Druckreduzier- und Kühleinrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung von Druck und Temperatur eines gas- oder dampfförmigen Arbeitsmittels durch Zuführung eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, in eine Re duzierstation mit einer durch einen Teilstrom des Ar beitsmittels betätigten Zerstäubervorrichtung.
Bekanntgewordene Ausführungsformen haben die Einspritzstellen des Wassers oder des Kühlmittels im Ventilsitz oder in unmittelbarer Nähe desselben, in dem die Drosselung des Arbeitsmittels vor sich geht. Es sind auch Dampfkühler bekannt, die eine Ven- turidüse verwenden, um an der engsten Stelle dieser Venturidüse von aussen Wasser in den Dampfstrom einzuführen. Dabei ist die engste Stelle der Venturi- düse mit einem Ringkanal umgeben, der durch Lö cher oder Schlitze mit der Düse des Venturirohres in Verbindung steht. Durch diesen Ringkanal wird das Kühlwasser zugeführt und wird mit dem Dampf vermischt.
Es hat sich herausgestellt, dass alle die auf gezeichneten Massnahmen nicht genügen, um eine intensive Zerstäubung des Wassers bei den verschie denen Belastungen zu gewährleisten. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Wasser nicht direkt in den Dampfstrom einzuführen, sondern vorher durch einen Teilstrom des Dampfes zu zerstäuben und dieses Ge misch in den Hauptstrom des Dampfes gelangen zu lassen. Dies erfordert aber eine zweite Absperrung für die zur Zerstäubung abgezweigte Dampfmenge.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilsitz und der Zerstäubervorrich- tung ein oder mehrere Überleitungskanäle derart an geordnet sind, dass der Hauptstrom und der für die Zerstäubung des Kühlmittels benötigte Teilstrom durch das Drosselventil gemeinsam abgeschlossen werden.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass nach dem Drosselorgan des Ventils oder zwischen diesem und der.Zerstäubereinrichtung unter Ausnut zung des Druckgefälles dieser Drosselung überlei- tungskanäle derart angeordnet sind, dass der Haupt strom und der für die Zerstäubung des Wassers be nötigte Teilstrom durch den dem Drosselorgan vor geschalteten Absperrsitz des Ventils gemeinsam ab geschlossen werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einigen beispielsweisen Ausführungsformen sche matisch im Längsschnitt und Querschnitt dargestellt.
Gemäss Fig. 1 befindet sich im engsten Quer schnitt eines Venturirohres 1 eine Zerstäubervorrich- tung 2, 5. Dieser Zerstäubervorrichtung 2, 5 wird Wasser und Dampf zugeführt. Die Zuführung von Wasser erfolgt durch die Wasserleitung 3 und die Zuführung eines Teilstromes von Dampf durch eine Überleitung 4, die zur Zerstäubervorrichtung 2, 5 führt.
Es läge nun nahe, den zur Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom des Arbeitsmittels vor dem Ventil 6 durch die überleitung 4 der Zerstäu- bungsvorrichtung 2, 5 zuzuführen. Diese Massnahme bedingt aber eine zweite Absperrvorrichtung der Überleitung 4, um 'bei geschlossenem Reduzierven- til 6 auch den für die Zerstäubung des Wassers benötigten Teilstrom abzuschalten.
Solche Anordnun gen sind für den Betrieb kompliziert, erfordern meh rere Absperrorgane und deren Regler, ausserdem sind diese zu umfangreich und kostspielig. _ Um nun diese Massnahme sowohl betrieblich we sentlich zu vereinfachen, als auch in der Herstellung wesentlich zu verbilligen und wirtschaftlich zu gestal ten, wird zwischen der Zerstäubervorrichtung 2, 5 und dem Regelventil 6 eine Drosselstelle 7 vorgese hen, um durch diese Drosselstelle 7 hinter dem Ven. til 6 und vor der Zerstäubervorrichtung 2, 5 unter teilte Druckzonen b und c zu schaffen.
Durch diese Massnahme wird der für die Zerstäubung des Was sers benötigte Teilstrom aus der Druckzone b mit höherem Druck der Zerstäubervorrichtung 2, 5, die in der Druckzone c niederen Druckes liegt, zugeführt. Bei geschlossenem Regelventil 6 ist dann auch die Zuführung des für die Zerstäubung benötigten Teil stromes automatisch abgesperrt.
Es ist auch möglich, für eine sehr hohe Belastung und vor allen Dingen einen sehr hohen Abkühlungs grad des Hauptstromes in dem Venturirohr zusätz lich von aussen direkt Wasser zuzuführen, wenn die Gefahr besteht, dass man durch die Zerstäubervor- richtung 2, 5 bei maximaler Belastung nicht genügend Wasser zuführen kann. .Zu diesem Zweck ist hinter Zerstäubervorrichtung 2, 5 eine weitere ringförmige Wasserzuleitung 8 vorgesehen.
Da diese zusätzliche Wasserzuführung nur für allerhöchste Belastungen in Frage kommt, wird auch an dieser Stelle eine gute Zerstäubung des zugeführten Wassers erreicht.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, nicht nur das Ventil 6, sondern auch die Drosselstelle 7 regulierbar auszugestalten, damit man bei den ver schiedenen Belastungen gleiches Druckgefälle zwi schen den Zonen b und c erreichen kann. Man ver bindet einen Regelkegel in der Drosselstelle 7 mit dem Reduzierventil 6, so dass automatisch mit dem Drosselkegel des Ventils 6 auch die Drosselstelle 7 verändert wird.
Gemäss dem in der Fig. 2 und der- Fig. 3 dar gestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Ge häuse ein Drosselkegel 9, der eine die Zerstäuber düse 10 bildende Verlängerung hat. Der Ventilsitz 6 des Verschlussstückes mit dem Drosselkegel 9 und der Zerstäuberd'üse 10 sitzen an einer Hohlspindel 11.
Es können auch zwischen dem Ventilsitz 6 und dem Drosselkegel 9 Überleitungskanäle 12 vorgesehen werden, durch welche bei angehobenem Ventilsitz ein Teil des Hauptstromes des Arbeitsmittels der Zerstäu- berdüse 10 zugeleitet wird. Hierbei ist der den Haupt strom des Arbeitsmittels regelnde Drosselkegel 9 im Bereiche der Überleitungskanäle 12 derart ausgestal tet und angeordnet, dass der Hauptstrom des Arbeits mittels und der für die Zerstäubung des Wassers be nötigte Teilstrom beim Schliessen des Ventils gemein sam abgeschlossen werden.
Zu diesem Zweck befindet sich unterhalb des Ventilsitzes 6 eine Einschnürung. Von dieser Ein schnürung leiten die Überleitungskanäle 12 den Teil strom des Arbeitsmittels zur Zerstäuberdüse 10. Die Einschnürung erweitert sich unterhalb der überlei- tungskanäle 12 bis zum Gehäuse derart zum eigent lichen Regelkegel für den Hauptstrom, dass bei gerin gem Anheben des Ventils der Durchgang des Haupt stromes zunächst annähernd verschlossen bleibt und nur ein Teilstrom des Arbeitsmittels durch die über- leitungskanäle 12 zur Zerstäuberdüse 10 strömen kann.
Bei dem auf den Fig. 2 und 3 dargestellten Aus führungsbeispiel wird das Wasser von der Zufüh- rungsleitung 3 durch eine Axialbohrung 13 in der Spindel 11 der Zerstäuberdüse 10 zugeführt. Vor der Zerstäuberdüse 10 hat die Wasserzuführung eine von einem Ringraum gebildete Dampfkammer 14, die durch die Überleitungskanäle 12 mit der Einschnü- rung in offener Verbindung steht.
Der aus der Ein schnürung durch die Überleitungskanäle 12 in die Dampfkammer 14 geleitete Teilstrom strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Zerstäuberdüse 10 und reisst hierbei das durch die Axialbohrung 13 ge leitete Wasser mit sich fort, wobei das Wasser durch entsprechende Formgebung der Zerstäuberdüse fein- stens zerstäubt und dem Hauptstrom in dem Venturi- rohr beigemischt wird.
Es ist auch ohne weiteres möglich, auf das Ven- turirohr' zu verzichten und das durch die Zerstäuber düse feinverteilte Wasser in einer glatten Rohrleitung dem Hauptstrom zuzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dar gestellt. In dieser Figur ist ein Reduzierventil gezeigt, welches die Druckreduzierung durch einzelne Stufen durchführt. Solche Ventile werden dann verwendet, wenn es sich um sehr hohe Druckdifferenzen handelt, so dass die ganze Druckdifferenz in einzelne Teil drücke aufgeteilt wird. In Fig. 4 bedeutet 6 wieder den abschliessenden Ventilsitz, während der Regel kegel 9 der Fig. 3 in Drosselscheiben 17 aufgeteilt ist. Diese Drosselscheiben teilen den Dampfstrom in gestaffelte Druckräume auf, und zwar die Druck räume<I>d, e, f, g, h.</I> Es ist einleuchtend, dass in der Kammer d ein ganz wesentlich höherer Druck herrscht, als in der Kammer h.
Diese Eigenart wird dazu benutzt, um den Teilstrom zur Zerstäubung von Einspritzwasser einer der ersten Kammern zu ent nehmen und durch den Zuführungskanal 4 der eigentlichen Zerstäubervorrichtung 18 zuzuführen.
Diese Zerstäubervorrichtung 18 entspricht unge fähr der Zerstäubervorrichtung 2, 5 der Fig. 1 und wird in einen venturiförmigen Austritt des Ventils eingebaut. Die Dampfzuführung zu der Zerstäuber vorrichtung kann auch durch eine Bohrung der Spin del, z. B. aus der Kammer<I>d</I> zur Kammer<I>h</I> geführt werden, während das Wasser von der entgegengesetz ten Seite durch die Spindelbohrung entgegengesetzt zugeführt wird, ähnlich wie bei der Fig. 2.
Pressure reducing and cooling device for regulating pressure and temperature of a gaseous or vaporous working medium The invention relates to a device for regulating the pressure and temperature of a gaseous or vaporous working medium by supplying a coolant, for example water, in a reducing station with a through a partial flow of the Ar beitsmittel operated atomizer device.
Embodiments that have become known have the injection points of the water or the coolant in the valve seat or in the immediate vicinity of the same, in which the throttling of the working medium takes place. Steam coolers are also known which use a venturi nozzle in order to introduce water from the outside into the steam flow at the narrowest point of this venturi nozzle. The narrowest point of the Venturi nozzle is surrounded by an annular channel that is connected to the nozzle of the Venturi tube through holes or slots. The cooling water is fed through this ring channel and mixed with the steam.
It has been found that all of the measures recorded are not sufficient to ensure intensive atomization of the water under the various loads. It has also already been proposed not to introduce the water directly into the steam stream, but rather to atomize it beforehand through a partial stream of the steam and to allow this mixture to enter the main stream of the steam. However, this requires a second shut-off for the amount of steam diverted for atomization.
The invention is characterized in that one or more transfer channels are arranged between the valve seat and the atomizer device in such a way that the main flow and the partial flow required for atomizing the coolant are closed together by the throttle valve.
This can be achieved by arranging transfer channels downstream of the throttle element of the valve or between it and the atomizing device, taking advantage of the pressure gradient of this throttling, in such a way that the main flow and the partial flow required for atomizing the water pass through the Throttle body are closed together from before the shut-off seat of the valve.
The subject of the invention is shown in the drawing in a few exemplary embodiments cal cally in longitudinal section and cross section.
According to FIG. 1, an atomizer device 2, 5 is located in the narrowest cross-section of a Venturi tube 1. This atomizer device 2, 5 is supplied with water and steam. Water is fed in through the water line 3 and a partial stream of steam is fed in through a transfer line 4 which leads to the atomizer device 2, 5.
It would now be obvious to feed the partial flow of the working medium required for atomizing the water upstream of the valve 6 through the transfer line 4 to the atomizing device 2, 5. However, this measure requires a second shut-off device of the transfer line 4 in order to also switch off the partial flow required for the atomization of the water when the reducing valve 6 is closed.
Such Anordnun conditions are complicated to operate, require several shut-off devices and their regulator, and they are too extensive and expensive. _ In order to significantly simplify this measure in operational terms and also to make it significantly cheaper and economical to manufacture, a throttle point 7 is provided between the atomizer device 2, 5 and the control valve 6 to pass through this throttle point 7 behind the Ven. til 6 and in front of the atomizer device 2, 5 to create divided pressure zones b and c.
As a result of this measure, the partial flow required for the atomization of the water from the pressure zone b is supplied at a higher pressure to the atomizing device 2, 5, which is in the lower pressure zone c. When the control valve 6 is closed, the supply of the partial flow required for atomization is then automatically shut off.
It is also possible, for a very high load and, above all, a very high degree of cooling of the main flow in the Venturi tube, to add water directly from the outside if there is a risk of the atomizer device 2, 5 at maximum load cannot supply enough water. For this purpose, a further annular water supply line 8 is provided behind the atomizer device 2, 5.
Since this additional water supply is only suitable for extremely high loads, good atomization of the supplied water is also achieved at this point.
It has been found to be advantageous to configure not only the valve 6, but also the throttle point 7 to be adjustable, so that the same pressure gradient between zones b and c can be achieved with the different loads. A control cone in the throttle point 7 is connected to the reducing valve 6, so that the throttle point 7 is automatically changed with the throttle cone of the valve 6.
According to the embodiment provided in FIGS. 2 and 3, there is a throttle cone 9 in the Ge housing, which has an extension forming the atomizer nozzle 10. The valve seat 6 of the closure piece with the throttle cone 9 and the atomizer nozzle 10 sit on a hollow spindle 11.
Transfer channels 12 can also be provided between the valve seat 6 and the throttle cone 9, through which a part of the main flow of the working medium is fed to the atomizing nozzle 10 when the valve seat is raised. Here, the main flow of the working fluid regulating throttle cone 9 in the area of the transfer channels 12 is configured and arranged in such a way that the main flow of the working medium and the partial flow required for atomizing the water be completed when the valve is closed.
For this purpose, there is a constriction below the valve seat 6. From this constriction, the transfer channels 12 conduct the partial flow of the working medium to the atomizer nozzle 10. The constriction widens below the transfer ducts 12 to the housing in such a way that the main flow becomes the actual control cone for the valve flow initially remains approximately closed and only a partial flow of the working medium can flow through the transfer channels 12 to the atomizer nozzle 10.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the water is fed from the feed line 3 through an axial bore 13 in the spindle 11 to the atomizer nozzle 10. In front of the atomizer nozzle 10, the water supply has a steam chamber 14 formed by an annular space which is in open connection with the constriction through the transfer channels 12.
The partial flow directed from the constriction through the transfer channels 12 into the steam chamber 14 flows at high speed through the atomizer nozzle 10 and thereby carries away the water passed through the axial bore 13, with the water being extremely finely atomized by appropriate shaping of the atomizer nozzle and is added to the main flow in the venturi tube.
It is also easily possible to do without the venturi tube and to feed the water, which has been finely divided by the atomizer nozzle, into the main flow in a smooth pipe.
Another embodiment is shown in Fig. 4 represents. In this figure, a reducing valve is shown, which carries out the pressure reduction through individual stages. Such valves are used when the pressure differences are very high, so that the entire pressure difference is divided into individual partial pressures. In Fig. 4, 6 again means the final valve seat, while the rule cone 9 of FIG. 3 is divided into throttle discs 17. These baffles divide the steam flow into staggered pressure chambers, namely the pressure chambers <I> d, e, f, g, h. </I> It is evident that the pressure in chamber d is much higher than in the chamber h.
This peculiarity is used to take the partial flow for the atomization of injection water from one of the first chambers and to feed it through the supply channel 4 of the actual atomizer device 18.
This atomizer device 18 corresponds to the atomizer device 2, 5 of FIG. 1 and is installed in a venturi-shaped outlet of the valve. The steam supply to the atomizer device can also del through a bore of the spin, for. B. from the chamber <I> d </I> to the chamber <I> h </I>, while the water is supplied from the opposite side through the spindle bore in the opposite direction, similar to FIG. 2.