialrichtung erstreckende scheibenförmige Bereich 32 ist mit einer in Richtung der Achse 22 auf die Treibdampfventile 30 zu weisenden Auskragung 33 versehen, von der aus eine Anzahl von Speisebohrungen 34 in die Treibdampfventile 30 mün­ den.

Die Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den niederdruckseitigen Bereich der Trennwand 6 mit dem Sitz­ ring 9 sowie den Lochdrosselkörper 11 und den Lochkäfig 13. In dieser Darstellung ist ersichtlich, daß bei ge­ schlossenem Ventil der Lochdrosselkörper 11 in der Weise im Sitzring 9 und in dem Lochkäfig 13 einliegt, daß zum einen der Ventilsitz 12 geschlossen ist und zum anderen sowohl eine Anzahl von Bohrungen 40 im Lochdrosselkörper als auch die Bohrungen 23 im Lochkäfig verschlossen sind. Die an der Wandung 6 und an der Oberseite des Ventilsitz­ ringes 9 anstehende Hochdruckseite des Ventils ist folg­ lich gegenüber der Niederdruckseite hermetisch verschlos­ sen.

Die Abläufe beim Öffnen des Ventils werden im folgenden anhand der Fig. 3 beschrieben. Zunächst wird durch Betä­ tigung der Spindel 10 der Lochdrosselkörper 11 von seinem Ventilsitz 9 abgehoben, so daß der dort anstehende Hoch­ druck etwa entlang eines Pfeils I in den Innenraum 25 des Lochdrosselkörpers 11 strömen kann. Da die Bohrungen 23 des Lochkäfigs 13 verschlossen sind, strömt der in den Innenraum 25 eingetretene Dampf durch die Bohrungen 28 entlang des Pfeils II in den Ringkanal 29 und die Treib­ dampfringdüse 30. In der Treibdampfringdüse 30 wird der Dampf entspannt und strömt in die Niederdruckseite des Ventils und weiter zum Flansch 3, beispielsweise entlang des Pfeils III. Nun wird Kaltwasser mit geringem Über­ druck in den Kanal 31 gedrückt, verteilt sich durch den scheibenförmigen Bereich 32 und den Kragen 33 und steht an der niederdruckseitigen Öffnung der Speisebohrung 34 an. Die Strömungsrichtung des Wassers ist durch einen Pfeil IV veranschaulicht. An der niederdruckseitigen Öff­ nung der Speisebohrung 34 wird das Wasser durch den dort mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmenden Treibdampf zerstäubt. Die hohe Temperatur des Treibdampfs bewirkt eine sofortige Verdampfung des Wassers und eine entspre­ chende Abkühlung, wie sie mit einem Dampfumformventil beispielsweise im Turbinenbypass eines Kraftwerks erfor­ derlich ist. Bei einer weiteren Anhebung des Lochdrossel­ körpers 11 strömt der Dampf von der Hochdruckseite auch durch die übrigen Bohrungen 40 des Lochdrosselkörpers und die dann frei werdenden Bohrungen 23 des Lochkäfigs 13 zur Niederdruckseite. Die Einspeisung von Wasser bleibt dabei aufrecht erhalten. Auf diese Weise ist eine außer­ ordentlich wirksame Zerstäubung des eingespeisten Wassers insbesondere bei dem ersten Abheben des Lochdrosselkör­ pers 11 von seinem Ventilsitz 9 gewährleistet. Das Dampfumformventil weist einen besonders guten Regelbe­ reich auf.

Der Aufbau des Dampfumformventils, der in den Fig. 1 bis 3 anhand eines Durchgangsventils beschrieben worden ist, unterscheidet sich bis auf die Gestaltung der in der Fig. 2 veranschaulichten Baugruppe nur unwesentlich von bekannten Sitzventilen mit Lochdrosselkörper. Deshalb kann für die Fertigung eines erfindungsgemäßen Dampfum­ formventils auf eine große Anzahl von Standardbauelemen­ ten zurückgegriffen werden. Sowohl der Bau eines derarti­ gen Dampfumformventils als auch die Montage an im wesent­ lichen standardisierten Rohrleitungen gestalten sich da­ durch besonders einfach und kostengünstig, zumindest im Vergleich mit bekannten Dampfumformventilen.

Eine andere, in den Fig. 1 bis 3 nichtdargestellte Ausführungsform sieht vor, daß der Treibdampf unmittelbar im Bereich des Ventilsitzes 12 abgezapft wird und über eine externe Rohrleitung zu einer Treibdampfringdüse ge­ leitet wird. Eine derartige Treibdampfführung ist im we­ sentlichen aus der eingangs erwähnten Patentschrift DE 42 33 592 bekannt. Auch eine solche technische Lösung ist mit einem erfindungsgemäßen Dampfumformventil möglich, bei dem die Anordnung von Lochkäfig und Treibdampfringdü­ se in der dem Bodenflansch zugeordneten Baugruppe reali­ siert ist.

Claims (13)

1. Dampfumformventil mit einem Ventilgehäuse (1), das einen hochdruckseitigen Anschlussstutzen (2) und ei­ nen niederdruckseitigen Anschlussstutzen (3), einen Deckelflansch (4) und einen Bodenflansch (5) auf­ weist, sowie mit einem in einem Sitzring (9) angeord­ neten Ventilsitz (12), einem als Lochdrosselkörper (11) ausgeführten Ventilkegel und einer Spindel (10) dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenflansch (5) einen den Lochdrosselkörper (11) zu­ mindest abschnittsweise umgebenden Lochkäfig (13) trägt, der mit dem Lochdrosselkörper (11) einen im Betrieb mit einem Zwischendruck beaufschlagten Innen­ raum (25) begrenzt, und dass im Bereich des Boden­ flansches (5) eine Wasserzufuhr (31, 32, 33, 34) ange­ ordnet ist.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Treibdampfringdüse (30) vorgesehen ist, an deren Nie­ derdruckseite ein mit der Wasserzufuhr verbundener Speisekanal mündet.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die Treibdampfringdüse (39) von dem Innenraum (25) über Treibdampfentnahmebohrungen (28) gespeist wird.

4. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdampfringdüse (30) von dem Ventilsitz (12) her über eine außerhalb des Ventilgehäuses (1) verlaufende Treibdampfleitung gespeist wird.

5. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Öffnen des Ventils nach dem Abheben des Lochdrosselkörpers (11) von dem Ventilsitz (12) zunächst nur über die Treibdampfringdüse (30) eine Verbindung des Innenraums (25) mit der Niederdruck­ seite (8) erfolgt und bei weiterem Anheben des Loch­ drosselkörpers (11) eine zunehmende Anzahl von Dros­ selbohrungen (23, 40) frei gegeben wird.

6. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdampfringdüse (30) von einem umlaufen­ den, sich von innen nach außen erweiternden Spalt ge­ bildet ist.

7. Dampfumformventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen zwei miteinander verschraubten Bauelementen angeord­ net ist, wobei das innere Bauelement vorzugsweise mit dem Lochkäfig (13) einstückig ist.

8. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Treibdampfentnahmebohrungen (28) oder der Treibdampfentnahmeleitung und der Treib­ dampfringdüse (30) ein umlaufender Ringkanal (29) vorgesehen ist.

9. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochkäfig (13) mit seinem dem Bodenflansch (5) abgewandten Ende in eine zylindrische Passung des Sitzringes (9) eingreift.

10. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der in dem Lochdrosselkörper (11) angeordneten Bohrungen (40) etwa doppelt so groß ist wie die Gesamtfläche der in dem Lochkäfig (13) angeordneten Drosselbohrungen (23).

11. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen (2, 3) in Durchgangsform oder in Z-Form angeordnet sind.

12. Dampfumformventil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzapfung für Treibdampf im Ventilsitz (12) vorgesehen ist, wobei der dort unmittelbar nach dem Abheben des Ventilkegels von dem Sitz (9) anstehende Treibdampf über wenigstens eine Rohrleitung aus dem Ventilgehäuse (1) heraus und zu der Treibdampfringdü­ se (30) geführt wird.

13. Dampfumformventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung des Treibdampfs in die Treibdampfringdüse (30) im Bereich des Bodenflansches (5) erfolgt.