DE19917246C2 - Dampfumformventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dampfumformventil, mit einem einen Dampfeinlaß, einen Kühlwassereinlaß und einen Dampfauslaß aufweisenden Gehäuse, in dem ein Drosselkörper mit koaxialem Lochdrosselkorb axial verstellbar lagert und mit seinem Lochdrosselkorb in einen in einem Entspannungsraum feststehend angeordneten Lochzylinder einfaßt und Lochdrosselkorb und Lochzylinder mit einer Dampf-Wasserzuführung verbunden sind, wobei in den Drosselkörper eine Treibdampfdüse integriert ist, mit der das Kühlwasser mit Dampf in einem oder mehreren Hilfsdampf-Teilströmen angereichert wird und dann das Kühlwasser mit dem Dampf in einen sich an die Treibdampfdüse im Lochdrosselkorb anschließenden Zerstäuberraum eintritt, und wobei zur Hilfsdampfzuführung im Drosselkörper ein oder mehrere von außen schräg nach oben zur Treibdampfdüse hin geführte Kanäle vorgesehen sind.

Ein derartiges Dampfumformventil ist aus der DE 37 20 918 C1 bekannt. Dieses weist in einem Gehäuse einen Dampfeinlaß, einen Kühlwassereinlaß und einen Dampfauslaß auf. In dem Gehäuse 1 ist ein Drosselkörper mit koaxialem Lochdrosselkorb axial verstellbar gelagert und mit seinem Lochdrosselkorb in einen in einem Entspannungsraum feststehend angeordneten Lochzylinder eingefaßt. Der Lochdrosselkorb und Lochzylinder sind mit einer Dampf-Wasserzuführung verbunden, wobei in den Drosselkörper eine Treibdampfdüse integriert ist, mit der das Kühlwasser mit Dampf in mehreren Hilfsdampf-Teilströmen angereichert wird, wonach das Kühlwasser mit dem Dampf in einen sich an die Treibdampfdüse im Lochdrosselkorb anschließenden Zerstäuberraum eintritt.

Weiterhin ist aus der DE 88 16 986 O1 ein Dampfumformventil bekannt, wobei eine Treibdampfdüse und ein Kühlwasserkanal nahe beieinander münden und sich die Austrittsrichtungen von Dampf und Wasser im Mündungsbereich kreuzen. Außerdem sind in einer Variante mehrere einen Dampfteilstrom abgebende Öffnungen über den Umfang verteilt angeordnet, wobei jede einzelne Treibdampfdüse genau einem Kühlwasserkanal zugeordnet ist; eine Ringdüsenanordnung ist nicht geoffenbart.

Weiterhin ist ein Dampfumformventil aus der EP 0 685 054 B1 bekannt geworden und hat sich in der Praxis bewährt. Bei diesem wird zur Kühlung das Wasser direkt in den Dampf eingespritzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Dampfumformventil zu vereinfachen und damit eine günstige, einen Thermoschock vermeidende Dampfreduzierung zu erbringen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kanäle in einem von Treibdampfdüse und Drosselkörper gebildeten Ringraum mit untenendiger, im Zerstäuberraum austretender Ringdüse als Dampfdüse einmünden und in der von Treibdampfdüse und Drosselkörper gebildeten Dampfdüse zerstäuberraumseitig Wasserdüsen einmünden, wobei beide Düsen schräg aufeinander zu gerichtet sind.

Die sich daran anschließenden Unteransprüche beinhalten Gestaltungsmerkmale, welche vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.

Das erfindungsgemäße Dampfumformventil hat im Drosselkörper eine integrierte Treibdampfdüse, mit der das Wasser vor der eigentlichen Kühlung im Ventil mit Dampf angereichert wird und dabei eine Vorzerstäubung des Kühlwassers mit einem Hilfsdampf­ teilstrom erfolgt. Das Kühlwasser wird durch ein Wasserrohr der Treibdampfdüse zugeführt, die einen Zerstäuber mit Wasser- und Dampfkanälen bildet.

Bei den herkömmlichen Dampfumformventilen wird das Kühlwasser direkt eingespritzt, welches dann mit einer Temperatur von größtenteils 100° bis 120° auf die Wandungen des zum Teil 200° bis 300° heißen Lochkorb des eigentlichen Dampfreduzierventiles prallt. Durch dieses Ventil wird meistens überhitzter Heißdampf mit einer Temperatur von bis zu 550° geleitet und das auf­ prallende Kühlwasser führt dann ab und zu oder auch häufiger zu Materialermüdungen aufgrund der dauernden Wärmespannungen und dadurch zu Materialschädigungen am Lochkorb bis hin zum Abreißen des Drosselkörpers.

Die erfindungsgemäße Bauart mit der integrierten Treibdampfdüse hat diesen Nachteil nicht in diesem Maße, da das Wasser von ca. 120° schon durch den überhitzten Dampf vorgemischt wird, sich dadurch dann eine wesentlich höhere Temperatur des Kühlmediums einstellt, wenn es danach auf die Metallflächen des Drossel­ körpers und des Lochdrosselkorbes trifft. Dadurch wird die Gefahr der Wärmespannungsermüdung, des sogenannten Thermo­ schockes reduziert, d. h. die Neigung zum Thermoschock oder der Thermoschock wird verringert und gleichzeitig ist für eine gute Zerstäubung nur ein relativ geringer Wasserdruck bzw. Wasser­ überdruck in der Zuleitung notwendig, da die eigentliche Zerstäubung mittels des Hochgeschwindigkeitsdampfes erfolgt. Im Überdruckbereich des Ventiles, also im Hochdruckbereich wird eine Teilmenge an Heißdampf für die Vorzerstäubung abgegriffen.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dampfumformventil in der Schließstellung des Drosselkörpers;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teiles des Drosselkörpers mit Lochdrosselkorb und in dem Drosselkörper integrierter Treibdampfdüse, in der Ventil-Schließstellung;

Fig. 3 einen Längsschnitt in vergrößerter Darstellung einer Hälfte des Drosselkörpers mit Lochdrosselkorb und der von einem Zerstäuber gebildeten Treibdampfdüse.

Das Dampfumformventil weist ein Gehäuse (4) mit einem Dampf­ einlaß (1), einen Kühlwassereinlaß (2) und einen Dampfauslaß (3) auf.

In dem Gehäuse (4) ist ein Drosselkörper (5) mit koaxialem Lochdrosselkorb (6) axial verstellbar gelagert; der Drossel­ körper (5) faßt mit seinem Lochdrosselkorb (6) in einen in einem Entspannungsraum (7) feststehend angeordneten Lochzylinder (8) ein. Der Lochdrosselkorb (6) und der Lochzylinder (8) sind mit einer Dampf-Wasserzuführung verbunden.

In den Drosselkörper (5) ist eine Treibdampfdüse (9) integriert, mit der das Kühlwasser (W) mit Dampf (D) in einem oder mehreren Hilfsdampf-Teilströmen (D1) angereichert wird und dann das Kühlwasser (W) mit dem Dampf (D) in einen sich an die Treib­ dampfdüse (9) in Lochdrosselkorb (6) anschließenden Zerstäuber­ raum (10) eintritt.

Die Treibdampfdüse (9) ist von einem in den Drosselkörper (5) eingesetzten Zerstäuber (9) gebildet, in und durch den ein mit dem Kühlwassereinlaß (2) verbundenes Wasserrohr (11) geführt ist und der mit Wasser-Durchflußkanälen (12) ausgestaltet und um den im Drosselkörper (5) verlaufende Zuführ- und Austrittskanälen (13, 14) für den/die Hilfsdampfströme (D1) angeordnet sind.

Der Zerstäuber (9) ist als Buchse ausgeführt und von unten her in den Drosselkörper (5) und zwar einen zylindrischen Raum (15) eingeschraubt.

Im Zerstäuber (9) sind parallel zum Wasserrohr (11) verlaufende Wasser-Durchflußkanäle (12) ausgenommen, die von oben her auf der größten Länge des Zerstäubers (9) verlaufen und die zum Zerstäuberraum (10) hin schräg nach unten und außen gerichtete Wasserdüsen (12a) für austretende Wasserströme (W1) haben.

Zur Hilfsdampfzuführung sind im Drosselkörper (5) ein oder mehrere von außen schräg nach oben zum Zerstäuber (9) hin geführte Kanäle (13) vorgesehen, die in einem vom Zerstäuber (9) und Drosselkörper (5) gebildeten Ringraum (14) einmünden.

Der Ringraum (14) ist von mantelseitigen Aussparungen des Drosselkörpers (5) und des Zerstäubers (9) gebildet, nimmt einen Teil der Buchsenhöhe des Zerstäubers (9) ein und endet untenseitig in einer zum Zerstäuberraum (10) austretenden und auf das Wasserrohr (11) schräg zugerichteten Ringdüse als Dampf­ düse (14a).

Die schräge Dampfdüse (14a) und die schrägen Wasserdüsen (12a) bewirken ein sich überkreuzendes Zusammentreffen von Wasser (W) und Dampf (D), wodurch eine gute Vermischung entsteht.

Dabei ist es bevorzugt, daß die Wasserdüsen (12a) in die ringförmige Dampfdüse (14a) in deren unteren Austrittsende einmünden.

Der im Drosselkörper (5) eingenommene Zylinderraum (15) bildet oberhalb des Zerstäubers (9) eine Kühlwasser-Umlenkung (15a); in den Zylinderraum (15) ragt das Wasserrohr (11) hinein und sein oberes Austrittsende (11a) liegt mit Abstand zum oberen geschlossenen Stirnende des Zylinderraumes (15), so daß das aus dem Wasserrohr (11) nach oben austretende Kühlwasser (W) nach unten zu den Wasser-Durchflußkanälen (12) umgelenkt wird.

Die Schließkante (SK) - Schließsitz - zwischen Drosselkörper (5) und Lochdrosselkorb (6) bildet einen Zuführspalt für die zum Dampf-Zuführkanal (13) strömenden ersten Dampf-Teilströme (D1) und im Lochdrosselkorb (6) sind im Abstand unterhalb des Dampf- Zuführkanales (13) Löcher (16) für mindestens einen zweiten Hilfsdampf-Teilstrom ausgenommen.

Das Wasserrohr (11) erstreckt sich vom Kühlwassereinlaß (2) aus nach oben durch den Lochzylinder (8) und Lochdrosselkorb (6) hindurch und steht koaxial zur Ventilstange (17) des Drossel­ körpers (5).

Der Drosselkörper (5) wird mit Abstand von einem Lochkorb (18) umgeben, durch der der vom Dampfeinlaß (1) kommende Dampf (D) strömt.

Der topfförmige Lochzylinder (8) hat mantelseitige und topf­ bodenseitig Austrittsöffnungen (19) für den im den Ent­ spannungsraum (7) eintretenden, im Druck und in der Temperatur reduzierten Dampf (RD), der dann durch eine Lochplatte (20) des Gehäuses (4) in den Dampfauslaß (3) strömt.

Fig. 1 zeigt den Drosselkörper (5) in der Schließstellung, in dem dieser mit seiner umlaufenden Schließkante (SK) an der umlaufenden Schließkante (SK) des Lochzylinders (8) anliegt; es erfolgt keine Dampfreduzierung. Durch leichtes Anheben des Drosselkörpers (5) geben die beiden Schließkanten (SK) zwischen sich einen Ringspalt frei und nunmehr kann der in Lochkorb (18) anstehende vom Dampfeinlaß (1) - der Hochdruckdampfseite - kommende Dampf (D) in einem Dampfteilstrom (D1) in die Dampf­ kanäle (13) einströmen und aus der Dampfdüse (14a) ausströmen; gleichzeitig strömt aus dem Wasserrohr (11) Kühlwasser unter Umlenkung durch die Wasserkanäle (12) und aus den Wasserdüsen (12a) als Wasserstrom (W1) aus und es erfolgt eine Vorzer­ stäubung von Kühlwasser (W) im Dampf (D) und dabei eine Ver­ mischung von Wasser (W) und Dampf (D), wodurch die Temperatur des Kühlmediums (W) ansteigt. Dann erfolgt im Lochdrosselkorb (6) und Lochzylinder (8) sowie im Entspannungsraum (7) die weitere Wasser-Dampfvermischung zur Dampfreduzierung.

Der Drosselkörper (5) mit Lochdrosselkorb (6) und der topf­ förmige Lochzylinder (8) bilden das Dampfreduzierventil, welches ein- oder mehrstufig ausgebildet sein kann.

Claims (6)

1. Dampfumformventil, mit einem einen Dampfeinlaß (1), einen Kühlwassereinlaß (2) und einen Dampfauslaß (3) aufweisenden Gehäuse (4), in dem ein Drosselkörper (5) mit koa­ xialem Lochdrosselkorb (6) axial verstellbar lagert und mit seinem Lochdrosselkorb (6) in einen in einem Entspannungsraum (7) feststehend angeordneten Lochzylinder (8) einfaßt und Lochdrosselkorb (6) und Lochzylinder (8) mit einer Dampf-Wasserzuführung ver­ bunden sind, wobei in den Drosselkörper (5) eine Treibdampfdüse (9) integriert ist, mit der das Kühlwasser (W) mit Dampf (D) in einem oder mehreren Hilfsdampf-Teilströmen (D1) angereichert wird und dann das Kühlwasser (W) mit dem Dampf (D) in einen sich an die Treibdampfdüse (9) im Lochdrosselkorb (6) anschließenden Zerstäuberraum (10) ein­ tritt, und wobei zur Hilfsdampfzuführung im Drosselkörper (5) ein oder mehrere von au­ ßen schräg nach oben zur Treibdampfdüse (9) hin geführte Kanäle (13) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (13) in einem von Treibdampfdüse (9) und Dros­ selkörper (5) gebildeten Ringraum (14) mit untenendiger, im Zerstäuberraum (10) austre­ tender Ringdüse (14a) als Dampfdüse einmünden und in der von Treibdampfdüse (9) und Drosselkörper (5) gebildeten Dampfdüse (14a) zerstäuberraumseitig Wasserdüsen (12a) einmünden, wobei beide Düsen (12a, 14a) schräg aufeinander zu gerichtet sind.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdampfdüse (9) von einem in den Drosselkörper (5) eingesetzten Zerstäuber (9) gebildet ist, in und durch den pin mit dem Kühlwassereinlaß (2) verbundenes Wasserrohr (11) geführt ist und der mit Wasser-Durchflußkanälen (12) ausgestaltet und um den im Drosselkörper (5) verlaufende Zuführ- und Austrittskanäle (13, 14) für den/die Hilfsdampfströme (D1) an­ geordnet sind.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zerstäuber (9) parallel zum Wasserrohr (11) von oben nach unten verlaufende Wasser- Durchflußkanäle (12) ausgenommen sind, die zum Zerstäuberraum (10) hin schräg nach unten und außen gerichtete Wasserdüsen (12a) haben.

4. Dampfumformventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (9) buchsenförmig ausgebildet und von unten her in einen Zylinderraum (15) des Drosselkörpers (5) eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt ist und der Zylinderraum (15) oberhalb des Zerstäubers (9) eine Kühlwasser-Umlenkung (15a) bildet, in deren Be­ reich das Wasserrohr (11) mit seinem obenseitigen Wasser-Austrittsende (11a) liegt, aus dem das austretende Kühlwasser (W) zum Zerstäuber (9) umgelenkt wird und durch die Wasserkanäle (12) und Wasserdüsen (12a) zur Dampfanreicherung strömt.

5. Dampfumformventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkante (SK) zwischen Drosselkörper (5) und Lochdrosselkorb (6) einen Zuführspalt für den zum Dampf-Zuführkanal (13) strömenden ersten Dampf-Teilstrom (D1) bildet und im Lochdrosselkorb (6) im Abstand unterhalb des Dampf-Zuführkanales (13) Löcher (16) für mindestens einen zweiten Hilfsdampf-Teilstrom ausgenommen sind.

6. Dampfumformventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (11) vom Kühlwassereinlaß (2) aus nach oben durch den Lochzylinder (8) und Lochdrosselkorb (6) geführt ist und koxial zur Ventilstange (17) des Drosselkörpers (5) steht.