DE7821407U1 - Regelventil, insbesondere fuer hochdruckdampf - Google Patents
Regelventil, insbesondere fuer hochdruckdampfInfo
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- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/32—Details
- F16K1/54—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
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Description
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Regelventil, insbesondere für Hochdruckdampf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelventil, insbesondere für Hochdruckdampf, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Bei Regelarmaturen, insbesondere solchen für Kraftwerke,
treten an der Absperrstelle bei grossen Regelbereichen sprunghafte Aenderungen des Durchströmungsverhaltens auf.
Dabei können die Strömungsgeschwindigkeiten in den Bereich der Schallgeschwindigkeit kommen. Als Folge instabiler Strömungen,
d.h. Druck- und Geschwindigkeitsänderungen, treten dabei Resonanzschwingungen auf, die zu Havarien infolge
von Ermüdungsbrüchen führen können.
Wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist der Abströmweg für das Medium hinter dem Ventilsitz als Diffusor in
Form einer Lavaldüse ausgeführt. Hierbei liegt der engste Querschnitt des Diff'usors verhältnismässig nahe stromabwärts
des Ventilsitzes, wobei die Kontur eines Meridianschnittes durch die Diffusorlängsachse zwischen dem Ventilsitz
und der engsten Stelle eine konvex gekrümmte Linie mit gleiehmässig zunehmendem Krümmungshalbmesser ist. Die-
zer Gestaltung des Diffusors liegt die Absicht zugrunde, einen möglichst hohen Druckrückgewinn zu erzielen und damit
die Verluste so klein wie möglich su halten.
Es hat sich aber gezeigt, dass bei derartig gestalteten
Diffusoren die obenerwähnten, konvex gekrümmten Teile der I'eridiankontur zwischen der engsten Drosselstelle am Ventilspaltaustritt
und dem engsten Diffusorquerschnitt in höchstem Masse für akustische Instabilitäten bei drosselungsbedingten
Diffusorschwingungen verantwortlich zu
machen sind. Es konnte u.a. auch experimentell festgestellt werden, dass diese unerwünschten Erscheinungen durch gerundete
Eintrittslippen an Austritt des Ventilspaltes noch besonders begünstigt werden.
Es wurden daher Untersuchungen angestellt mit dem Ziel, eine Diffusorform zu entwickeln, mit der die obenerwäh ten
Nachteile vermieden werden sollen. Diese Aufgabe wurde mit der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung gelöst.
Der Erf in':ungsgegenstand wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar:
?ig. 1 ein Hochdruckdampfregelventil mit den erfindungsgemässen
Merkmalen, und
Fig. 2 ir. grösserem Massstab einen Ausschnitt aus Fig. 1
mit Darstellung eines Teiles des Ventilkörpers mit Diffusor.
Das in Fig. 1 dargestellte Dampf regelventil v.'eist ein konventionelles
Ventilgehäuse 1 auf, in dessen unterem Teil ein Ventilsitzkörper 2 sitzt. Im oberen Teil befindet sich
ein Ventilführungskörper 3 und zwischen dem Ventilsitzkörper 2 und dem Ventilführungskörper 3 ist ein Dampfsieb
M angeordnet. Der Ventilführungskörper 3 ist mit seinem coeren Teil in einem Zwischenflansch 5 gelagert und er
enthält eine Ventilspindelführungsbüchse 6, die eine axialbewegliche Ventilspindel 7 aufnimmt. An deren oberem Ende
verbindet eine gelenkige, aber drehsteife Kupplung 8 die Ventilspindel 7 nit einer Betätigungsspindel 9 eines nicht
dargestellten Servomotors. Am unteren Ende der Ventilspindel 7 ist ein Ventilkörper 10 formschlüssig befestigt und
mit seinem Mantel in einer Bohrung des Ventilführungskörpers 3 in axialer Richtung geführt. Den unteren Abschluss
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des Ventilsitzkörpers bildet ein Ventilkegel 11, der in der gezeichneten Stellung auf einem hohlkegeligen Ventilsitz
12 im oberen Teil des Ventilsitzkörpers 2 aufsitzt.
Der Ventilsitzkörper 2 ist in seinem Inneren als Diffusor ausgebildet, der aus einem zylindrischen Diffusorteil, im
folgenden Diffusorzylinder 13 genannt, und einem Diffusorkegel
14 besteht. Wesentlich für die Wirksamkeit gemäss der eingangs erwähnten Aufgabenstellung ist die scharfkantige
Durchdringungslinie 15 zwischen dem durch den Ventilsitz 12 definierten Kegel und dem Diffusorzylinder 13·
Würde man diesen Uebergang vom Ventilsitz in den Diffusorzylinder,
die Eintrittslippe, abrunden, so entstünden dort akustische Instabilitäten, die aber entsprechend unserer
Aufgabenstellung vermieden werden sollen. Die drosselungsbedingten akustischen Anregungen lassen sich gemäss unseren
Untersuchungen vermeiden, wenn die Eintrittslippe scharfkantig ausgeführt wird und in der übrigen Kontur des
Diffusors jegliche konvexe Partien vermieden sind und insbesondere
keine Querschnittsverengungen auftreten.
In Fig. 2, die in grösserem Massstab die geometrischen Verhältnisse
im Bereich des Ventilsitzes und der oberen Diffusorpartien veranschaulicht, ist die Meridiankontur des
Diffusors nach heute gängiger Vorstellung strichpunktiert eingezeichnet.
Die Länge des Diffusorzylinders 13 ist so zu wählen, dass
sich die Strömung oberhalb der Durchdringungslinie 16 von
Diffusorzylinder 13 und Diffusorkegel 14 erholt hat, das
heisst also, der Diffusorzylinder soll stromabwärts möglichst nahe unterhalb der Rückstromzone enden. Wegen der
praktisch nicht exakt einzuhaltenden Betriebsbedingungen wird man jedoch sicherheitshalber den Diffusorzylinder
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etwas länger ausführen als es der für ein bestimmtes Ventil
experimentell gefundenen Lage der Rückstromgrenze entspricht.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Begrenzung des Diffusors im Meridianschnitt aus einem an die
scharfe Kante 15 der Eintrittslippe anschliessenden Diffusorzylinder
13 und dem darauf folgenden Diffusorkegel 1*4.
Gemäss dem Patentanspruch sind aber auch andere Konturen möglich, sofern der die Kontur bildende Linienzug, abgesehen
von scharfen Kanten, d.h. Knickstellen an der Grenze zweier zusammenstossender Linienteile, keine von der Diffusorachse
aus gesehen konvexen Linienelemente enthält.
Diese Bedingung wird unter anderem auch von einem Diffusor erfüllt, der nach der scharfen Kante der Eintrittslippe
statt des Diffusorzylinders 13 einen schlanken Kegel aufweist, dem sich nach der Rückstromzone ein Kegel von grösserem
Oeffnungswinkel anschliesst. Auch hierbei muss wie in
allen anderen denkbaren Fällen die Durchdringungslinie zwischen den beiden Kegeln eine scharfe Abreisskante bilcsn.
Der Diffusor könnte aber auch aus einem oder mehreren konkav gewölbten Diffusorteilen oder aus Kombinationen derselben
mit zylindrischen oder kegeligen Difi'usorteilen bestehen,
wobei sich aber, wie gesagt, die Querschnitte in Strömungsrichtung erweitern müssen.
Die Forderung, dass nach dem engsten Durchtrittsquerschnitt des Ventilspalts die stromabwärts liegenden Wände keine konvexen
Flächenteile aufweisen dürfen, gilt auch für den Ventilkegel. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die untere Stirnfläche des Ventilkörpers 10 als
hohler Kegelstumpf ausgebildet. Die Stirnfläche könnte aber auch eben oder in der Abstrümrichtung vorspringend ausgeführt
werden, keinesfalls aber darf die aus dem Ventilspalt
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austretende Strömung auf ihrem Weg in den Diffusor auf konvex gekrümmte Flächen treffen, da sonst die Wirksamkeit der
erfindungsgemassen Massnahmen beeinträchtigt wird.
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Bezeichnungsliste
1 = Ventilgehäuse
2 = Ventilsitzkörper
3 = Vsntilführungskörper
4 = Dampfsieb
5 = Zwischenflansch
6 = Ventilspindelführungsbüchse
7 - Ventilspindel
8 = Kupplung
9 = Betätigungsspindel aes Servomotors
= Ventilkörper
= Ventilkegel
= Ventilsitz
= Diffusorzylinder
= Diffusorkegel
= Durchdringungslinie von Ventilsitz
und Diffusorzylinder
- Durchdringungslinie von Diffusor
zylinder 13 und Diffusorkegel lh
Claims (2)
1. Regelventil, insbesondere für Hochdruckdampf, mit einer in einem Ventilgehäuse untergebrachten Ventilführung,
einem in dieser Ventilführung verschiebbar beweglichen Ventilkörper mit einem Ventilkegel, und einem als Diffusor
ausgebildeten Ventilsitzkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittslippe am Uebergang vom Ventilsitz
(12) in den Diffusor scharfkantig ausgeführt ist und dass die Begrenzungen der Meridiansohnitte des
Diffusors und des Ventilkegels (11) nach dem engsten Durchtrittsquerschnitt des Ventilspaltcs aus einem Linienzug
bestrht, der aus nichtkonvexen Linienteilen zusammengesetzt·
ist.
2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Ventilsitz (12) anschliessende Teil aes Diffusors
als Zylinder (I1O ausgebildet ist und scharf abgegrenzt
in einen sich in Strömungsrichtung öffnenden Diffusorkegel (I1I) übergeht.
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DE19787821407 Expired DE7821407U1 (de) | 1978-07-07 | 1978-07-17 | Regelventil, insbesondere fuer hochdruckdampf |
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DE19782831368 Expired DE2831368C2 (de) | 1978-07-07 | 1978-07-17 | Regelventil, insbesondere für Hochdruckdampf |
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