Sicherheitsüberströmventil

Abstract

 Das Sicherheitsüberströmventil für Dampf enthält einen von un­ten angeströmten Absperrkegel (7), an dem auf der Unterseite ein Lochkegel (9) und auf der Oberseite ein Lochkorb (12) befe­stigt sind. Der Lochkorb (12) umschließt dichtend ein Führungs­stück (15), das mit einer Spritzwasserzuführung verbunden ist (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsüberströmventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

[0002] In konventionellen Kraftwerken wird neuerdings als Verbindung vom Überhitzeraustritt am Hochdruckteil des Dampferzeugers und dem Zwischenüberhitzereintritt eine Überströmstation eingesetzt, die gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung dienen soll. Diese Überströmstation hat mehrere Aufgaben zu erfüllen. So ist der Dampfdruck von der Hochdruckschiene zur Mitteldruck­schiene der Kesselanlage geregelt zu reduzieren. Dieser teilentspannte Dampf ist auf die Temperatur am Zwischenüberhit­zereintritt abzukühlen. Schließlich ist ein Überschreiten des Kesselkonzessionsdruckes zu verhindern.

[0003] Es sind sogenannte Dampfumformventile bekannt (DE-PS 19 45 035, DE-PS 25 44 970), die zur Druck- und Temperaturreduzierung von Dampf dienen. Diese Dampfumformventile weisen einen als Parabol- oder Lochkegel ausgebildetes Drosselorgan für den Dampf auf. Gleichzeitig ist eine Spritzwasserleitung vorgesehen, die mit in mehreren Ebenen übereinander angeord­neten Einspritzbohrungen verbunden ist. Dabei sind das Drosselorgan und die Einspritzbohrungen so miteinander funktionell verknüpft, daß der durch die jeweilige Stellung des Drosselorgans freigegebene Querschnitt der Einspritzbohrungen dem freigegebenen Dampfregelquerschnitt angepaßt ist. Bei den bekannten Dampfumformventilen erfolgt die Spritzwasserzuführung von unten und innerhalb eines engen Raumes, in dem außerdem ho­he Dampfgeschwindigkeiten herrschen. Wegen dieser Enge des Raumes ist die für die Verdampfung zur Verfügung stehende Ober­fläche gering. Außerdem lassen die hohen Dampfgeschwindigkeiten kein Durchdringen der Wasserteilchen bis zur Mitte des Dampf­strahles zu.

[0004] Die bekannten Dampfumformventile weisen keinen von unten mit Druck beaufschlagten Absperrkegel auf, wie er grundsätzlich bei Sicherheitsventilen verlangt und eingesetzt wird. Wegen des von unten zugeführten Spritzwassers sind daher die bekannten Dampfumformventile nicht ohne weiteres mit einer Sicherheits­einrichtung zu versehen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsüber­strömventil der gattungsgemäßen Art derart zu gestalten, daß gleichzeitig eine Druck- und Temperaturreduzierung möglich ist, wobei das Spritzwasser in bestmöglicher Weise in den Dampfstrom einzubringen ist.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sicherheitsüber­strömventil durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­spruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsüberströmventil erfolgt die Spritzwasserzuführung von oben, so daß die Anordnung eines von unten mit Druck beaufschlagten Absperrkegels möglich wird. Damit kann das Ventil die Funktion einer Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einer Druck- und Temperaturreduzierung erfül­len. Die Einspritzung des Wassers erfolgt in der Weise, daß eine große Oberfläche bereitgestellt wird, über die das Wasser in den Strom des erst teilweise entspannten Dampfes eindringt. Dadurch findet eine gleichmäßige Verdampfung des Wassers statt. Bei geringer Dampfmenge und nur wenig angehobenem Absperrkegel wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 3 das Spritz­wasser in die Nähe des Ventilsitzes zugeführt.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung, wobei in der linken Bildhälfte die geschlossene und in der rechten Bildhälfte die offene Ventilstellung gezeigt ist,

Fig. 2 die Abwicklung des Lochkegels,

Fig. 3 die Abwicklung des Lochkorbes und

Fig. 4 den Schnitt IV - IV nach Fig. 3 bzw. die Einzelheit Z nach Fig. 1.

[0009] Das Sicherheitsüberströmventil ist in der Dampfleitung des Hochdruckteiles einer Kesselanlage angeordnet. Es enthält ein Gehäuse 1, das durch einen mit Hilfe von Schrauben 2 befe­stigten Deckel 3 geschlossen ist. Das Gehäuse 1 weist einen Dampfeintrittsstutzen 4 und einen Dampfaustrittsstutzen 5 auf. Der Ventilsitz ist durch eine Sitzbuchse 6 gebildet und wird durch einen Absperrkegel 7 freigegeben bzw. geschlossen. Der Absperrkegel 7 ist an einer axial verstellbaren Spindel 8 befe­stigt, die durch den Deckel 3 hindurchgeführt ist. Auf die Spindel 8 wirkt die Andrückkraft, die durch eine Hydraulik auf­gebracht wird und die dem Druck des von unterhalb des Absperrkegels 7 anstehenden Dampfes entgegengerichtet ist.

[0010] Der Absperrkegel 7 ist auf der dem Dampfeintrittsstutzen 4 zu­gewandten Seite mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten Loch­kegels 9 verbunden. Der Lochkegel 9 ist lose in der Sitzbuchse 6 geführt und mit Durchtrittsbohrungen 10 versehen, die gemäß Fig. 2 in mehreren Ebenen übereinander angeordnet und über den Umfang verteilt sind. Bei einem Anheben der Spindel 8 aus der Schließstellung (linke Bildhälfte der Fig. 1) in die Offenstel­lung (rechte Bildhälfte der Fig. 1) gelangen zunehmend mehr Durchgangsbohrungen 10 aus der Überdeckung mit der Sitzbuchse 6 heraus. Damit wird der Weg für den Dampf freigegeben, der bei der Durchströmung der Durchgangsbohrungen 10 von innen nach au­ßen in einer ersten Stufe entspannt wird.

[0011] Eine weitere Druckreduzierung findet beim Durchgang des Dampfes durch einen Lochzylinder 11 statt, der mit radialem Abstand von dem Lochkegel 9 zwischen dem Dampfeintrittsstutzen 4 und dem Dampfaustrittsstutzen 5 in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Dem dargestellten Lochzylinder 11 können weitere Lochzylinder nach­geschaltet sein.

[0012] Auf der dem Dampfeintrittsstutzen 4 abgewandten Seite ist der Absperrkegel 7 mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten Loch­korb 12 verbunden. Der Lochkorb 12 enthält in seinem unteren Teil Durchgangsbohrungen 13, die in mehreren Ebenen überein­ander angeordnet und über den Umfang verteilt sind (Fig. 3). Oberhalb der Durchgangsbohrungen 13 weist der Lochkorb 12 einen geschlossenwandigen Abschnitt 14 auf.

[0013] Der Lochkorb 12 umschließt ein Führungsstück 15, durch das die Spindel 8 hindurchgeführt ist. Das Führungsstück 15 ist mit axialen Bohrungen 16 versehen, die über einen oberen Ringraum 17 und zwei Bohrungen 18 im Deckel 3 mit Stutzen 19 verbunden sind, die an einer Zuleitung für Spritzwasser angeschlossen sind. Die axialen Bohrungen 16 enden in einem zum Lochkorb 12 offenen, unteren Ringraum 20. Die Höhe des unteren Ringraumes 20 ist geringer als die Höhe des geschlossenwandigen Ab­schnittes 14 des Lochkorbes 12. Das Führungsstück 15 und der Lochkorb 12 sind so zueinander angeordnet, daß in der Schließstellung des Ventils der geschlossenwandige Abschnitt 14 des Lochkorbes 12 den unteren Ringraum 20 verschließt. Bei einem Anheben der Spindel 8 kommen zunehmend mehr Durchgangs­bohrungen 13 mit dem unteren Ringraum 20 in Verbindung, so daß das Wasser in den Strom des Dampfes eindringen kann, der beim Durchtritt durch den Lochkegel 9 in den vom Lochzylinder 11 umschlossenen Raum teilweise entspannt ist.

[0014] Bei einer Betätigung des Sicherheitsüberströmventiles entspre­chend den Anforderungen der Kesselanlage wird der Lochkegel 9 zusammen mit dem Lochkorb 12 nach oben bewegt, so daß dadurch die einzelnen Durchgangsbohrungen 10, 13 sowohl am Lochkegel 9 für den Dampf als auch am Lochkorb 12 für die Wasserein­spritzung freigegeben werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Durchgangsbohrungen 13 im Lochkorb 12 und damit der Strö­mungsquerschnitt in Abhängigkeit vom Hub variiert werden, so daß die Wassergeschwindigkeit und damit die Relativgeschwin­digkeit zum Dampf an der Einspritzstelle über die gesamte Betriebskennlinie des Sicherheitsüberströmventils groß ist. Das Wasser wird über eine große Oberfläche fein verteilt und mit hoher Geschwindigkeit nahe am expandierenden Dampfstrom einge­spritzt. Es kann sich damit mit dem Dampfstrom optimal vermi­schen und verdampfen.

[0015] Der Lochkorb 12 ist zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen 13 mit mehreren achsparallen, an beiden Enden geschlossenen Boh­rungen 21 versehen. Das obere Ende jeder achsparallelen Bohrung 21 ist mit einer radialen Bohrung 22 verbunden, die nur zum Führungsstück 15 hin offen ist. Am unteren Ende jeder achsparallelen Bohrung 21 sind eine oder mehrere Einspritz­löcher 23 vorgesehen, die zum Ventilinnenraum hin offen sind. Bei einem geringen Hub der Spindel 8 wird zunächst eine Verbin­dung zwischen dem unteren Ringraum 20 des Führungsstückes 15 und der radialen Bohrung 22 hergestellt und dadurch durch die achsparallele Bohrung 21 und die Einspritzlöcher 23 Wasser nahe am Ventilsitz der Dampfmenge beigemischt. Damit wird auch bei geringen Dampfmengen eine für eine optimale Durchmischung aus­reichend hohe Relativgeschwindigkeit des Wassers zum Dampf erreicht.

Ansprüche

1. Sicherheitsüberströmventil für Dampf, das ein Gehäuse (1) mit einem Dampfeintrittsstutzen (4), einem Dampfaustritts­stutzen (5) und einem Ventilsitz enthält, der durch einen ent­gegen der Schließkraft angeströmten und mit einer axial verstellbaren Spindel (8) verbundenen Absperrkegel (7) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkegel (7) auf der dem Dampfeintrittsstutzen (4) zugewandten Seite mit einem Lochkegel (9) und auf der abgewandten Seite mit einem Lochkorb (12) verbunden ist, die als Hohlzylinder ausgebildet sind und die in mehreren Ebenen übereinander über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen (10, 13) aufweisen und daß der Lochkorb (12) oberhalb der Durchgangsbohrungen (13) einen geschlossenwandigen Abschnitt (14) aufweist und ein Führungs­stück(15)dichtend umschließt, das mit einem Spritzwasseranschluß verbunden ist.

2. Sicherheitsüberströmventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Führungsstück (15) konzentrisch zur Spindel (8) angeordnet ist und axiale Bohrungen (16) aufweist, die am unteren Ende in einem zum Lochkorb (12) hin offenen Ringraum (20) enden, dessen Höhe geringer ist als die des geschlossenwandigen Abschnittes (14) des Lochkorbes (12).

3. Sicherheitsüberströmventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkorb (12) zusätzlich zu den Durch­gangsbohrungen (13) achsparallele Bohrungen (21) aufweist, die am oberen Ende mit innenliegenden radialen Bohrungen (22) und am unteren Ende mit zum Ventilinnenraum offenen Einspritz­löchern (23) in Verbindung stehen.

Zeichnung