DE4137137A1

DE4137137A1 - Vorrichtung zur druckreduzierung von dampf- und gasstroemen in armaturen

Info

Publication number: DE4137137A1
Application number: DE4137137A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Hoehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckreduzierung von Gas- und Dampfströmen in Armaturen, insbesondere zur Schallminderung bei technischen Prozessen in Kraftwerken, Anlagen der chemischen und petrochemischen Industrie sowie Prozessen der Verfahrenstechnik, bei der hinter der Regelstufe zur Entspannung der Dämpfe und Gase auf das jeweilige Druckniveau weitere Drosseleinrichtungen mit gelochten Körpern angeordnet sind so, daß eine vom jeweiligen Massendurchsatz abhängige Zahl druckmindernder Strömungskanäle und Strömungswege zum Einsatz kommt.

Herkömmliche Druckreduzier- und Sicherheitsventile für große Druckdifferenzen sind durch große Energieumsätze, damit verbunden Auftreten überkritischer Strömungszustände und infolgedessen starke Schwingungen, Vibrationen und Schallemissionen gekennzeichnet. Die Entspannung von gasförmigen Fluiden in technischen Prozessen stellt dabei eine der intensivsten Lärmquellen dar. Die Regelung des Massendurchsatzes erfolgt im wesentlichen durch Veränderung des engsten Querschnitts, wobei in der einfachsten Form der Drosselquerschnitt mit einem parabolischen Ventilkegel reguliert wird. Zur Strömungsgleichrichtung und Lärmminderung bei hohen Massendurchsätzen werden diesem Drosselquerschnitt üblicherweise weitere Drosselkörper nachgeschaltet, die den Strömungsweg in möglichst viele Einzelquerschnitte aufteilen, beispielsweise gelochte Scheiben oder Zylinder. Die Strömungsgeometrie dieser nachgeschalteten Drosselkörper bleibt jedoch über den gesamten Regelbereich der Armatur konstant, wird also bei Teildurchsätzen immer wirkungsärmer, da sich der Energieumsatz immer mehr auf die Regelstufe konzentriert. Durch den räumlichen Abstand zwischen Regelstufe und nachgeschalteten Drosseleinrichtungen bilden sich hinter der Regelstufe Wirbelballen aus, deren Auftreffen auf Wandungen zu den bekannten Vibrationen und Schallemissionen führt.

Einrichtungen mit ins Freie ausblasenden Sicherheitsventilen weisen manchmal nachgeschaltete, räumlich getrennte Schalldämpfer auf, um die Lärmeinwirkungen auf die Umgebung einzugrenzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Armaturenteile so anzuordnen, daß bei von Nenndaten abweichenden Durchsätzen und Druckverhältnissen eine geänderte Anzahl und/oder Form von Strömungskanälen mit vielfacher Druckstufung zur Verfügung gestellt wird bzw. die nach diesen Gestaltungs- und Herstellungsprinzipien konzipierten Drosselkörper auch hinter Festlast-Reduziereinrichtungen, z. B. Sicherheitsventilen, eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Regel- und Drosseleinrichtung aus einem Ventilgehäusem einem darin beweglichen Ventilkörper und einem nachgeschalteten Druckreduzierkörper mit eingearbeiteten Strömungswegen besteht, die so angeordnet sind, daß eine vom jeweiligen Massendurchsatz abhängige Zahl druckmindernder Strömungskanäle und Strömungswege zum Einsatz kommt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichet.

Im Gegensatz zu der über den gesamten Leistungsbereich der Armatur konstant bleibenden Strömungsgeometrie gem. dem Stand der Technik, kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Strömungsgeometrie dem jeweils freigegebenen Ventilquerschnitt und damit dem Durchsatz angepaßt werden. Durch die Anordnung von zahlreichen gleich oder unterschiedlich gestalteten und angeordneten Strömungskanälen, die wahlweise in unterschiedlicher Zahl je nach Erfordernis eingesetzt werden können, und dem nachfolgenden Druckreduzierkörper wird eine stufenweise Entspannung erreicht. Druch den unmittelbaren Anschluß dieser Strömungskanäle an die Regelstufe werden größere und energiereiche Wirbelballen und ihre Auswirkungen vermieden. Durch diese Primärmaßnahme werden schon am Ursprungsort Schwingungen und Schallemissionen vermieden, so daß keine oder verhältnismäßig geringe Sekundärmaßnahmen, wie Schallkapselung der Vorrichtung und Anordnung nachgeschalteter Schalldämpfer, erforderlich sind.

Die Erfindung wird an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung, bei der der Ventilkörper entgegen der Zuströmrichtung, also gegen den Vordruck, geöffnet wird; und

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung, bei der der Ventilkörper in Strömungsrichtung, d. h. mit dem Vordruck, geöffnet wird.

Bei der Vorrichtung gem. Fig. 1 ist im Ventilgehäuse 1 ein Ventilkörper 3 zur Druckreduzierung mit dichtschließendem Ventilsitz 2 angeordnet. An der dem Ventilgehäuse 1 zugekehrten Seite des Ventilkörpers 3 ist eine Wand 4 vorgesehen, die an dem Ventilgehhäuse 1 anliegt. Durch die Wand 4 des Ventilkörpers 3 führen (vorzugsweise?) zahlreiche Strömungskanäle 5, die in einen abströmseitigen Druckreduzierkörper 6 münden. Die Innenwand 7 des Ventilkörpers und die Abschlußkontur 8 bestimmen die Gesamtkontur des Druckreduzierkörpers 6. Der Ventilkörper 3 ist linear im Ventilgehäuse 1 verschiebbar, wozu eine Antriebsstange 9 vorgesehen sein kann.

Es ist auch möglich, den Ventilkörper 3 linear verschiebbar und/oder drehbar zu montieren. Die Art der Verstellbarkeit des Ventilkörpers 3 im Ventilgehäuse bestimmt die Anordnung der Strömungskanäle 5.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gem. Fig. 2 entspricht derjenigen der Vorrichtung gem. Fig. 1. Der Unterschied besteht in der Anordnung des Druckreduzierkörpers 6a, der bei der zweiten Ausführungsform abströmseitig zwischen dem Ventilgehäuse 1a und dem Ventileinsatz 10a angeordnet ist. Die in der Wand 4a des Ventileinsatzes 10a ausgesparten Strömungskanäle 5a münden in den abströmseitigen Druckreduzierkörper 6a. Die Gesamtkontur des Druckreduzierkörpers 6a wird von der Außenwand des Ventileinsatzes 10a, der Innenwand 7a des Ventilgehäuses 1a, sowie der Abschlußkontur 8a des Druckreduzierkörpers bestimmt. Der Ventilkörper 3a ist durch eine Antriebsstange 9a im Ventilgehäuse 1a verschiebbar, wodurch er mehr oder weniger Strömungskanäle 5a freigibt.

Der Druckreduzierkörper 6 bzw. 6a kann z. B. aus einem Haufwerk loser, gleicher oder unterschiedlich gestalteter Formteile bestehen, beispielsweise Kugeln, Raschig- Ringe oder andere geometrische Körper. Er kann auch als monolithischer Block mit zahlreichen eingearbeiteten Strömungswegen ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß durch diesen Druckreduzierkörper eine weitere Verteilung der einströmenden Dämpfe und Gase erfolgt und dadurch eine weitere Druckreduzierung erreicht wird.

Die Strömungskanäle und -wege können sehr unterschiedlich gestaltet sein. Durch verschiedene Kanalausführungen in einer Vorrichtung und die Möglichkeit, durch Verstellen des Ventilkörpers unterschiedliche Strömungskanäle den Dampf- und Gasströmen entgegenzusetzen, kann für den jeweiligen Prozeß eine optimale Druckreduzierung und damit Schallminderung erreicht werden.

Die Verstellung der Vorrichtung kann automatisch oder manuell erfolgen.

Druckreduzierkörper nach gleichen Gestaltungs- und Herstellungsprinzipien wie vorher erwähnt, können auch hinter Festlast-Reduzieranlagen, z. B. Sicherheitsventilen, eingesetzt werden.

1; 1a Ventilgehäuse
2; 2a Ventilsitz
3; 3a Ventilkörper
4; 4a Wand
5; 5a Strömungskanäle
6; 6a Druckreduzierkörper mit eingearbeiteten Strömungswegen
7; 7a Innenwand
8; 8a Abschlußkontur
9; 9a Antriebstange
10a Ventileinsatz

Claims

1. Vorrichtung zur Druckreduzierung von Dampf- und Gasströmen in Armaturen, insbesondere zur Schallminderung bei technischen Prozessen in Kraftwerken, Anlagen der chemischen und petrochemischen Industrie sowie Prozessen der Verfahrenstechnik, bei der hinter der Regelstufe zur Entspannung der Dämpfe und Gase auf das jeweilige Druckniveau weitere Drosseleinrichtungen mit gelochten Körpern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Drosseleinrichtung aus einem Ventilgehäuse (1; 1a) besteht, an dessen der Zuströmrichtung der Dämpfe und Gase zugekehrter Seite entweder ein mit Strömungskanälen (5) versehener Ventilkörper (3) oder ein Ventilkörper (3a) ohne innere Strömungskanäle zur Druckreduzierung so angeordnet ist, daß er von der Stellung dichtschließend am Ventilsitz (2; 2a) im Ventilgehäuse (1; 1a) verschiebbar ist und dabei die Strömungskanäle (5; 5a) zum Druckreduzierkörper (6; 6a) mit eingearbeiteten Strömungswegen in Bezug zu der Zuströmöffnung (mit dem Hub variabel) verstellbar freigibt so, daß eine vom jeweiligen Massendurchsatz abhängige Zahl druckmindernder Strömungskanäle und Strömungswege zum Einsatz kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckreduzier körper (6; 6a) mit eingearbeiteten Strömungskanälen räumlich dicht hinter den als Regelstufe wirkenden Strömungskanälen (5; 5a) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der an die Stirnseite des Ventilhgehäuses (1; 1a) grenzenden Wand (4; 4a) des Ventilkörpers (3) bzw. des Ventileinsatzes (10a) mehrere Strömungskanäle (5; 5a) hindurch führen, die räumlich dicht in einen an der Abströmseite vorgesehenen Druckre duzierkörper (6; 6a) mit eingearbeiteten Strömungskanälen münden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckreduzier körper (6) im Ventilkörper (3) angeordnet ist und eine durch die Innenwand (7) des Ventilkörpers (3) und die Art der Strömungskanäle (5) sowie seine Abschluß kontur (8) zur Abströmseite bestimmte Gesamtkontur aufweist und die eingearbeiteten Strömungswege mitbestimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckreduzier körper (6a) zwischen dem Ventilgehäuse (1a) und dem Ventileinsatz (10a) ange ordnet ist und eine durch eine Wand (7a) des Ventilgehäuses (1a), eine Wand (4a) des Ventileinsatzes (10a), seinen Abschluß zur Abströmseite (8a) und die Art der Strömungskanäle (5a) bestimmte Gesamtkontur aufweist und die eingearbeiteten Strömungswege mitbestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck reduzierkörper (6; 6a) mit eingearbeiteten Strömungswegen als Haufwerk loser, gleicher oder unterschiedlich gestalteter oder/und unterschiedlich großer Formteile mit dadurch eingearbeiteten Strömungswegen ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckreduzierkörper (6; 6a) als monolithischer Block mit eingearbeiteten Strömungswegen gestaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Strömungskanälen (5; 5a) mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern vor gesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Strömungskanälen (5; 5a) mit gleichem oder unterschiedlichem, z. B. konischem Verlauf vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zumischen und dabei Feinverteilen eines Mediums, z. B. als Wasser zum Kühlen, in den Dampf- oder Gasstrom vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilkör per und/oder Druckreduzierkörper nach ähnlichen Gestaltungs- und Herstellungsprinzipien auch bei Festlast-Anlagen, z. B. Sicherheitsventilen, eingesetzt sind.