DE2221921B2 - Vorrichtung zum Absenken der Temperatur und des Druckes von Heißdampf - Google Patents

Description

ter Bemessungsstift zum Steuern der Kühlwassermenge hineintrügt. Wenn bei der Vorrichtung gemäß dieser Weiterbildung der Dampfstrom durch Änderungen der Stellung des Ventilkörpers verändert werden soll, dann hewirkt der in den Durchgang, in dem das Kühlwasser strömt, ragende Bemessungsstift eine solche Steuerung der hinzuströmenden Kühlwassermenge, daß stets ein konstantes Verhältnis von Dampfmenge zj Kühlwassermenge aufrechterhalten bleibt. Wenn beispielsweise der VentMkörper zur Erhöhung der zuströmenden Dampfmenge angehoben wird, ragt der Bemessungsstift nach der Anhebung weniger weit in den Kühlwasserzufuhrdurchgang, so daß der erhöhten Dampfmenge auch mehr Kühlwasser zuströmen kann. Andererseits bewirkt eine Absenkung des Ventilkörpers zur Verminderung der zuströmenden Dampfmenge ein tieferes Eindringen des Bemessungsstifts in den Kühlwasserzufuhrdurchgang, so daß auch die zuströmende Kühlwassermenge vermindert wird.

Zur Erzielung eines robusten und doc'i ohne großen Zeitaufwand zu zerlegenden Aufbaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise derart ausgestaltet, daß der Bemessungsstift mit seiner Tragkreuzscheibe mittels eines Ringteils gegen das Gehäuse geklemmt ist, daß der Scheibenstapel auf dem Ringteil aufliegt und daß ein auf den Scheibenstapel aufgesetzter Gehäusekopf die vorgenannten Teile zusammenpreßt, wobei der Gehäusekopf über dem oberen Ende des Ventilkörpers eine Kühlwasserkammer bildet und an dem Ventilkörper ein durch den Gehäusekopf nach außen ragender Ventilschaft befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch die erfindungsgerr.'iße Vorrichtung und

F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie H-II von F i g. 1.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird der Dampf zur Verringerung seiner Temperatur und seines Druckes durch das Einleiten von Kühlwasser in den Dampf und danach durch Verringerung des Dampfdruckes beeinflußt. Die Vorrichtung bestellt aus einem Steuerventil 5, in dem der Dampf, der durch einen Einlaß 8 in ein Gehäuse 7 eintritt, aufgeteilt und in zahlreichen einzelnen Slrömungswegen geführt wird, die sich über einen beträchtlichen Weg durch einen ringförmigen Stapel 9 aus Steuerscheiben 12 erstrecken. Von diesem Scheibenstapel strömt der Dampf in eine umlaufende Kammer 10 in dem Gehäuse, und er verläßt das Gehäuse dann durch einen Auslaß 11. Am Einlaß 8 und am Auslaß 11 sind entsprechende Leitungen angeschlossen. Beim Durchgang durch den Stapel 9 wird der Dampf weitgehend in einer allgemeinen labyrinthförmig verlaufenden Anordnung von in F i g. 2 gezeigten Strömungssteuerdurchgängen aufgeteilt. Jeder der zahlreichen einzelnen Scheiben in dem Stapel hat wenigstens auf einer ihrer Flächen eine Anzahl von Strömungsunterteilungen, die die Durchgänge 13 begrenzen, wobei sie eine große Anzahl von ringförmigen Krümmunger, zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang ties ringförmigen Stapels bilden, so daß die zahlreichen unterteilten Dampfströme längs der Durchgäi.fi Reibungswiderstandsverluste erleiden. Dadurch wird eine äußerst wirksame Steuerung der Dampfgeschwindigkeit und des Dampfdrucks in einer im wesentlichen erosionsfreien, ruhigen und schwingungsfreien Weise auf kleinstem Raum erzielt.

Die durch den druckverringernden Stapel 9 strömendc Dampfmenge kann mittels eines Ventilkörpers 14 gesteuert werden. Der Ventilkörper 14 ist in einer Mittelbohrung hin- und herverschiebbar angebracht. Die Mittelbohrung wird durch eine rohrförmige Anordnung des Stapels gebildet, wodurch der

ίο Dampfeintritt von dem Einlaß 8 in die Eingangsöffnungen in die druckvermindernden Durchgänge 13 reguliert wird. Die Betätigung des Ventilkörpers 14 erfolgt mittels eines Ventilschafts 15, der von einem Ende des Gehäuses vorsteht und mit einem Betätigungskopf 17 versehen ist, der die Form eines Folgeteils oder eines Steuerscheibenjochs haben kann, das durch eine entsprechende Steuerscheibe in Abhängigkeit von dem Dampfdruck direkt oder nahe beim Einlaß 8 betätigt wird, um auf d'>se Weise durch den Ventilkörper 14 eine von dem Dampfdruck abhängige gleichmäßige Dampfmenge durch den druckvermindernden Stapel 9 aufrechtzuerhalten.

Mit Hilfe der hier beschriebenen Vorrichtung wird eine äußerst wirtschaftliche Oampftemperaturverringerung durch die Einleitung von Kühlwasser in dem Dampf erreicht, ehe der Dampf durch den druckvermindernden Stapel 9 strömt. In vorteilhafter Weise erfolgt die Einleitung des Kühlwassers in den Dampf in dem Bereich der Ventilendfläche des Ventilkörpers 14. Hierzu wird das Kühlwasser unter einem entsprechenden Einspritzdruck durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Durchgang 18 in dem Ventilkörper, der sich durch eine Öffnung 19 in der Ventilendfläche des Ventilkörpers öffnet, in den Dampf eingeleitet. Zweckmäßigerweise ist der Durchgang 18 in dem Ventilkörper koaxial angeordnet und eine oder mehrere Zuführleitungtn 20 führen von der Rückseite des Ventilkörpers zu dem inneren Ende des Durchgangs 18 und stehen mit diesem in Verbindung. Der Durchgang 18 ist in der Form einer Sacklochbohrung ausgeführt, deren inneres Ende kurz vor der Bohrung endet, in der der Ventilschaft 15 befestigt ist. Wasser unter entsprechendem Druck wird aus einer Kühhvasserkammer

+5 21 in dem Gehäuse auf der Rückseite des Ventilkörpers 14 zu den Leitungen 20 geliefert. Die Kühhvasserkammer 21 wird durch eine öffnung 22 über eine Leitung 23 mit Wasser versorgt. Die Leitung 23 ist an eine entsprechende unter Druck stehende VVasserreelle angeschlossen, beispielsweise an einen unter DiTJCk stehenden Tank, an eine Pumpe od. dgl. Durch diese Anordnung wird das Wasser am zuströmseitigen Ende des Ventils an einer Stelle maximaler Dampftemperatur und maximalen Wärmeinhaltes für einen besonders wirksamen Wärmeübergang in den Dampf eingespritzt. Weiterhin sind das Wasser und der Dampf zur Erzielung einer vollständigen Verdampfung und einer wirksamen Temperaturregelung einer turbulenten Mischung und einer Expansion für die Dauer ausgesetzt, in deren Verlauf der Dampf den Stapel 9 verläßt und zum Auslaß 11 strömt.

Ein weiterer bedeutsamer Vorteil, der sich aus der Einleitung des Kühlwassers durch den Veiuilkörper 14 ergibt, besteht darin, daß die Wassermenge genau proportional zu der Dampf.nenge durch ein direktes Verhältnis der Ventilkörperanhebung oder der Einstellung des Ventilkörpers bezogen auf den Dampf-

druck gesteuert werden kann. In einer einfachen und wirksamen Ausführung erstreckt sich ein Bcmessungssiilt 24 für das Kühlwasser durch die Öffnung 19 in den Durchgang 18. Dieser Stift ist in einer solchen Länge und sich derart konisch verjüngend ausgeführt, daß bei einer Stellung des Ventilkörpers 14 für einen minimalen Durchgang von Dampf durch den druckvermindernden Stapel 9 die Wasserzufuhr entsprechend gedrosselt wird. Wenn sich der Ventilkörper 14 anhebt, um die Dampfmenge zu dem Stapel zu erhöhen, wird wegen einer entsprechenden Verringerung der Drosselwirkung des Bemessungsstifts 24 im Durchgang 18 die Kühlwassermenge durch den Durchgang 18 und die Öffnung 19 entsprechend erhöht. Zusätzlich bewirkt der Stift wegen seiner zciurischen Stellung zur Wand des Durchganges 18 und zur Öffnung 19 eine erwünschte Verteilung des Kühlwassers über 360° in den Dampf, der über einen Winkel von 360° Zugang zum druckvermindernden Stapel 9 hat; auf diese Weise worden die Wirksamkeit der Mischung und die Kühlwirkung des Wassers verstärkt.

Der Bemessungsstift 24 ist innerhalb des Steuerventils 5 angebracht. Hierzu ist der Stift mit einem Fußteil in der Form einer einstückigen Tragkreuzscheibe 25 versehen, die einen größeren Durchmesser als der Einlaß 8 aufweist, damit sie gleichmäßig auf dem Umfang des Einlasses angeordnet werden kann. Die Tragkreuzscheibe 25 ist mit zahlreichen Durchgangsöffnungen 27 versehen, um einen im wesentlichen ungehinderten Dampfstrom zu dem Stapel 9 zu ermöfilichen. Die Traekreuzscheibe 25 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Außenseite des Stapels 9, und sie ist gegen einen Fuß in dem Gehäuse 7 am Boden der Kammer 10 mittels eines Ringteils 28 geklemmt, der auch einen Venturi sitz 29 bildet, der mit dem Ende des Ventilkörpers 14 in Eingriff kommen kann, wenn der Durchgang durch das Steuerventil geschlossen werden soll. Auf dem Ringteil 28 sitzt konzentrisch der Stapel 9, und er wird mit Hilfe eines Abstandsrings 30 in einer

ίο starren Einheit zusammengehalten. Der Abstandsring 30 wird durch den Rand eineis Druckringes 31 eines getrennten Gehäusekopfs 32 gepreßt. Der Gehäusekopf 32 erstreckt sich in eine nach oben offene Bohrung 33 in dem Hauptteil des Gehäuses 7. Zusätzlich dient der Rand 31 dazu, eine Stopfbuchse 34 um den Ventilkörper 14 zu halten. Die Aufrechterhaltung des Druckes des Randes 31 in der Bohrung 33 erfolgt durch einen Haltering 35, der durch Bolzen 37 befestigt ist, so daß gegen einen Druckring 38 in

so Richtung auf den Rand 31 Druck ausgeübt wird und mittels eines Dichtrings 39 eine Druckdichtung gebildet wird.

Aus de obigen Beschreibung ergibt sich, daß sich mit Hilfe der hier beschriebenen Vorrichtung die gleichzeitige Verringerung des Dampfdrucks und der Dampftemperatur auf gewünschte Grenzen erzielen läßt. Die Vorrichtung bewirkt eine beträchtliche Verminderung von Lärm, Vibrationen und Erosion. Typische Anwendungsfälle für die Vorrichtung sine Anfahrsysteme mit Hilfsdampf, Turbinenbeipaß, Gebäudeheizsysteme, Kompressorantriebe, Gebläseantriebe u.dgl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Lochblende nur eine kleine Zahl von Eintrittsöff- Patentansprüche: nungen aufweist. Die auf diese am weitesten innenliegende Lochblende folgenden weiteren Lochblen-

1. Vorrichtung zum Absenken der Temperatur den sind dann entsprechend der Dampfexpansion je- und des Druckes von Heizdampf mit einer ersten 5 weüs mit einer erhöhten Anzahl von 31endenöffnun-Einrichtung zum Einleiten von Kühlwasser in den gen ausgestattet. Am Eintreten des Dampfs in die in-Heißdampf und einer dieser strömungsseitig nach- nerste Lochblende wird der Dampf sehr itark gegeschalteten zweiten Einrichtung zum Vermin- drosselt, was eine starke Erhöhung einer Strömungsdern des Dampfdruckes und zum Vermischen des geschwindigkeit zur Folge hat. Diese Erhöhung der Dampf- und Kühlwasserstroms unter Aufteilen io Strömungsgeschwindigkeit führt bekanntlich zu starauf eine Anzahl von Kanälen durchfließende Ein- ken Erosionserscheinangen an den Drosselorganen, zelströme, wobei die beiden Einrichtungen in insbesondere wenn der Dampf hohe Drücke und einem gemeinsamen Gehäuse zwischen dessen hohe Temperaturen aufweist. Auch erzeugt diese Einlaß und Auslaß angeordnet sind und strö- hohe Dampfströmungsgeschwindigkeit starke Gemungsseitig vor der zweiten Einrichtung ein Ven- 15 rausche und Vibrationen. Von den Erosionserscheitilkörper zum Steuern der durch diese strömen- nungen sind insbesondere die radial am weitesten inden Dampfmenge vorgesehen ist, dadurch nenliegenden Lochblenden betroffen. Ein Auswechgekennzc ichnet, daß die zweite Einrich- sein von durch Erosion unbrauchbar gewordenen intung zum Vermindern des Dampfdruckes und nersten Lochblenden ist ein äußerst zeitraubender zum Vermischen des Dampf- und Kühlwasser- 20 und umständlicher Vorgang. Da alle Lochblenden stromes aus einem Stapel (9) von ringförmigen unterschiedliche Abmessungen und unterschiedliche Scheiben (12) besteht, die jeweils wenigstens auf Lochzahlen aufweisen, müssen stets alle verschiedeeiner Fläche eine große Anzahl von durch Unter- nen Typen von Lochblenden auf Lager gehalten werteilungen begrenzte Durchgänge (13) aufweisen. den.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kennzeichnet, daß die Zufuhr des Kühlwassers Vorrichtung der eingangs angegebenen Art derart axial durch den Ventilkörper (14) über einen in auszugestalten, daß bei einfachem Aufbau unter Verdessen Stirnfläche mündenden Durchgang (18) wendung gleichartiger Teile auch bei hohen Dampferfolgt, in welchen ein an dem Gehäuse (7) befe- drücken und Dampfiemperaturen ein geräuscharmer stigter Bemessungsstilc (24) zum Steuern der 30 Betrieb ohne wesentliche Erosionserscheinungen mit Kühlwassermenge hineinragt. hohem Wirkungsgrad erreicht werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, kennzeichnet, daß der Bemessungsstift (24) mit daß die zweite Einrichtung zum Vermindern des seiner Tragkreuzscheibe (25) mittels eines Ring- Dampfdrucks und zum Vermischen des Dampf- und teiles (28) gegen das Gehäuse (7) geklemmt ist, 35 Kühlwasserstromes aus einem Stapel von ringförmidaß der Scheibenstapel (9) auf dem Ringteil (28) gen Scheiben besteht, die jeweils «»enigstens auf einer aufliegt und daß ein auf den Scheibenstapel (9) Fläche eine große Anzahl von durch Unterteilungen aufgesetzter Gehäusekopf (32) die vorgenannten begrenzte Durchgänge aufweisen.

Teile zusammenpreßt, wobei der Gehäusekopf Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der (32) über dem oberen Ende des Ventilkörpers 40 Dampf nach Zumischung des Kühlwassers in eine (14) eine Kühlwasserkammer (21) bildet und an große Anzahl von Durchgängen eintreten, die durch dem Ventilkörper (14) ein durch den Gehäuse- den Stapel aus ringförmigen Scheiben in der Ebene kopf (32) nach außen ragender Ventilschaft (15) der Scheiben von ihrem Innenrand zu ihrem Außenbefestigt ist. rand führen. Wegen der großen Anzahl der Durch-

4-5 gänge tritt anfänglich noch keine überstarke Drossel-

wirkung des Dampfstroms auf, so daß es zu keiner

großen Strömungsgeschwindigkeiterhöhung kommt. I.i diesen Durchgängen werden die einzelnen Dampf-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung ströme dann von den Unterteilungen gezwungen, «um Absenken der Temperatur und des Druckes von 50 vielfache Richlungsänderungen vorzunehmen, so daß Heißdampf mit einer ersten Einrichtung zum Einlei- es zu einer starken Verwirbelung der Ströme und dalen von Kühlwasser in den Heißdampf und einer die- mit zu einer guten Vermischung des Kühlwassers mit ler strömungsseitig nachgeschalteten zweiten Ein- dem Dampf kommt. Wegen der Anbringung der Unfichtung zum Vermindern des Dampfdruckes und terteilungen erleiden die Dampfströme auch große ium Vermischen des Dampf- und Kühlwasserstroms 55 Reibungsverluste, so daß die Energie des Dampfenler Aufteilen auf eine Anzahl von Kanälen durch- Kühlwasser-Gemisches und damit seine Geschwinfließende Einzelströme, wobei die beiden Einrichtun- digkeit stark reduziert wird. Die hohen Verluste, die gen in einem gemeinsamen Gehäuse zwischen dessen die einzelnen Dampfströme in den Durchgängen erEinlaß und Auslaß angeordnet sind und strömungs- leiden, und die gute Vermischung des Dampfs mit seitig vor der zweiten Einrichtung ein Ventilkörper 60 dem Kühlwasser bedingen den guten Wirkungsgrad zum Steuern der durch diese strömenden Dampf- der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Da der Stapel menge vorgesehen ist. aus völlig gleichartigen Scheiben zusammengesetzt Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art durch- ist, muß für Wartungsarbeiteti nur ein Scheibentyp läuft der Dampf nach der Zusetzung von Kühlwasser auf Vorrat gehalten werden.

mehrere Lochblenden, in denen er unter Verminde- 65 Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt rung seines Drucks expandieren kann. Diese Loch- die Zufuhr des Kühlwassers axial durch den Ventilblenden sind koaxial angeordnet und zylindrisch aus- körper über einen in dessen Stirnfläche mündenden geführt, wobei die radial am weitesten innenliegende Durchgang, in welchen ein an dem Gehäuse befestig-