DE2003317A1

DE2003317A1 - Device for throttling and cooling of superheated steam

Info

Publication number: DE2003317A1
Application number: DE19702003317
Authority: DE
Inventors: Jakob Dr-Ing Hans-Joachim; Berchtold Dr-Ing Horst; Czogalla Dipl-Ing Werner
Original assignee: MAGEDEBURGER ARMATURENWERKE KA
Current assignee: MAGEDEBURGER ARMATURENWERKE KA
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1970-01-26
Publication date: 1970-09-10
Also published as: CS157086B2; PL71499B1; YU32572B; YU35170A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf, bei der der Druck des zu kühlenden Heißdampfes vor seiner Verwendung in den Dampfanlagen gemindert wird und die Dampftemperaturregelung durch Einspritzen von Kühlwasser in den zu kühlenden Heißdampf erfolgt.The invention relates to a device for throttling and cooling superheated steam, in which the pressure of the superheated steam to be cooled is reduced before it is used in the steam systems and the steam temperature is regulated by injecting cooling water into the superheated steam to be cooled.

Es sind Einrichtungen zur Heißdampfkühlung und Drosselung bekannt, bei denen die Druckreduzierung allgemein durch die Veränderung des engsten Ventilquerschnittes erreicht wird. Dabei sind folgende Varianten für die konstruktive Lösung bekannt:Devices for superheated steam cooling and throttling are known in which the pressure reduction is generally achieved by changing the narrowest valve cross-section. The following variants for the constructive solution are known:

Kegel mit Regelkontur, zylindrischer Kegel mit Regelschlitzen, zylindrischer Hohlkegel mit Bohrungen sowie Kolbenkegel mit zugeordneter Regelkontur im Gehäuse. Die Änderung des engsten Querschnittes erfolgt bei allen diesen Varianten durch die Veränderung des Kegelhubes. Die gewünschte Heißdampfkühlung erreicht man dagegen bei den bekannten Einrichtungen durch Wassereinspritzung.Cone with control contour, cylindrical cone with control slots, cylindrical hollow cone with bores and piston cone with associated control contour in the housing. The change in the narrowest cross-section takes place in all of these variants by changing the cone stroke. The desired superheated steam cooling, on the other hand, is achieved in the known devices by water injection.

Es sind bereits Anlagen bekannt, bei denen zur Kühlung Heißdampfkühler oder auch dem Reduzierventil vor- oder nachgeschaltete Einspritzstrecken verwendet werden.Systems are already known in which superheated steam coolers or injection sections upstream or downstream of the reducing valve are used for cooling.

Ferner sind Einrichtungen zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf bekannt, bei denen eine Zweistoffdüse im Ventilaustrittsstutzen oder unmittelbar im Kegel angeordnet ist. Diese Zweistoffdüsen zerstäuben durch einen Dampfteilstrom das zur Kühlung in die Armatur eingespritzte Wasser, wobei die eigentliche Kühlung des gesamten Dampfstromes nach der Düse erfolgt.Furthermore, devices for throttling and cooling of superheated steam are known in which a two-fluid nozzle is arranged in the valve outlet nozzle or directly in the cone. These two-substance nozzles atomize the water injected into the fitting for cooling by means of a partial steam flow, with the actual cooling of the entire steam flow taking place after the nozzle.

Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen eine direkte Wassereinspritzung im Reduzierventil erfolgt. Bei der Einleitung des Wassers zwischen Sitz und Drosselquerschnitt sowie unmittelbar nach dem Drosselquerschnitt, wird die im Drosselquerschnitt auftretende hohe Dampfgeschwindigkeit für eine gute Zerstäubung und Wärmeübertragung ausgenutzt.Furthermore, devices are known in which a direct water injection takes place in the reducing valve. When the water is introduced between the seat and the throttle cross-section and immediately after the throttle cross-section, the high steam speed occurring in the throttle cross-section is used for good atomization and heat transfer.

Den bekannten Ausführungen haften jedoch eine Reihe von Mängeln an.However, the known designs have a number of deficiencies.

Bei den bekannten Einrichtungen, bei denen zur Kühlung Heißdampfkühler oder auch Einspritzstrecken verwendet werden, besteht der wesentliche Nachteil in den erforderlichen langen Ausdampfstrecken.In the known devices in which superheated steam coolers or injection lines are used for cooling, the main disadvantage is the long evaporation lines required.

Die bekannten Einrichtungen zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf unter Verwendung einer Zweistoffdüse im Ventilaustrittsstutzen zeigen den erheblichen Nachteil, daß die Mischung zwischen Wasser und Dampf bei auftretenden ungünstigen Zustandsgrößen nicht ausreichend verwirklicht wird und somit die Gefahr der Tropfenschlagerosion durch noch nicht verdampfte Wasserstropfen besteht.The known devices for throttling and cooling of superheated steam using a two-fluid nozzle in the valve outlet nozzle show the significant disadvantage that the mixture between water and steam is not sufficiently realized when unfavorable conditions occur and thus there is the risk of droplet impact erosion due to not yet evaporated water droplets.

Bei den bekannten Ausführungen mit direkter Wassereinspritzung im Reduzierventil zwischen Sitz und Drosselquerschnitt vollzieht sich der Kühlvorgang etwa unabhängig von der Laststufe, und die im Drosselquerschnitt auftretende hohe Dampfgeschwindigkeit wird für eine ausreichende Zerstäubung und Wärmeübertragung genutzt. Nachteilig wirkt sich jedoch bei dieser Ausführung die durch den konzentriert auftretenden gebündelten Dampfstrahl bedingte erhöhte Geräuschentwicklung aus.In the known designs with direct water injection in the reducing valve between the seat and the throttle cross-section, the cooling process takes place approximately independently of the load level, and the high steam speed occurring in the throttle cross-section is used for sufficient atomization and heat transfer. However, the disadvantage of this design is the increased noise development caused by the concentrated, bundled steam jet.

Zweck der Erfindung ist es, sowohl die unzureichende Zerstäubung als auch die nicht vollständige Verdampfung des Kühlwassers und die dadurch bedingte Tropfenschlagerosion zu beseitigen und darüber hinaus die starke Strahlbildung und die damit zusammenhängende erhöhte Geräuschbildung zu mindern, wobei die Einzelteile der Armatur ohne großen Materialaufwand verhältnismäßig einfach herzustellen und leicht zu montieren bzw. demontieren sind.The purpose of the invention is to eliminate both the inadequate atomization and the incomplete evaporation of the cooling water and the resulting drop impact erosion and, moreover, the strong jet formation and the associated increased noise generation to reduce, the individual parts of the valve are relatively easy to manufacture and easy to assemble and dismantle without a large amount of material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Drosselung und Kühlung von Heißdampf zu schaffen, bei der auf kleinstem Raum durch eine besondere Strömungszuführung des eingespritzten Wasser- und Dampfstrahles eine ausreichende Zerstäubung und vollständige Verdampfung des Kühlwassers bei gleichzeitiger Minderung der Geräuschbildung erreicht wird.The invention is based on the object of creating a device for throttling and cooling superheated steam in which sufficient atomization and complete evaporation of the cooling water is achieved in a very small space by means of a special flow feed of the injected water and steam jets, while at the same time reducing noise.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zylindrische Hülse eines an sich bekannten Hohlkegels mit am ganzen Umfang versehenen Bohrungen oder Schlitzen im Innern des Gehäuses verschiebbar angeordnet ist und in Geschlossenstellung der Armatur das Gegenstück für den Sitz im Gehäuse bildet, und daß im Innern der zylindrischen Hülse ein gewölbter Boden vorgesehen ist, welcher für den Aufprall und die Umlenkung des von der Minderdruckseite des Ventils her durch den Abströmquerschnitt der zylindrischen Hülse durch ein Rohr eingespritzten Wasserstrahls vorgesehen ist, wobei die Umlenkung des Wasserstrahls derart erfolgt, daß sich ein Film auf der inneren Mantelfläche der zylindrischen Hülse bildet und der durch die Bohrungen oder Schlitze der zylindrischen Hülse eintretende Dampf in Strahlen aufgelöst in das Kegelinnere gelangt und mit hoher Turbulenz den an der inneren Wandung der zylindrischen Hülse gebildeten Wasserfilm zerstäubt und verdampft.According to the invention the object is achieved in that the cylindrical sleeve of a known hollow cone with holes or slots provided on the entire circumference is slidably arranged inside the housing and in the closed position of the valve forms the counterpart for the seat in the housing, and that inside the cylindrical sleeve, a curved base is provided, which is provided for the impact and deflection of the water jet injected through a pipe from the low pressure side of the valve through the outflow cross section of the cylindrical sleeve, the deflection of the water jet taking place in such a way that a film is on the forms the inner surface of the cylindrical sleeve and the steam entering through the bores or slots of the cylindrical sleeve, dissolved in jets, enters the interior of the cone and atomizes and vaporizes the film of water formed on the inner wall of the cylindrical sleeve with high turbulence.

Ein zwischen Sitz des Gehäuses und zylindrischen Hülse angeordneter Spalt wirkt sich besonders bei kleinen Hüben günstig aus, da die bei diesen Lastzuständen evtl. bis zum Kegelaustritt gelangenden Tröpfchen von dem durch den Spalt strömenden Dampf zerstäubt und verdampft werden.A gap arranged between the seat of the housing and the cylindrical sleeve has a particularly beneficial effect on small strokes, since the droplets that may reach the cone outlet under these load conditions are atomized and evaporated by the steam flowing through the gap.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention is to be explained below using two exemplary embodiments.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1: den Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, Fig. 2: den Schnitt durch die zylindrische Hülse mit Wassereinspritzung durch die Spindel.Fig. 1: the section through the device according to the invention, Fig. 2: the section through the cylindrical sleeve with water injection through the spindle.

Gemäß Fig. 1 strömt der Dampf aus dem Eintrittsstutzen des Gehäuses 4 durch die tangential angeordneten von Reihe zu Reihe ihren Richtungssinn ändernden Bohrungen 2; 3 der zylindrischen Hülse 1 in den Innenraum 12 des Hohlkegels 9. Der Hohlkegel 9 und die zylindrische Hülse 1 sind aus einem Stück gefertigt und im Innern des Gehäuses 4 verschiebbar angeordnet. Der Hohlkegel 9 bildet in Geschlossenstellung der Armatur das Gegenstück für den Sitz 5 im Gehäuse 4. Der von der Minderdruckseite der Armatur her durch ein Rohr 6 eingespritzte Wasserstrahl ist gegen den gewölbten Boden 10 des Hohlkegels 9 gerichtet und wird beim Aufprall umgelenkt und als Film auf die Innenwand der zylindrischen Hülse 1 verteilt.According to FIG. 1, the steam flows from the inlet connection of the housing 4 through the bores 2, which are arranged tangentially and which change their direction from row to row; 3 of the cylindrical sleeve 1 into the interior 12 of the hollow cone 9. The hollow cone 9 and the cylindrical sleeve 1 are made from one piece and are arranged in the interior of the housing 4 so as to be displaceable. In the closed position of the valve, the hollow cone 9 forms the counterpart for the seat 5 in the housing 4. The water jet injected from the low pressure side of the valve through a pipe 6 is directed against the curved bottom 10 of the hollow cone 9 and is deflected upon impact and as a film the inner wall of the cylindrical sleeve 1 distributed.

Der durch die Bohrungen 2; 3 in Strahlen aufgelöste eintretende Dampf gelangt in den Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 und zerstäubt mit hoher Turbulenz den an der Innenwand der zylindrischen Hülse 1 gebildeten Wasserfilm, wodurch das Ablaufen des Films an der Innenwand verhindert und eine völlige Verdampfung im Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 erreicht wird.The through the holes 2; 3 steam, dissolved in jets, enters the interior 12 of the cylindrical sleeve 1 and atomizes the water film formed on the inner wall of the cylindrical sleeve 1 with high turbulence, which prevents the film from running off the inner wall and prevents complete evaporation in the interior 12 of the cylindrical sleeve 1 is reached.

Durch die teilweise tangential gerichteten Bohrungen 2; 3 und durch die Änderung des Richtungssinns der tangentialen Bohrungen 2; 3 von Reihe zu Reihe wird der Weg der einzelnen Tröpfchen im Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1 vergrößert und die Turbulenz weiter erhöht. Darüber hinaus bewirkt die Aufteilung des Dampfstromes in eine größere Zahl kleinerer Dampfstrahlen eine erhebliche Lärmminderung durch die Vermeidung instationärer Verdichtungsstöße an den Stellen größter Geschwindigkeit.Through the partially tangentially directed bores 2; 3 and by changing the direction of the tangential bores 2; 3 from row to row, the path of the individual droplets in the interior space 12 of the cylindrical sleeve 1 is increased and the turbulence is increased further. In addition, the division of the steam flow into a larger number of smaller steam jets results in a considerable reduction in noise by avoiding unsteady compression surges at the points of greatest speed.

Die Lärmminderung kann weiterhin bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch die mögliche optimale Anordnung nachgeschalteter in der Zeichnung nicht dargestellter Drosseleinsätze günstig beeinflusst werden. Bei kleinen Hüben wirkt sich der zwischen dem Sitz 5 und der zylindrischen Hülse 1 angeordnete Spalt 8 besonders günstig aus, da die bei diesen Lastzuständen evtl. bis zum Kegeldaustritt der zylindrischen Hülse 1 gelangenden Tröpfchen von dem durch den Spalt 8 strömenden Dampf zerstäubt und verdampft werden. Gemäß Fig. 2 erfolgt die Zuführung des Wasserstrahles durch die Spindel 7 in den Innenraum 12 der zylindrischen Hülse 1.The noise reduction can also be favorably influenced in the embodiment according to the invention by the possible optimal arrangement of downstream throttle inserts, not shown in the drawing. In the case of small strokes, the gap 8 arranged between the seat 5 and the cylindrical sleeve 1 has a particularly favorable effect, since the droplets that may reach the cone outlet of the cylindrical sleeve 1 under these load conditions are atomized and evaporated by the steam flowing through the gap 8 . According to FIG. 2, the water jet is fed through the spindle 7 into the interior 12 of the cylindrical sleeve 1.

Der Hohlkegel 9 und die zylindrische Hülse 1 sind aus einem Stück gefertigt und mit der Spindel 7 verschweißt.The hollow cone 9 and the cylindrical sleeve 1 are made from one piece and welded to the spindle 7.

Es ist auch denkbar, die Spindel 7 und den Hohlkegel 9 auf andere Weise zu verbinden.It is also conceivable to connect the spindle 7 and the hollow cone 9 in a different way.

Der Wasserstrahl gelangt durch Bohrungen oder einen Ringspalt 11 im gewölbten Boden 10 des Hohlkegels 9 ebenfalls als Film auf die Innenwand der zylindrischen Hülse 1, wobei der Kühlungs- und Drosselvorgang analog dem vorangegangenen Beispiel ablaufen.The water jet passes through bores or an annular gap 11 in the arched bottom 10 of the hollow cone 9 also as a film on the inner wall of the cylindrical sleeve 1, the cooling and throttling process proceeding analogously to the previous example.

Claims

1. Device for throttling and cooling of superheated steam by injecting water into pressure reducing valves, in which a sleeve carrying the valve seat in the housing is flowed against from the outside by the superheated steam and the superheated steam flows through holes made in the sleeve into the interior of the sleeve and the water jet from reaches the inside of the valve via a pipe and meets the superheated steam flowing at high speed in such a way that the water extracts overheating heat from the steam and at the same time evaporates, characterized in that the cylindrical sleeve (1) of a hollow cone (9 ) is arranged displaceably in the interior of the housing (4) with bores (2; 3) provided on the entire circumference and forms the counterpart for the seat (5) in the housing (4) in the closed position of the valve and that inside the cylindrical sleeve (1 ) a curved base (10) for the impact and the deflection of the low pressure side of the valve h it is provided through the outflow cross-section of the cylindrical sleeve (1) through a pipe (6) injected water jet, the deflection of the water jet is designed such that a film is formed on the inner surface of the cylindrical sleeve (1).

2. Device according to claim 1, characterized in that the cooling water is supplied through the spindle (7) and passes through an annular gap (11) or bores as a film on the inner surface of the cylindrical sleeve (1).

3. Device according to claim 1 to 2, characterized in that some of the bores (2; 3) and / or slots for the passage of steam is directed tangentially, and that the tangentially directed bores (2; 3) in the rows one below the other their sense of direction change.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that a gap (8) is provided between the seat (5) and the cylindrical sleeve (1).