DE3720918C1 - Steam reducing valve - Google Patents

Description

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

Die Einspritzung von Kühlwasser mittels Treibdampf über entsprechende Düsen in einen Hauptdampfstrom ist bekannt und wird vielfach angewendet. Als Treibdampf wird dabei jedoch regelmäßig "Fremddampf" verwendet, der einen höheren Dampf­ druck hat als der Dampfdruck an der Einspritzstelle und der allenfalls sehr weit stromaufwärts dem Hauptdampf entnommen ist und über gesonderte Leitungen der Einspritzdüse zugeführt wird.

Es sind auch schon Dampfumformventile bekannt, bei denen einem oder mehreren Abschluß- und Regelventilen unmittel­ bar nachgeordnet Drosselstellen für die Hauptdampfströmung zugeordnet sind. Bei einem derartigen vorbekannten Dampf­ umformventil sind dem Schließ- und Regelventil ein Loch­ zylinder und weiter stromabwärts eine Lochblende mit einer Vielzahl von Löchern, die vom gesamten Dampf durchströmt werden, nachgeordnet. Innerhalb der Lochblende sind mehrere Treibdampfdüsen angeordnet, denen das Wasser über radiale Leitungen zugeführt wird und denen der Dampf unmittelbar vor der Lochdrosselscheibe zuströmt.

Bei einem weiteren bekannten Dampfumformventil ist die Treibdampfdüse als unmittelbare axiale Fortsetzung eines ventilfesten Lochzylinders in Dampfströmungsrichtung aus­ gebildet, wobei der Innenraum der Düse durch freie Öffnung­ en mit dem Innenraum des Lochzylinders verbunden ist, wo­ durch sich bei jeder Offenstellung des Ventils in der Düse Dampf und Wasser mischen (DE-OS 31 26 295).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, am Ende der Drossel­ strecke angeordnete Treibdampf-Kühlwasserdüsen mit Treib­ dampf zu versorgen, der dem Hauptdampfstrom unabhängig von der weiteren Öffnungsstellung des Ventils unmittelbar stromabwärts vom Ventilsitz entnommen ist und der bei der Durch­ strömung de Drosseleinrichtungen immer gleichbleibenden Druck hat, wobei Einspritzdüsen am Ende der Drosselstrecke für das Kühlwasser-Treibdampf-Gemisch quer zur Hauptström­ ungsrichtung gerichtete Strahlen erzeugen, damit eine äußerst gleichmäßige Durchmischung des Hauptdampfstroms mit Kühlwasser erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Dampfumformventil der gattungsgemäßen Art durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 bestimmt.

Ein derart ausgebildetes Dampfumformventil hat den Vorteil, daß der Dampf unmittelbar von der Hochdruckseite abgenom­ men wird und daher der Vordruck dieses hochgespannten Dampfes konstant der Treibdampfdüse zugeführt wird. Dabei ändert der Treibdampfstrom sich nicht in Abhängigkeit von dem Stellverhältnis des Ventils, es entsteht keine Überschußmenge an Dampf. Weiterhin erfolgt eine intensive Vermischung nach dem Austritt des Treibdampf-Wasserge­ misches mit dem gesamten Heißdampfstrom. Durch die etwa quer zur Heißdampfströmung eingestritzten Treibdampfkühl­ wasserstrahlen wird eine Benetzung der Wände von Ventilge­ häuse und Lochdrosselkonus vermieden. Durch die Aufteilung des Treibdampfkühlwassers auf eine große Anzahl von Einzel­ düsen wird nicht nur eine bessere Vermischung mit dem Hauptdampfstrom, sondern auch eine sehr wesentliche Ge­ räuschminderung erreicht. Da die Anzahl der Dampfabnahme­ bohrungen in dem Ventilkörper und auch die Anzahl der Düsen für das Einspritzen des Kühlwassers entsprechend dem Dampfbedarf gebohrt werden können, läßt sich die Kühl­ wassereinspritzung voll in die Kennlinie des Dampfumform­ ventils integrieren.

Nach einer Weiterbildung ist die Erfindung dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radial verlaufenden Kühlwasserbohrungen und die ebenfalls radial verlaufenden Bohrungen für den Treibdampf exzentrisch aufeinander treffen. Dadurch wird eine Verwirbelung von Treibdampf und Kühlwasser schon innerhalb der Zuführungskanäle bzw. Düsen erreicht.

Vorteilhaft sind die Düsen der Treibdampf-Kühlwasser-Zu­ führung unmittelbar benachbart zu der obersten Lochreihe in dem Lochdrosselkonus angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß die etwa quer zur Hauptdampfströmung gerichteten Kühl­ wasserstrahlen in der Hauptdampfströmung in einem sehr weiten Bereich vermischt und wirksam werden.

Die Mündungen oder Düsen für das Treibdampf-Kühlwasserge­ misch können einen runden Querschnitt haben, sie können je­ doch auch einen etwa rechteckigen Querschnitt haben, wobei die lange Seite der Rechtecke parallel zum Umfang des Loch­ drosselkonus liegt. Dadurch kann eine noch bessere Durchmischung des Kühlwassers im Hauptdampfstrom erreicht werden.

Die radial verlaufenden Treibdampfbohrungen unter dem Ventilkegel können in einem gegen die Hauptströmungsrich­ tung geneigten Winkel verlaufen. Sie können auch wechsel­ weise in unterschiedlichem Winkel angestellt sein. Mit dieser Ausbildung ist es möglich, die unter dem Ventilkegel abgenommene Treibdampfmenge zu variieren und auch ver­ hältnismäßig groß zu halten, ohne daß dadurch das Ventil im Bereich seines Kegels zu stark geschwächt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Dampfumformventil

Fig. 2 Erläuterung der Düsen-Anordnung.

Am Ventilgehäuse 1 ist ein Dampfeinlaß 2 angeordnet. Im Ventilgehäuse 1 ist weiterhin die Ventilspindel 3 zentrisch geführt und von einer hier nicht dargestellten Vor­ richtung betätigt. Die Ventilspindel 3 ist von einem Ein­ strömlochdrosselkorb 4 umgeben. An der Ventilspindel 3 sitzt der Ventilkörper 5 mit dem Ventilkegel 6, der im ge­ schlossenen Zustand auf dem Ventilsitz 7 aufsitzt.

An den Ventilkörper 5 schließt sich ein Lochkorb 8 an, dessen Regelkante die Unterkante des Ventilsitzes 7 bildet und der je nach Hubstellung der Ventilspindel 3 mehr oder weniger vollständig von außen nach innen von der Haupt­ dampfströmung durchströmt wird.

Unmittelbar unterhalb des Ventilkegels 6 und noch oberhalb der ersten Lochreihe des Lochkorbes 8 ist der Ventilkörper 5 mit etwa radial verlaufenden Bohrungen 9 versehen, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in einem gegen die Hauptströmungsrichtung geneigten Winkel verlaufen. Diese radialen Bohrungen 9 münden in einer zentrischen Bohrung 10 einer Hülse 11, die unterhalb der Ventilspindel 3 fest mit dem Ventilkörper 5 verbunden ist und im Abstand zentrisch innerhalb des den Lochkorb 8 bildenden hülsen­ förmigen Fortsatzes des Ventilkörpers 5 liegt. Die Hülse 11 überfängt eine gehäusefeste zentrische Hülse 12, mit der sie teleskopartig zusammenwirkt, wobei die Hülse 12 mit einer zentrischen Bohrung 13 versehen ist.

Der Lochkorb 8, der unterhalb des Ventilkörpers 5 einstückig an diesen anschließt und bei Öffnung des Ventils von außen nach innen durchströmt wird, geht in eine Hülse 14 über, die mit ihrer Unterkante 15 einen Lochkorb 16 zum Öffnen des Ventils nach und nach freigibt. Dieser Lochkorb 16 wird von innen nach außen durchströmt. Ein weiterer Loch­ korb 17 umgibt den Lochkorb 16 in geringem Abstand; weitere Drosseleinrichtungen können stromabwärts folgen. Die ge­ häusefesten Lochkörbe 16 und 17 sitzen mit ihren Unter­ kanten auf einem die Drosselstrecke abschließenden Loch­ drosselkonus 18 auf, der mit seiner Spitze 19 stromauf­ wärts gerichtet ist.

Die gestellfeste Hülse 12 zur Fortleitung des unter dem Ventilkegel 6 abgenommenen Treibdampfes geht mit ihrer zentrisch­ en Bohrung 13 in die Spitze 19 des Lochdrosselkonus 18 über; die zentrische Bohrung 13 für den Treibdampf ist unterhalb dieser Spitze 19 des Lochdrosselkonus mit einer Erweiterung 20 versehen, in die eine eingesetzte Konusplatte 21 hineinragt. Der Treibdampf aus der Boh­ rung 13 wird also unterhalb der Spitze 19 des Lochdrossel­ konus 18 gleichmäßig peripher nach außen geleitet und ver­ teilt.

In der Konusscheibe 21 sind nahe ihres Umfanges und über diesen gleichmäßig verteilt schräg radial nach außen und unten gerichtete Bohrungen 22 vorgesehen.

Unterhalb der Konusspitze 19 ist ein Innengewinde 23 vorhanden, in das mit ihrem außenstehenden Flansch 24 eine Flanschhülse 25 eingeschraubt ist. Auf der Oberseite die­ ser Flanschhülse 25 ist ein Sitz 26 für die Konusscheibe 21 ausgebildet und oberhalb des Gewindes 23 ist unterhalb der Konusspitze 19 ein Anschlag 27 für die Konusscheibe vorgesehen, wobei dieser Anschlag einen geringeren Durch­ messer als das Gewinde 23 hat.

Die Flanschhülse 25 sitzt mit einer Dichtung 28 auf einem zentrischen Leitungsstutzen 29 auf, der über eine zen­ trische Bohrung 30 an eine oder mehrere radiale Kühlwasser­ zuleitungen 31 angeschlossen ist.

Die Oberseite der Flanschhülse 25 ist mit radialen Bohrungen oder Kanälen 32 versehen, die im Bereich der Flanschen in Bohrungen 33 münden. Diese Bohrungen 33 verlaufen etwa parallel zu dem Winkel des Lochdrosselkonus 18, sind also schräg nach unten geneigt und radial nach außen gerichtet. Das Kühlwasser, das über die mindestens eine radiale Zuleitung 31 zu der zentrischen Bohrung 30 des Leitungsstutzens 29 und von dort in den Innenraum der Flanschhülse 25 geführt wird, strömt über die radialen Bohrungen oder Kanäle 32 an der Oberseite der Flanschhülse in die Bohrungen 33. Dort wird es mit dem Treibdampf vereinigt, der durch die Bohrungen 22 der Konus­ scheibe 21 in die Bohrungen 33 der Flanschhülse 25 ein­ strömt, wodurch daß Kühlwasser aus einem Kranz vieler Düsen etwa quer zu der durch die Löcher 34 des Lochdrossel­ konus 18 strömenden Hauptdampfströmung eingespritzt wird.

Vorteilhaft münden die Bohrungen 22 in der Konusscheibe 21, die den Treibdampf zuführen, exzentrisch in die Bohrungen 33 der Flanschhülse 25, durch die das Kühlwasser zugeführt wird. Dadurch wird das Kühlwasser von dem Treibdampf nicht nur beschleunigt und aus dem als Düsen wirkenden Bohrungen 33 ausgedüst, sondern es wird dem Kühlwasser auch zusätz­ lich ein Drall vermittelt, der eine noch günstigere Ver­ teilung bewirkt. Um die Verteilung des Kühlwassers im Hauptdampfstrom ebenfalls günstiger oder noch günstiger zu beeinflussen, können zumindest die Mündungen der Bohrungen 33 in der Flanschhülse 25, durch die das Kühlwasser-Treib­ dampfgemisch in den Hauptdampfstrom eintritt, einen recht­ eckigen Querschnitt haben, wobei die lange Seite der Recht­ ecke parallel zum Umfang des Lochkegels 18 liegt.

Aufgrund der vorstehenden Erläuterungen ist auch erkennbar, daß der gesamte Einsatz, insbesondere bestehend aus der Konusscheibe 21 und der Flanschhülse 25 mit der Kühlwasser­ zuführung, leicht auswechselbar ist, so daß nicht nur bei Beschädigung, sondern auch bei erwünschten Änderungen der Treibdampf-Kühlwassereinspritzung andere Teile eingesetzt werden können.

Claims (7)

1. Dampfumformventil mit in einem Ventilsitz (7) dicht schließendem Ventilkörpers (5), an dem stromab unterhalb des Ventilkegels (6) ein Lochkorb (8) zur Dampfdurch­ strömung von außen nach innen ausgebildet ist, der in eine Hülse (14) ausläuft, deren Unterkante (15) eine Ab­ deck- und Regelkante für eine gehäusefeste Lochhülse (16) bildet, in der die Hülse (14) des Ventilkörpers (5) gleitet und die von weiteren Lochhülsen (17) oder ande­ ren Drosseleinrichtungen im Abstand umgeben sein kann, an die stromabwärts weitere Drosseleinrichtungen an­ schließen können, wobei weiter stromabwärts eine gehäu­ sefeste, zentrale Bohrung (30) für eine Kühlwasserzu­ führung und mindestens eine Treibdampf-Kühlwasserdüse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil­ körper (5) unmittelbar unterhalb seines Sitzkegels (6) mit etwa radial verlaufenden und in eine zentrische Bohrung (10) für den Treibdampf mündenden Treibdampf­ bohrungen (9) versehen ist, wobei die zentrische Bohrung (10) in einer Hülse (11) verläuft, die teleskopartig eine gehäusefeste zentrische Hülse (12) gleitend umfaßt, in der eine zentrale Bohrung (13) für den Treibdampf vorhanden ist, die unmittelbar unterhalb der Spitze (19) eines der Drosseleinrichtung nachgeordneten, mit dieser Spitze (19) stromaufgerichteten Lochdrosselkonus (18) in eine Anzahl von gleichmäßig über dem Umlauf verteil­ ten und im wesentlichen radial nach außen gerichteten Treibdampfbohrungen (22) ausmündet, wobei die gehäuse­ feste, zentrale Bohrung (30) für die Kühlwasserzuführung ebenfalls mit nach außen gerichteten radialen Verteiler­ bohrungen (32) versehen ist, deren düsenartig ausgebil­ dete Mündungsstücke (33) die Mündungen der radialen Treibdampfbohrungen (22) aufnehmen und etwa in derselben Richtung wie die Treibdampfbohrungen (22) verlaufen.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Verteilerbohrungen (32) sowie die Mündungsstücke (33) für den Treibdampf und die radial verlaufenden Treibdampfbohrungen (22) exzentrisch aufein­ ander treffen.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die düsenartigen Mündungsstücke (33) der Treibdampf-Kühlwasser-Zuführung unmittelbar benachbart zu der obersten Lochreihe (34) des Lochdrosselkonus (18) angeordnet sind.

4. Dampfumformventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartigen Mündungs­ stücke (33) für das Treibdampf-Kühlwassergemisch einen runden Querschnitt haben.

5. Dampfumformventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartigen Mündungs­ stücke (33) des Treibdampf-Kühlwassergemisches einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei die lange Seite der Rechtecke parallel zum Umfang des Lochdrosselkonus (18) liegt.

6. Dampfumformventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdampfbohrungen (9) im Ventilkörper (5) in einem gegen die Hauptströmungs­ richtung des Dampfes geneigten Winkel verlaufen.

7. Dampfumformventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Treibdampfbohrungen (9) wechselweise in unterschiedlichen Winkeln angestellt sind.