DE1191646B - Reduzierventil zur geraeusch- und vibrations-armen Reduzierung von Dampf oder Gas - Google Patents

Description

• Reduzierventil zur geräusch- und vibrationsarmen Reduzierung von Dampf oder Gas Die Erfindung bezieht sich auf ein Gas- oder Dampfdruckreduzierventil, dessen sich an die Drosselstelle anschließender Austrittskrümmer sich mit völlig glatten Wänden ohne Vorhandensein von Strömungswiderständen und mit stetiger sowie gleichsinniger Krümmung kontinuierlich erweitert und bei dem der Gas- oder Dampfstrom die Drosselstelle als gebündelter Freistrahl in Achsrichtung derselben verläßt.
• Es sind Ventile bekannt, bei denen der Abströmraum in dieser Weise gestaltet ist. Ein von der Drosselstelle ausgehender gebündelter Freistrahl trifft aber bei den bekannten Ventilen ungeregelt auf die Wandungen des Abströmraumes auf, so daß durch den Aufprall starke Geräusche und Vibrationen entstehen, da Freistrahlen hoher Geschwindigkeit auftreten.
• In den üblichen Drosselorganen wird der zu reduzierende Dampf beim Durchgang durch eine Verengung mit nachfolgendem Expansionsraum entspannt. Bei diesem Reduziervorgang entstehen Geräusche und Vibrationen, die mit wachsendem Durchsatz und wachsendem Druckgefälle erheblich ansteigen können und des öfteren nicht nur zu stärkster akustischer Belästigung, sondern auch zur Zerstörung des Ventils, nachgeschalteter Einbauten und von Rohrleitungen geführt haben. Als Abhilfe wurde bei hohem Druckgefälle eine Aufteilung in Stufen mit kritischem oder fast kritischem Druckgefälle vorgenommen. Die Stufen werden teilweise durch andere Drosselorgane als Ventile wie z. B. Lochzylinder, Blenden, Siebe oder Lochplatten, die auch eine gleichrichtende Wirkung haben können, gebildet. Weiterhin wurde versucht, durch Doppelsitzventile mit gegeneinandergerichteten Dampfstrahlen eine Verminderung der Geräusche und Vibrationen zu erreichen.
• Den oben geschilderten Ausführungen von Drosselorganen ist gemeinsam, daß Freistrahlen hoher Geschwindigkeiten auftreten, deren kinetische Energie durch Freistrahlvermischung in Wärme übergeführt wird. Die durch den ungeregelten Zerfall des Freistrahls und den Vermischungsvorgang erzeugten Druckschwankungen sind die Hauptquelle der Geräusche und Vibrationen.
• Weitere starke Geräusch- und Vibrationsquellen treten bei ungünstigem Aufprall der Freistrahlen auf die Wände des Ventils oder auf ungünstig angebrachte Einbauten auf.
• Eine weitere wichtige Störquelle stellen Hohlräume auf der Niederdruckseite des Ventils dar, die durch die obenerwähnten Einbauten geschaffen werden. In diesen Hohlräumen können sich bei ungünstigen Abmessungen Hohlraumschwingungen ausbilden. Befindet sich in der Apparatur ein schwingfähiger Teil mit einer Eigenfrequenz, die in der Nähe einer solchen Hohlraumschwingung liegt, so kann die Apparatur sehr schnell zerstört werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bei bekannten Druckreduzierventilen noch auftretenden Geräusche und Vibrationen zu verhindern, um schädliche Einwirkungen auf das Bedienungspersonal und auch Zerstörungen an den Ventilen selbst sowie an den mit ihnen verbundenen Einrichtungen und Anlagenteilen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur geräusch- und vibrationsarmen Auflösung des Freistrahles im Krümmer ein an sich bekannter Krümmer der oben beschriebenen Form dient, bei dem der Freistrahl unter einem flachen Winkel in einem bestimmten Abstand von der Mitte des Drosselaustritts auf die konkave Wand des Krümmers auftritt. Der Freistrahl wird an der konkaven Wandung des Krümmers so gefaßt und umgebogen, daß durch die stabilisierende Wirkung von Zentrifugalkräften ein Auseinanderfallen des Strahles weitgehend verhindert wird. Unter Bezugnahme auf die Figur, die ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung veranschaulicht, wird unter einem flachen Winkel eine Größe verstanden, bei der 90° - a < 55° ist. Der Abstand e von der Mitte des Drosselaustritts liegt erfindungsgemäß zwischen zweckmäßig bei Dabei bedeutet die Fläche F den Durchtrittsquerschnitt an der engsten Stelle des Durchtritts mit dem Durchmesser d. Durch diese Mittel wird jetzt erreicht, daß unter Vermeidung eines ungeregelten Zerfalls des in unbestimmter Weise auf die Innenwandungen des Abströmraumes aufprallenden gebündelten Freistrahles, der Freistrahl in definierter Weise an die Innenwandung des Austrittskrümmers geführt wird.
• Die Erfindung bietet besondere Vorteile bei der Druckminderung in Hochdruckanlagen mit Drücken von 150 atü und höher in der Zuleitung, einem Druckverhältnis von 6: 1 und mehr und bei Durchsätzen von 280 t/h und darüber.
• Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel legt sich der durch den Drosselquerschnitt v tretende Dampfstrom an die konkave Innenfläche f des Austrittskrümmers an. Es besteht dann kein freier Strahlrand mehr, dessen Zerfall Geräusche oder Vibrationen auslösen könnte.
• Versuche haben gezeigt, daß es einen besonders günstigen Abstand der Anlegestelle a des Dampfstromes vom Ventilsitz gibt. Dieser Abstand liegt, wie erwähnt, bei Wählt man den Abstand e zu klein, so wird der Aufprall des Strahles auf die Fläche f zu stark, und die Geräusche und Vibrationen nehmen zu. Wählt man e zu groß, so setzt die Wirkung der Zentrifugalkraftschichtung zu spät ein, der Strahl beginnt frühzeitig zu zerfallen, und die Geräusche und Vibrationen nehmen ebenfalls zu. Gleichzeitig mit der Variation von e wurde bei den Versuchen auch der Winkel a systematisch abgeändert. Es zeigte sich, daß a größer als etwa 35° sein soll, um den durch Aufprall erzeugten Lärm gering zu halten. Weiterhin kommt es darauf an, daß die gesamte Ventilbodenfläche kontinuierlich und gleichsinnig gekrümmt bleibt. Wegen der erforderlichen Krümmung ist das Ventil besonders für Durchgangsventilbauarten geeignet. Der Dampfstrom kann statt aus einem einzigen aus dem Ventilsitz austretenden Strahl gegebenenfalls auch aus mehreren Strahlen gebildet werden, die z. B. aus einer der Regelstelle unmittelbar nachgeschalteten Siebplatte austreten können.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Gas- oder Dampfdruckreduzierventil, dessen sich an die Drosselstelle anschließender Austrittskrümmer sich mit völlig glatten Wänden ohne Vorhandensein von Strömungswiderständen und mit stetiger sowie gleichsinniger Krümmung kontinuierlich erweitert und bei dem der Gas- oder Dampfstrom die Drosselstelle als gebündelter Freistrahl in Achsrichtung derselben verläßt, d a -durch gekennzeichnet,daßzurgeräusch-und vibrationsarmen Auflösung des Freistrahles im Krümmer ein an sich bekannter Krümmer dient, bei dem der Freistrahl unter einem flachen Winkel (90° -a _< 55°) in einem Abstand (e) von der Mitte des Drosselaustritts, der zwischen zweckmäßig bei liegt, auf die konkave Wand (f) des Krümmers auftrifft, wobei die Fläche (F) den Durchtrittsquerschnitt an der engsten Stelle des Durchtritts mit dem Durchmesser (d) bedeutet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 241930, 557 586; schweizerische Patentschrift Nr. 289 790; britische Patentschrift Nr. 710 069.