DE3100639A1

DE3100639A1 - Absperr- und regelorgan eines dampfumformventiles

Info

Publication number: DE3100639A1
Application number: DE19813100639
Authority: DE
Inventors: Ekkehard 4320 Wesel-Flüren Matthes
Original assignee: C H Zikesch Maschinen und GmbH
Current assignee: C H Zikesch Maschinen und GmbH
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1982-09-02
Also published as: DE3100639C2

Description

Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventiles
Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventiles, bestehend aus einem an der Ventilspindel befestigten, gegen den Ventilsitz anpreßbaren Schließkörper und einem sich anschließenden hohlzylindrischen, mit radialen Bohrungen versehenen Drosselorgan, in dessen Innenraum Kühlwasser einspritzbar ist.
In dem Drosselorgan wird der in das Dampfumformventil einströmende, überhitzte Dampf expandiert und zusätzlich durch eingespritztes Kühlwasser abgekühlt. In den Innenraum des Drosselorganes gelangt der Dampf durch die radial in der Wand des Drosselorganes angebrachten Bohrungen, welche durch Hubbewegung des Absperr- und Regelorganes lastabhängig freigegeben werden.
Derartige Absperr- und Regelorgane sind nach dem Stande der Technik hekannt: ( DE-AS 21 23 163, DF-OS 19 51 376, DE-OS 28 30 608 ).
Weil das Drosselorgan durch die auftretenden extremen Druck- und Temperaturunterschiede sowohl mechanisch als auch thermisch sehr stark beansprucht wird, besteht es bei den bekannten Absperr-und Regelorganen aus dickwandigem und hochfestem Material.
Trotzdem kommt es beim Betrieb der so ausgeführten Dampfumformventile häufig zu Zerstörungen des Drosselorganes und daraus resultiernden Folgeschäden, die lange Ausfallzeiten und langwierige Repàraturen erfordern. Diese Schäden sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß das in den Innenraum des Drosselorganes eingespritzte und mit dem Dampf verwirbelte Kühlwasser stellenweise mit der Wand des Drosselorganes in Berührung kommt, so daß es an diesen Stellen zur Ausbildung von sehr starken Temperaturunterschieden im Wandmaterial kommt, wodurch Rißbildungen im Wandmaterial auftreten, die in Verbindung mit den mechanischen Beanspruchungen in kurzer Zeit zur Zerstörung des gesamten Drosselorganes führen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß Absperr- und Regelorgan der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die durch die extremen Druck- und Temperaturdifferenzen hervorgerufenen Mj'te riiermL'tUungs- und Mter i alversch te i (erscheinwigen am Drosselorgan weitestgehend unterdrückt werden.
Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß die Wandung des Drosselorganes aus mindestens zwei koaxial ineinander gesteckten, an einem Ende miteinander verbundenen Hohlzylindern besteht.
Mit einem derartigen Drosselorgan, dessen Wandung in zwei ocer mehr dünnwandige Hohlzylinder unterteilt ist, können wesentlich längere Standzeiten erzielt werden als mit dem bisher als Drosselorgan verwendeten dickwandigen Hohlzylinder.
Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß dünnwandigen Hohl zylinder gegenüber dickwandigen wesentlich günstigere Temperaturgradienten aufweisen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht gemäß Patentanspruch 2 vor,daß die Hohlzylinder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, durch eine entsprechende Materialauswahl das Material den jeweiligen Gelegenheiten optimal anzupassen. So kann man beispielsweise für den inneren Hohlzylinder ein besonders temperaturwechselbeständiges und korrosionsfestes Material und für den äußeren Hohl zylinder ein mechanisch besonders festes Material verwenden. Wenn für den inneren und den äußeren llohlzylinder Materialien mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen verwendet werden, so hat dies den Vorteil, daß etwa auftretende Schwingungen gedämpft werden und nicht zu Resonanzen führen.
Die aufgeführten Eigenschaften geben dem Drosselorgan und damit dem gesamten Ahsperr- und ltegelorgan eine längere Lebensdauer, so daß die Ausfall- und Reparatur zeiten erheblich reduziert werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, daß das Drosselorgan aus drei Hohlzylindern besteht, wobei der mittlere Hohlzylinder gegenüber dem inneren und dem äußeren Hohlzylinder aus weniger wärmeleitfähigem Material besteht.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schnitt durch das Ventilgehäuse mit Absperr-und Regelorgan Fig. 2 Teilansicht eines Schnittes durch ein aus drei Hohlzylindern aufgebautes Drosselorgan.
Das Absperr- und Regelorgan 1 ist mit einem Schließkegel 2 an einen ebenfalls kegelförmigen Ventilsitz 3 angepreßt. An dieses Absperr- und Regelorgan 1 schließt sich ein Drosselorgan 5 an, dessen Wandung mit Bohrungen 4 versehen ist. Dieses Drosselorgan 5 ist aus konzentrisch ineinander gesteckten Hohlzylindern 6 tnd 7 aufgebaut. Die Hohlzylinder sind an ihrem oberen Ende mit Bolzen 8 verbunden. Eine zusätzliche Befestigung erfahren dfe l-ohlzylinder dadurch, daß der ohere Rand 9 des inneren hohlzylinders 7 einen größeren Druchmesser hat als der übrige Hohlzylinder und mit dieser Schulter auf einer Aussparung 1o im äußeren Hohlzylinder 6 aufliegt. In das Drosselorgan 5 münden Kanäle 11, die das Drosselorgan 5 mit einem Kühlwasserkanal 12 in der Spindel 13 verbinden. Im Dampfeinlaß 14 steht der überhitzte Dampf, der, nachdem das Absperr- und Regelorgan 1 vom Ventilsitz 3 durch eine nicht gezeigte Vorrichtung abgehoben wurde, durch die Bohrungen 4 in das Drosselorgan 5 eindringen kann. In diesem Drosselorgan 5 trifft der Dampf mit Kühlwasser zusammen, das durch den Kühlwasserkanal 12 der Spindel 13 und die Kanäle 11 von außen in das Drosselorgan 5 eingeleitet wird.
Der Dampf kühlt sich ab, wird expandiert und durch den Dampfauslaß 15 abgeleitet. Da das Kühlwasser und der abgekühlte Dampf mit der Wand des inneren Zylinders 7 in Berührung kommt, während der äußere Zylinder 6 mit dem überhitzten Dampf aus dem Dampfeinlaß 14 belegt ist, tritt zwischen Außenseite und Innenseite des Drosselorganes 5 ein steiler Temperaturgradient auf, der bei einem nur aus einer Schicht bestehenden, dickwandige Drosselorgan 5 zu erheblichen mechanischen Spannungen führen würde. So kann sich bei dem erfindungsgemäßen Drosselorgan der äußere llohlzylinder 6 weiter ausdehnen als der innere Hohlzylinder 7, und die mechanischen Spannungen werden weitgehend vermieden.
Ferner treten durch die Verwirbelung des Kühlwasser- Dampf-Gemisches an der Innenwand lokale Temperaturunterschiede auf. Um die daraus resultierende Oberflächenbeanspruchung der Innenwand des Hohlzylinders 7 gering zu halten, Kann dieser Hohlzylinder 7 aus einem gegen diese Beanspruchungen besonders widerstandsfähige Material angefertigt sein, während der äußere Hohl-2ylinder 6 aus einem gegen mechanische Belastung widerstandsfähigen Material besteht.
Die Bauweise des Drosselorganes 5 läßt sich.dahingehend erweitern, däß zum Zweck der Verhinderung von mechanischen Spannungen, die durch den vorhandenen Temperaturgradienten auftreten, mehr als zwei konzentrisch ineinander gesteckte Hohlzylinder 6, 7, 16 benutzt werden. Diese Bauweise ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei kann der Hohlzylinder 16 z.B. aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen, so daß der äußere Hohlzylinder 6 nur von der Temperatur des überhitzten Dampfes, der aus dem Dampfeinlaß 14 auf den Hohl2ylinder 6 trifft, in Mitleidenschaft gezogen wird, während der innere Hohlzylinder 7 nur die Temperatur des Kühlwasser- Dampf- Gemisches merkt.
- Ansprüche - B e z u g s z e i c h e n 1 i s t e 1 = Absperr- und Regelorgan 2 = Schließkegel 3 = Ventilsitz 4 = Bohrungen 5 = Drosselorgan 6 = äußerer llohlzylinder 7 = innerer Hohlzylinder 8 = Bolzen 9 = oberer Rand des inneren Hohlzylinders ( Schulter ) 10 = Aussparung 11 = Kanäle 12 = Kühlwasserkanal 13 = Spindel 14 = Dampfeinlaß 15 = Dampfauslaß 16 = mittlerer Hohlzylinder Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Absperr- und Regelorgan eines Dampfumformventiles, bestehend aus einem an der Ventilspindel befestigten, gegen den Ventilsitz anpreßbaren Schließkörper und einem sich anschließenden, hohlzylindrischen, mit radialen Bohrungen versehenen Drosselorgan, in dessen Innenraum Kühlwasser einspritzbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wandung des Drosselorganes aus mindestens zwei koaxial ineinander gesteckten, an einem Ende miteinander verbundenen Hohlzylindern ( 6, 7 ) besteht.
2. Absperr- und Regelorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder ( 6, 7 ) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
3. Absperr- und Regelorgan nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan ( 5 ) aus drei Hohlzylindern ( 6, 7, 16 ) besteht, wobei der mittlere Hohlzylinder ( 16 ) gegenüber dem äußeren Hohlzylinder ( 6 ) und dem inneren Hohlzylinder ( 7 ) aus weniger wärmeleitfähigem Material besteht.