AT400616B - Vorrichtung zur kühlung von heissdampf - Google Patents

Description

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AT 400 616 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Heißdampf durch Einspritzung von Wasser, wobei die Vorrichtung einen Wassereinlaß und mehrere Wasserauslässe aufweist und wobei die Wasserauslässe in einem hohlzylindrischen Gehäuse angeordnet sind, in dem ein Kolben zur selektiven Freigabe bzw. zum selektiven Verschließen der Wasserauslässe verschiebbar geführt ist. 5 Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 37 13 726 bekannt. Sie wird dazu verwendet, Dampf durch Einspritzen von Wasser geregelt abzukühlen. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung so in eine Rohrleitung eingebaut, daß die Wasserauslässe innerhalb der Rohrleitung liegen, der Wassereinlaß jedoch außerhalb. Die Wasserauslässe sind zweckmäßigerweise in Form von Düsen ausgebildet, sodaß - wenn die Wasserauslässe vom Kolben freigegeben sind - das Wasser fein zerstäubt wird. io Problematisch war bisher die Abdichtung der Wasserauslässe durch den Kolben. Infolge der hohen thermischen Wechselbeanspruchung muß der Kolben im hohlzylindrischen Gehäuse zumindest einige hundertstel Millimeter Spiel haben; ein derartiger Abstand genügt aber bereits, daß geringe Mengen Wasser ständig von den Wasserauslässen (den Düsen) in die Rohrleitung eingespritzt werden. Dies ist natürlich unerwünscht. 15 Es wurde auch bereits versucht, Dichtringe zwischen dem Kolben und dem hohlzylindrischen Gehäuse vorzusehen. Es konnte aber kein Material gefunden werden, das den Einsatzbedingungen (sehr hoher Druck, hohe Temperatur) längere Zeit standhält. Auch Graphitringe bilden hier keine Ausnahme. In der DE-PS 125 908 ist ein Abschlußschieber beschrieben, der beispielsweise für Dampfmaschinen geeignet ist. Der Abschlußschieber weist einen Einlaß und auch nur einen Auslaß auf. Die Verbindung 20 zwischen Einlaß und Auslaß soll in der Schließstellung zuverlässig unterbrochen werden; deshalb ist ein elastisch nach außen vorgespanntes Element vorgesehen. Zum Öffnen dieses Abschlußschiebers wird dieses elastisch nach außen vorgespannte Element radial nach innen zusammengedrückt, sodaß es sich leicht verschieben läßt. Damit dies möglich ist, besteht das elastische Element aus zwei ineinanderliegenden, an einem Ende zusammenhängenden Ringen, dessen Vorspannung - außer in der völligen Schließstel-25 lung - von einem Hohlkegel aufgehoben ist. Im Gegensatz dazu sind bei der eingangs genannten Vorrichtung mehrere Wasserauslässe vorgesehen, die selektiv freigegeben oder abgesperrt werden sollen. Da bei den Wasserauslässen im allgemeinen eine Zerstäubung mittels Düsen vorgesehen ist, eine solche Zerstäubung aber erst bei einem gewissen Mindestdurchfluß funktioniert, ist es wichtig, daß die nichtfreigegebenen Wasserauslässe möglichst zuver-3o lässig abgedichtet sind. Die zuverlässige Andichtung aller Wasserauslässe ist im allgemeinen kein Problem, weil diese beispielsweise durch eine konische Verbreiterung des Kolbens für alle Wasserauslässe zusammen vorgenommen werden kann. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß alle Wasserauslässe, die gerade nicht vom Kolben freigegeben sind, zuverlässig 35 abgedichtet sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben von einem längsgeschlitzten, ständig radial nach außen vorgespannten Kolbenrohr umgeben ist, das gegen das hohlzylindrische Gehäuse anliegt. Erfindungsgemäß wird also die Abdichtung nicht durch einen Dichtring oder durch eine geschlossene 40 Hülse bewirkt, sondern durch ein geschlitztes Kolbenrohr. Infolge des Schlitzes kann das Kolbenrohr den Durchmesseränderungen, die das hohlzylindrische Gehäuse bei Temperaturwechseln erfährt, folgen, sodaß immer eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist. Zu beachten ist dabei lediglich, daß im Bereich des Schlitzes keine Wasserauslässe im hohlzylindrischen Gehäuse vorgesehen sind, weil dort natürlich keine Abdichtung erfolgt. 45 Um das geschlitzte Kolbenrohr radial nach außen vorzuspannen, ist es zweckmäßig, daß das Kolbenrohr mit einem axialen Ende an einer konischen Verjüngung des Kolbens anliegt, daß am anderen axialen Ende des Kolbenrohres ein Aufspreizring vorgesehen ist, der mit einer Kegelfläche am Kolbenrohr aniiegt, und daß der Aufspreizring axial in Richtung zum Kolbenrohr vorgespannt ist. Auf diese Weise wird die axiale Vorspannung des Aufspreizringes durch die konische Verjüngung des Kolbens bzw. durch die Kegelfläche so des Aufspreizringes in eine radiale Vorspannung des Kolbenrohres umgesetzt. Zweckmäßigerweise sind die Enden des Kolbenrohres diesen Flächen angepaßt, also auch kegelförmig. Vorzugsweise ist zur Vorspannung des Aufspreizringes zumindest eine Tellerfeder vorgesehen. Durch Tellerfedern kann eine ausreichend große Kraft bei genügend großem Federweg auf den Auf spreizring übertragen werden, sodaß das Kolbenrohr zuverlässig unter allen Einsatzbedingungen die Wasserauslässe 55 abdichtet. Schließlich ist es zweckmäßig, wenn zur Verdrehsicherung im Kolben ein Zylinderstift fest angebracht ist, der in den Schlitz des Kolbenrohres ragt. Wie bereits erwähnt, findet im Bereich des Schlitzes des Kolbenrohres natürlich keine Abdichtung statt, und man muß daher darauf achten, daß der Schlitz nie vor :K: !ΐ Tip i·· ·.:·];· •VT, : .· * :½ -:¾ 1

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AT 400 616 B einem Wasserausiaß zu liegen kommt. Dies kann in einfachster Weise mit der eben beschriebenen Verdrehsicherung erzielt werden.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt, und Fig. 2 zeigt den unteren Teil von Fig. 1 in vergrößertem 5 Maßstab.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Dampfrohr 1 strichliert dargestellt, das einen Flansch 2 aufweist, an dem mittels Schraubverbindungen 3, 4 (siehe Fig.1) eine erfindungsgemäße Armatur befestigt ist. Diese weist ein Armaturgehäuse 7 auf, an das unten ein Düsengehäuse 8 mittels einer Mutter 9 angeschraubt ist. Ke Mutter 9 weist in ihrem oberen Teil, der mit dem Armaturgehäuse 7 zusammenwirkt, ein Linksgewinde auf, io und in ihrem unteren Teil, der mit dem Düsengehäuse 8 zusammenwirkt, ein Rechtsgewinde auf. Auf diese Weise wird durch Verdrehen der Mutter 9 das Düsengehäuse gegen das Armaturgehäuse gezogen. Um eine zuverlässig Abdichtung zu gewährleisten, ist zwischen dem Armaturgehäuse 7 und dem Düsengehäuse 8 ein Profilring 10 aus Graphit vorgesehen (siehe Fig. 2).

Im Armaturgehäuse 7 ist mittels einer Führungsbüchse 12 (siehe Fig. 1) eine Spindel 11 axial 75 verschiebbar gelagert. Zur Abdichtung ist eine Stopfbüchspackung 13 vorgesehen, die von einer Stopfbüchse 14 gegen die Führungsbüchse 12 gepreßt wird. Zu diesen Zweck sind Schraubverbindungen 15, 16 zwischen der Stopfbüchse 14 und dem Armaturgehäuse 7 vorgesehen. An der Spindel 11 ist ein Kolben 17 mittels einer Schraubverbindung 18 befestigt. Dieser Kolben 17 weist eine axiale Bohrung 19 auf, die von dem der Schraubverbindung 18 gegenüberliegenden Ende des Kolbens 17 ausgeht. Etwa in der Mitte des 20 Kolbens 17 gehen von dieser axialen Bohrung 19 radiale Bohrungen 20 nach außen. Unterhalb dieser radialen Bohrungen 20, also in Richtung zum freien Ende der axialen Bohrung 19, weist der Kolben 17 eine konische Verjüngung 21 auf. In dem dadurch zwischen dem Düsengehäuse 8 und dem Kolben 17 entstehenden Spalt ist ein geschlitztes Kolbenrohr 22 untergebracht. An dem der konischen Verjüngung 21 gegenüberliegenden Ende des geschlitzten Kolbenrohres 22 ist ein Aufspreizring 23 vorgesehen, der mit 25 einer Kegelfläche am geschlitzten Kolbenrohr 22 anliegt. Gegen die dem geschlitzten Kolbenrohr 22 gegenüberliegende Stirnseite des Aufspreizringes 23 drücken mehrere Tellerfedem 24, für die eine auf den Kolben 17 aufgeschraubte Spannmutter 25 das Widerlager bildet. Da diese Spannmutter 25 nur von unten zugänglich ist, ist es zweckmäßig, für die Betätigung axial verlaufende Bohrungen 26 (siehe Fig. 2) vorzusehen. Das Düsengehäuse 8 ist durch einen Deckel 27 verschlossen, wobei zwischen dem Düsenge-30 häuse 8 und dem Deckel 27 zur Abdichtung ein Profilring 28 (siehe Fig. 2) aus Graphit eingelegt ist.

In der Höhe des geschlitzten Kolbenrohres 22 sind mehrere Ausnehmungen 29 im Düsengehäuse 8 vorgesehen. In Hg. 1 ist nur eine Ausnehmung 29 zu sehen; tatsächlich sind - axial und radial versetzt - im allgemeinen mehrere derartige Ausnehmungen (z.B. 9) vorgesehen. In diese Ausnehmungen 29 sind Düsen 30 (siehe Fig. 2) eingesetzt. Zusätzlich ist noch eine weitere Ausnehmung 31 (siehe Fig. 1) mit einer Düse 35 32 (siehe Fig. 2) vorgesehen, die vom geschlitzten Kolbenrohr 22 nicht abgedeckt wird. Damit die anderen Ausnehmungen 29 zuverlässig vom geschlitzten Kolbenrohr abgedeckt werden, ist im Kolben 17 ein Zylinderstift 33 befestigt, der in den Schlitz 34 des geschlitzten Kolbenrohres 22 ragt. Am oberen Ende des Armaturgehäuses 7, d.h. an dem dem Düsengehäuse 8 gegenüberliegenden Ende, ist eine Schlagmutter 35 (siehe Fig.1) vorgesehen, mit deren Hilfe eine übliche Betätigungsvorrichtung am Armaturgehäuse 7 40 befestigt werden kann.

Die Armatur funktioniert folgenderweise: Wenn die Spindel 11 - wie dies in den Rguren dargestellt ist -ganz in die Armatur eingeschoben ist, kann das Wasser vom Wassereinlaß 5 nur durch das hohle Armaturgehäuse 7 bis zum Düsengehäuse 8 gelangen. Da der Kolben 17 - bis auf die notwendige Toleranz - genau in das Düsengehäuse 8 paßt, kann das Wasser nicht in die radialen Bohrungen 20 eindringen. Zur 45 Verbesserung der Abdichtung ist es günstig, wenn sich der Kolben 17 - wie in den Figuren dargesteilt -konisch verbreitert, sodaß er zusätzlich mit einer Kegelfläche am Rand des Düsengehäuses 8 anliegt in dieser Stellung wird sich die Armatur befinden, wenn die Anlage hochgefahren wird, wenn sich also zunächst relativ kühler Dampf im Dampfrohr 1 befindet, der dann von immer heißerem Dampf gefolgt wird. Da die Düse 32 mit dem Inneren des Düsengehäuses 8 ständig in Verbindung steht, kann eventuell im 50 Düsengehäuse 8 vorhandenes Kondenswasser verdampfen und durch die Düse 32 in das Dampfrohr 1 strömen. Damit kann im Düsengehäuse 8 kein störender Überdruck entstehen. Erreicht nun der Dampf eine kritische Temperatur, sodaß er gekühlt werden muß, wird die Spindel 11 nach oben gezogen. Dadurch bewegt sich gleichzeitig der Kolben 17 nach oben, sodaß zunächst die oberste radiale Bohrung 20, in weiterer Folge auch die übrigen radialen Bohrungen 20, freigegeben werden. Dadurch kann das Wasser 55 über die radialen Bohrungen 20 und die axiale Bohrung 19 in das Innere des Düsengehäuses 8 gelangen. Wenn die Spindel 11 und der Kolben 17 nur geringfügig angehoben werden, sind alle Düsen 30 noch durch das geschlitzte Kolbenrohr 22 abgedeckt. Da das geschlitzte Kolbenrohr 22 mittels der Tellerfedern 24 und des Aufspreizringes 23 fest gegen das Düsengehäuse 8 gepreßt wird, kann das Wasser nicht zu den Düsen 3

Claims (4)

1. AT 400 616 B 30 gelangen. Damit ist zunächst nur die unterste Düse 32 in Betrieb. Wird die Spindel 11 und damit der Kolben 17 noch weiter angehoben, werden der Reihe nach von unten nach oben die Düsen 30 vom geschlitzten Kolbenrohr 22 freigegeben, sodaß durch mehrere Düsen 30, 32 Wasser in das Dampfrohr 1 eingespritzt werden kann. Da die restlichen Düsen 30 durch das geschlitzte Kolbenrohr 22 zuverlässig abgedichtet werden, ist es auf diese Weise möglich, genau mit der gewünschten Anzahl an Düsen 32, 30 Wasser einzuspritzen; dadurch wird eine sehr feinfühlige Regelung möglich. Wäre diese zuverlässig Abdichtung - wie beim Stand der Technik - nicht gegeben, so würden auch bei nur geringfügig angehobenem Kolben 17 alle Düsen 30, 32 zumindest in geringem Ausmaß Wasser versprühen, wodurch eine Regelung wesentlich erschwert wäre. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Kühlung von Heißdampf durch Einspritzung von Wasser, wobei die Vorrichtung einen Wassereinlaß und mehrere Wasserauslässe aufweist und wobei die Wasserauslässe in einem hohlzylindrischen Gehäuse angeordnet sind, in dem ein Kolben zur selektiven Freigabe bzw. zum selektiven Verschließen der Wasserauslässe verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) von einem längsgeschlitzten, ständig radial nach außen vorgespannten Kolbenrohr (22) umgeben ist, das gegen das hohlzylindrische Gehäuse (8) anliegt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenrohr (22) mit einem axialen Ende an einer konischen Verjüngung (21) des Kolbens (17) anliegt, daß am anderen axialen Ende des Kolbenrohres (22) ein Aufspreizring (23) vorgesehen ist, der mit einer Kegelfläche am Kolbenrohr (22) anliegt, und daß der Aufspreizring (23) axial in Richtung zum Kolbenrohr (22) vorgespannt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorspannung des Aufspreizringes (23) zumindest eine Tellerfeder (24) vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (17) ein Zylinderstift (33) fest angebracht ist, der in den Schlitz (34) des Kolbenrohres (22) ragt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4