DE3100639C2

DE3100639C2 - Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventiles

Info

Publication number: DE3100639C2
Application number: DE19813100639
Authority: DE
Inventors: Ekkehard 4320 Wesel-Flüren Matthes
Original assignee: Ch Zikesch Maschinen- und Apparatebau 4100 Duisburg De GmbH
Current assignee: Ch Zikesch Maschinen- und Apparatebau 4100 Duisburg De GmbH
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1985-04-18
Also published as: DE3100639A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Regelorgan (1) eines Dampfumformventiles, bestehend aus einem an der Ventilspindel (13) befestigten, gegen den Ventilsitz (3) anpreßbaren Schließkörper (2) und einem sich anschließenden hohlzylindrischen, mit radialen Bohrungen (4) versehenen Drosselorgan (5), in dessen Innenraum Kühlwasser einspritzbar ist. Um bei einem derartigen Absperr- und Regelorgan die durch extreme Druck- und Temperaturdifferenzen hervorgerufenen Materialermüdungs- und Materialverschleißerscheinungen an dem Drosselorgan (5) weitestgehend zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, daß die Wandung des Drosselorganes (5) aus mindestens zwei koaxial ineinander gesteckten, mit einem Ende miteinander verbundenen Hohlzylindern (6, 7) besteht, die aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein können. Auf diese Weise ist es möglich, durch eine entsprechende Materialauswahl das Drosselorgan (5) den unterschiedlichen örtlichen Bedingungen anzupassen, etwa in dem für den inneren Hohlzylinder (7) ein besonders temperaturwechselbeständiges und korrosionsfestes Material und für den äußeren Hohlzylinder (6) ein mechanisch besonders festes Material verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventiles zum Entspannen und Kühlen von heißem Dampf, bestehend aus einem an einer Ventilspindel befestigten, gegen einen Ventilsitz anpreßbaren Verschlußstück und einem sich daran anschließenden, hohlzylindrischen Drosselkörper, welcher mit radialen Durchtrittsöffnungen versehen ist, die durch Hubbewegungen des Absperr- und Regelorganes aufeinanderfolgend freigegeben und von außen nach innen vom heißem Dampf durchströmt werden, wobei in den Innenraum des Drosselkörpers von der hohl ausgebildeten Ventilspindel her Kühlwasser einspritzbar ist

Derartige Absperr- und Regelorgane sind nach dem Stande der Technik bekannt (DE-AS 21 23 163, DE-OS 19 51376, DE-OS 28 30 608). Weil der Drosselkörper durch die auftretenden extremen Druck- und Temperaturunterschiede sowohl mechanisch als auch thermisch sehr stark beansprucht wird, besteht er bei den bekannten Absperr- und Regelorganen der angegebenen Art aus dickwandigem und hochfestem Material. Trotzdem kommt es beim Betrieb der so ausgeführten Dampfumformventile häufig zu Zerstörungen des Drosselkörpers und daraus resultierenden Folgeschäden, die lange Ausfallzeiten und langwierige Reparaturen erfordern. Diese Schäden sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß das in den Innenraum des Drosselkörpers eingespritzte und mit dem Dampf verwirbelte Kühlwasser stellenweise mit der Innenwand des Drosselkörpers in Berührung kommt, so daß es an diesen Stellen zur Ausbildung von sehr starken Temperaturunterschieden im Wandmaterial kommt, wodurch Rißbildungen im Wandmaterial auftreten, die in Verbindung mit den mechanischen Beanspruchungen in kurzer Zeit zur Zerstörung des gesamten Drosselkörpers führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß Absperr- und Regelorgan der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die durch die extremen Druck- und Temperaturdifferenzen hervorgerufenen Materialermüdungs- und Materialverschleißerscheinungen am Drosselkörper weitestgehend unterdrückt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend voE einem Absperr- und Regelorgaa der eingangs genannten Art vor, daß die Wand des Drosbfilkörpers aus mindestens zwei koaxial ineinander gesteckten, an einem Ende miteinander verbundenen Hohlzylindern besteht

Mit einem derartigen Drosselkörper, dessen Wan-

dung in zwei oder mehr dünnwandige Hohlzylinder unterteilt ist, können wesentlich längere Standzeiten erzielt werden als mit dem bisher als Drosselkorper verwendeten dickwandigen Hohlzylinder. Der erfindungsgemäß erzielte Effekt beruht im wesentlichen darauf, daß man den im wesentlichen mit dem Heißdampf in Berührung kommenden Außenmantel des hohlzylindrischer. Drosselkörpers mechanisch von dem Innenmantel trennt, der mit dem abgekühlten und entspannten Dampf und dem Kühlwasser in Berührung kommt Hierdurch werden die durch die stark unterschiedlichen Temperaturen verursachten Spannungen und die damit verbundenen Materialermüdungs- und Materialverschleißerscheinungen an dem Drosselkörper weitestgehend vermieden.

Nach dem Stande der Technik (DE-OS 25 54 445) ist es zwar bekannt, die Wand eines Drosselkörpers aus zwei oder mehr axial ineinander gesteckten Hohlzylindern zu bilden, die jeweils mit radialen Durchtrittsöffnungen versehen sind. Dabei sind die Durchtrittsöffnungen in dem bekannten Falle allerdings gegeneinander versetzt angeordnet, so daß der durchtretende Dampf jeweils intensiv mit der Außenfläche des nächst kleineren Hohlzylinders in Berührung kommt Bei der Verwendung eines solchen, nach dem Stande der Technik bekannten Drosselkörpers an einem Absperr- und Regelorgan der erfindungsgemäßen Art werden die geschilderten Materialermüdungs- und Materialverschleißerscheinungen an dem innersten Hohlzylinder auftreten, weil dieser an seinem Außenumfang mit dem HeiSdampf und innen mit dem gekühlten Dampf und dem Kühlwasser in Berührung kommt.

Eine bevorzugte Ausführungsfonfi der Erfindung sieht vor, daß die Hohlzylinder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, durch eine entsprechende Materialauswahl das Material den jeweiligen Gegebenheiten optimal anzupassen. So kann man beispielsweise für den inneren Hohlzylinder ein besonders temperaturwechselbeständiges und korrosionsfestes Material und für den äußeren Hohlzylinder ein mechanisch besonders festes Material verwenden. Wenn für den inneren und den äußeren Hohlzylinder Materialien mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen verwendet werden, so hat dies den Vorteil, daß etwa auftretende Schwingungen gedämpft werden und nicht zu Resonanzen führen.

Die aufgeführten Eigenschaften geben dem Drosselorgan und damit dem gesamten Absperr- und Regelorgan eine längere Lebensdauer, so daß die Ausfall- und Reparaturzeiten erheblich reduziert werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, daß der Drosselkorper aus drei Hohlzylindern besteht, wobei der mittlere Hohlzylinder ge-

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genüber dem äußeren Hohlzylinder und dem inneren Hohlzylinder aus weniger wärmeleitfähigem Material besteht

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ventilgehäuse eines Dampfumformventiles mit einem Absperr- und Regelorgan gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Teilansicht eines Schnittes durch einen aus drei Hohlzylindern aufgebauten Drosselkörper.

Das Absperr- und Regelorgan 1 ist mit einem Verschlußstück 2 an einen kegelförmigen Ventilsitz 3 angepreßt An dieses Absperr- and Regelorgan 1 schließt sich ein Drosselkörper 5 an, dessen Wandung mit Durchtrittsöffnungen 4 versehen ist, die als radiale Bohrungen ausgebildet sind. Dieser Drosselkörper 5 ist aus konzentrisch ineinander gesteckten Hohlzylindern 6 und 7 aufgebaut Die Hohlzylinder 6 und 7 sind an ihren oberen Enden mit Bolzen 8 verbunden. Eine zusätzliche Befestigung erfahren die Hohlzylinder dadurch, daß der obere Rand 9 des inneren Hohlzylinders 7 einen größeren Durchmesser hat als der übrige Hohlzylinder, und mit dieser Schulter auf einer Aussparung 10 im äußeren Hohlzylinder 6 aufliegt In den Drosselkörper 5 münden Kanäle 11 ein, die den Drosselkörper 5 mit einem Kühlwasserkanal 12 in einer Spindel 13 verbinden. Im Dampfeinlaß 14 steht der überhitzte Dampf an, der, nachdem das Absperr- und Regelorgan 1 vom Ventilsitz 3 durch eine nicht gezeigte Vorrichtung abgehoben wurde, durch die Durchtrittsöffnungen 4 in den Drosselkörper 5 eindringen kann. In diesem Drosselkörper 5 trifft der Dampf mit Kühlwasser zusammen, welches durch den Kühlwasserkanal 12 der Spindel 13 und die 3s Kanäle 11 von außen in den Drosselkörper 5 eingeleitet wird. Der Dampf kühlt sich ab, wird expandiert und durch den Dampfauslaß 15 abgeleitet Da das Kühlwasser und der abgekühlte Dampf mit der Wand des inneren Zylinders 7 in Berührung kommen, während der äußere Zylinder 6 mit dem überhitzten Dampf aus dem Dampfeinlaß 14 belegt ist, tritt zwischen Außenseite und Innenseite des Drosselkörpers 5 ein steiler Temperaturgradient auf, der bei einem nur aus einet Schicht bestehenden, dickwandigen Drosselkörper 5 zu erheblichen mechanischen Spannungen führen würde. Beim vorliegenden Absperr- und Regelorgan kann sich demgegenüber der äußere Hohlzylinder 6 weiter ausdehnen als der innere Hohlzylinder 7, so daß die mechanischen Spannungen weitgehend vermieden werden.

Ferner treten durch die Verwirbelung des Kühlwasser-Dampf-Gemisches an der Innenwand des inneren Hohlzylinders 7 lokale Temperaturunterschiede auf. Um die daraus resultierende Oberflächenbeanspruchung der Innenwand des inneren Hohlzylinders 7 gering zu halten, kann dieser Hohlzylinder 7 aus einem gegen diese Beanspruchungen besonders widerstandsfähigen Material gefertigt sein, während der äußere I lohlzylinder 6 aus einem gegen mechanische Belastung widerstandsfähigen Material besteht.

Wie F i g. 2 zeigt, kann der Drosselkörper 5 gegebenenfalls auch aus mehr als zwei konzentrisch ineinander gesteckten Hohlzylindern bestehen, nämlich den Hohlzylindern 6,7 und 16. Hierbei kann der Hohlzylinder 16 z. B. aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen, so daß der äußere Hohlzylinder 6 im wesentlichen die Temperatur des überhitzten Heißdampfes erhält, der vom Dampfeinlaß 14 zuströmt, während ,der innere Hohlzylinder 7 im wesentlichen die Temperatur des abgekühlten Dampfes hat

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

31 OO 639 Patentansprüche:

1. Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventfles zum Entspannen und Kühlen von heißem Dampf, bestehend aus einem an einer Ventilspindel befestigten, gegen einen Ventilsitz anpreßbaren Verschlußstück und einem sich daran anschließenden, hohlzylindrischen Drosselkörper, welcher mit radialen Durchtrittsöffnungen versehen ist, die durch Hubbewegung des Absperr- und Regelorganes aufeinanderfolgend freigegeben und von außen nach innen vom heißem Dampf durchströmt werden, wobei in den Innenraum des Drosselkörpers von der hohl ausgebildeten Ventilspindel her Kühlwasser einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Drosselkörpers (5) aus mindestens zwei koaxial ineinandergesteckten, an einem Ende miteinander verbundenen Hohlzylindern (6, T) besteht

2. Abspen' - und Regelorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder (6, 7) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Absperr- und Regelorgan nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper aus drei Hohlzylindern (6, 7,16) besteht, wobei der mittlere Hohlzylinder (16) gegenüber dem äußeren Hohlzylinder (6) und dem inneren Hohlzylinder (7) aus weniger wärnneleitfähigem Material besteht