DE1094542B - Device for throttling gaseous media, in particular steam - Google Patents

Device for throttling gaseous media, in particular steam

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DE1094542B DEM27255A DEM0027255A DE1094542B DE 1094542 B DE1094542 B DE 1094542B DE M27255 A DEM27255 A DE M27255A DE M0027255 A DEM0027255 A DE M0027255A DE 1094542 B DE1094542 B DE 1094542B
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bore
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    • F16L55/02Energy absorbers; Noise absorbers
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    • F16L55/02709Throttle passages in the form of perforated plates
    • F16L55/02718Throttle passages in the form of perforated plates placed transversely

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Drosselung eines gasförmigen Mittels, insbesondere von Dampf, führt erfahrungsgemäß, vor allem in der Nähe des kritischen Druckgefälles und darüber hinaus im überkritischen Gebiet, zu heftigen Schwingungserscheinungen, die nicht nur einen außerordentlich heftigen Störungslärm erzeugen, sondern darüber hinaus das Druckminderorgan, die anschließenden Flansche, Rohrleitungen usw. stark gefährden. Der Vorschlag, hinter der Drosselzone einen mit Bohrungen versehenen Kegel einzubauen, der den gedrosselten Dampfstrom in eine Vielzahl quergerichteter Ströme aufteilt, bringt zwar eine gewisse, aber keine ausreichende Besserung der Strömungsverhältnisse. Experience has shown that the throttling of a gaseous medium, in particular steam, has been demonstrated especially in the vicinity of the critical pressure gradient and beyond that in the supercritical area Vibration phenomena that not only generate an extraordinarily violent noise, but also also endanger the pressure reducing device, the adjoining flanges, pipelines, etc. The suggestion to install a cone provided with holes behind the throttle zone, which prevents the throttled Dividing the steam flow into a multitude of transverse flows brings a certain amount, but insufficient improvement of the flow conditions.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur geräuscharmen Drosselung gasförmiger Mittel, vorzugsweise von Dampf, in Rohrleitungen, insbesondere mit einem Absperr- oder Drosselventil. Dabei macht die Erfindung von der Erkenntnis Gebrauch, daß man zur Schaffung von wesentlich günstigeren Strömungsverhältnissen zur Drosselung Viellochplatten verwendet und hierbei das gesamte Druckgefälle in mehrere Teilgefälle aufteilt, wobei für jedes Teilgefälle mindestens eine Viellochplatte erforderlich ist. Demgemäß werden bei der Einrichtung nach der Erfindung mehrere hintereinandergeschaltete Drosselplatten verwendet.The invention relates to a device for low-noise throttling of gaseous media, preferably from steam, in pipelines, in particular with a shut-off or throttle valve. Included the invention makes use of the knowledge that one can create much cheaper Flow conditions used for throttling multi-hole plates and here the entire pressure gradient divided into several partial slopes, whereby at least one multi-hole plate is required for each partial slope. Accordingly, several throttle plates connected in series are used in the device according to the invention used.

Ein bereits früher vorgeschlagenes Druckreduzierventil zur geräusch- und vibrationsarmen Drosselung strömender gasförmiger Medien, insbesondere zur Druckreduzierung von Dampf, macht bereits von einer Drossel strecke mit einer Anzahl von Siebplatten Gebrauch. Die einzelnen Platten bilden durch Übereinanderschichtung in einem konischen Rohr in geringem Abstand und Versetzung der Durchtrittsöffnungen gegeneinander ein labyrinthartiges Verzweigungssystem, bei dem durch besondere Gestaltung und Anordnung der Platten sowie geeignete Verteilung und Anzahl der Durchtrittsöffnungen erreicht wird, daß eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit an keiner Stelle des labyrinthartigen Verzweigungssystems überschritten wird und der freie Querschnitt der einzelnen Durchtrittsöffnungen klein, insbesondere kleiner als 100 mm2 ist. Das Verhältnis des gesamten Durchtrittsquerschnittes einer Platte zur Gesamtfläche derselben kann dabei größer als 1:6, zweckmäßig 1: 4, bemessen sein.A previously proposed pressure reducing valve for low-noise and low-vibration throttling of flowing gaseous media, in particular for reducing the pressure of steam, already makes use of a throttle line with a number of sieve plates. The individual plates are layered one on top of the other in a conical tube at a small distance and the passage openings are offset from one another to form a labyrinth-like branching system, in which the special design and arrangement of the plates as well as a suitable distribution and number of passage openings ensure that a specified flow velocity is not achieved at any point in the labyrinth-like Branching system is exceeded and the free cross section of the individual passage openings is small, in particular less than 100 mm 2 . The ratio of the total passage cross section of a plate to the total area of the same can be greater than 1: 6, expediently 1: 4.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung kommen ebenfalls als Drosselplatten dienende Viellochplatten, die im Abstand voneinander angeordnet sind, zur Verwendung. Die Erfindung besteht darin, daß bei Anordnung von Drosselplatten, bei denen die Summe der engsten Querschnitte aller Bohrungen jeder Drosselplatte höchstens ein Drittel des freien QuerschnittsIn the device according to the invention there are also multi-hole plates serving as throttle plates, which are spaced apart for use. The invention consists in that at Arrangement of throttle plates, in which the sum of the narrowest cross-sections of all bores of each throttle plate a maximum of one third of the free cross-section

EinrichtungFacility

zur Drosselung gasförmiger Mittel,
insbesondere von Dampf
for throttling gaseous media,
especially of steam

Anmelder:Applicant:

Heinz Mika,Heinz Mika,

Hamburg-Harburg, Seehafenstr. 20Hamburg-Harburg, Seehafenstr. 20th

Heinz Mika, Hamburg-Harburg,
ist als Erfinder genannt worden
Heinz Mika, Hamburg-Harburg,
has been named as the inventor

vor der Drosselplatte beträgt und die bohrungsfreie Plattenfläche mindestens zwei Drittel der gesamten Plattenfläche ausmacht und die ,in einem konisch ausgebildeten Rohrstück eingesetzt sind, der Abstand zwischen je zwei Drosselplatten ein Mehrfaches der Plattendicke beträgt.in front of the throttle plate and the bore-free plate area is at least two thirds of the total Makes plate surface and which are used in a conical pipe section, the distance between two throttle plates is a multiple of the plate thickness.

Es ist an sich bereits eine Anordnung bekanntgeworden, welche drei hintereinandergeschaltete Drosselscheiben aufweist. Es handelt sich hierbei um ein Sicherheitsventil mit Gegendruckkammer und Hilfsventil, bei dem in das Abflußrohr eine Anzahl mit Bohrungen versehener Drosselscheiben eingesetzt ist. Im Gegensatz zu der Einrichtung nach der Erfindung sind aber bei der bekannten Anordnung die Drosselscheiben nur mit einem Abstand voneinander angeordnet, der etwa der Stärke einer Beilagscheibe entspricht; daher fehlt bei der bekannten Anordnung ein zur Erzielung einer wirkungsvollen Geräuschdämpfung notwendiger Ausgleichsraum hinter jeder Drosselplatte, wie ihn die Erfindung vorsieht, damit sich in diesem Raum die Dampfströmung beruhigen kann. Die Länge eines solchen Ausgleichsraumes ist so groß zu bemessen, daß die aus den einzelnen Bohrungen austretenden Dampfstrahlen ihre hohe Geschwindigkeit verlieren und damit eine Rückwandlung der kinetischen Energie in Wärme durch Bildung kleinster Wirbel stattfindet. Weiterhin soll der engste Querschnitt einer Drosselbohrung nicht größer sein als ein Vierzigste! der Summe der engsten Querschnitte aller Bohrungen einer Drosselplatte. Das bedeutet, daß in einer Platte mindestens 40 Bohrungen vorhanden sein müssen und im ungünstigsten Grenzfall der Querschnitt einer Bohrung nicht größer alsAn arrangement has already become known per se, which three are connected in series Has throttle discs. It is a safety valve with a back pressure chamber and Auxiliary valve in which a number of bored orifice plates are inserted into the drain pipe is. In contrast to the device according to the invention, however, are in the known arrangement Throttle disks are only arranged at a distance from each other that is approximately the thickness of a washer is equivalent to; therefore, the known arrangement lacks one to achieve effective noise damping necessary compensation space behind each throttle plate, as provided by the invention, so the steam flow can calm down in this room. The length of such a compensation space is to be dimensioned so large that the steam jets emerging from the individual holes reach their high speed lose and thus a conversion of the kinetic energy back into heat through formation smallest eddy takes place. Furthermore, the narrowest cross section of a throttle bore should not be larger than a fortieth! the sum of the narrowest cross-sections of all bores in a throttle plate. That means, that there must be at least 40 holes in a plate and in the worst case scenario the cross-section of a hole is not larger than

009 677/276009 677/276

ein Hundertzwanzigstel des Querschnitts an der Einbaustelle sein darf.one hundred twentieth of the cross section may be at the installation point.

Beispiel:Example:

In einem Rohr mit 100 mm Durchmesser müssen mindestens 40 Bohrungen von höchstens 9,1 mm Durchmesser vorhanden sein. Bei Versuchen wurden vorwiegend Bohrungen mit 4 mm Durchmesser angewandt. Die Länge einer Bohrung beträgt zur Erzielung günstiger Verhältnisse ein Mehrfaches ihres Durchmessers. Je langer die Bohrungen sind, je stärker also die Platte ist, um so günstiger ist die Wirkung. Eine starke Platte hat außerdem den Vorteil, daß sie nicht so leicht in Schwingungen gerät. Wie man die Bohrungen anordnet, ist an sich nicht erheblich, wenn nur der gesamte Plattenquerschnitt möglichst gleichmäßig ausgenutzt wird. Für die Erfindung ist es auch unerheblich, ob der Strömungskanal rund oder eckig ist. Die Bohrungen können nach der Austrittsseite zu konisch erweitert sein.A pipe with a 100 mm diameter must have at least 40 bores with a maximum diameter of 9.1 mm. In the tests, bores with a diameter of 4 mm were predominantly used. To achieve favorable conditions, the length of a bore is a multiple of its diameter. The longer the holes are, the more so the plate is, the more favorable is the effect. A strong plate also has the advantage that it does not vibrate so easily. How the holes are arranged is not important per se if only the entire plate cross-section is used as evenly as possible. For the invention it is also irrelevant whether the flow channel is round or angular. The holes can be widened too conically after the exit side.

Rechnerisch läßt sich ein allgemein gültiges Optimum von Bohrungsdurchmesser, Plattenfläche und Bohrungslänge nicht ermitteln. Die oben angegebenen Wrerte wurden durch Versuchsreihen als Grenzwerte gefunden, bei denen sich eine vorteilhafte Wirkung im Sinne der Erfindung zeigte.A generally valid optimum of bore diameter, plate area and bore length cannot be determined mathematically. The above W r erte were found by test series as limits in which a beneficial effect in terms of the invention showed.

Die Ausführungsform der Vielloch-Drosselplatte hängt von der Menge und Art des zu drosselnden Mediums ab, vom zu verarbeitenden Druckgefälle und den gestellten Ansprüchen an Geräuschlosigkeit. Der maximal verlangte Mediumstrom bestimmt den Gesamtquerschnitt der Einbaustelle. Er richtet sich nach den Volumenverhältnissen auf der Abströmseite, um dort die in Dampf- und Gasleitungen üblichen technischen Geschwindigkeiten zu erhalten.The embodiment of the multi-hole throttle plate depends on the amount and type of throttling Medium depends on the pressure gradient to be processed and the requirements for noiselessness. The maximum required medium flow determines the overall cross-section of the installation point. He directs himself according to the volume ratios on the outflow side to the usual in steam and gas lines there to maintain technical speeds.

Mit steigendem Gesamtdruckgefälle und steigenden Ansprüchen an Geräuschlosigkeit wächst die Zahl der vorzusehenden Platten, was gleichbedeutend ist damit, daß das pro Platte zu drosselnde Gefälle kleiner wird. Es bestehen nun bekannte rechnerische Beziehungen zwischen der Belastung, die eine Platte infolge des Druckunterschiedes aufnehmen muß, und ihrer Größe, so daß Art und Festigkeit des verwendeten Materials ihre Stärke bestimmen. Mit der so ermittelten Plattenstärke liegt die Bohrungslänge fest. Die Volumen- und Mengenverhältnisse vor und hinter jeder Platte bestimmen das zu wählende Minimum für die Summe der Querschnitte aller Bohrungen, wobei zunächst nach der Durchflußformel für Blenden gerechnet wurde. Der oben angegebene Wert von 40 Bohrungen pro Platte ist als unterer Grenzwert gefunden worden, bei dem ein Fortschritt im Sinne einer geräuschlosen und schwingungsfreien Dampfreduzierung deutlich wird. Mit steigenden Ansprüchen an Geräuschlosigkeit wählt man eine höhere Zahl an Bohrungen. Bohrungszahl und der oben ermittelte Gesamtquerschnitt bestimmen den Durchmesser der einzelnen Bohrungen, wol>ei die Durchflußbeiwerte mit zunehmender Länge und abnehmendem Durchmesser kleiner werden. Für Dampfmengen über 10 t/h wurden Bohrungen von 4 mm Durchmesser erfolgreich angewendet. Der Verschmutzungsgrad des Mediums (mitgeführte Salze od. ä.) werden den geringsten noch tragbaren Bohrungsdurchmesser bestimmen, was auf Grund von Erfahrungen festzustellen wäre.The number of plates to be provided, which is equivalent to the fact that the slope to be throttled per plate is smaller. There are now known arithmetical relationships between the load that a plate as a result of Must absorb pressure difference, and their size, so that the type and strength of the material used determine their strength. With the plate thickness determined in this way, the bore length is fixed. The volume and proportions in front of and behind each plate determine the minimum to be selected for the sum the cross-sections of all bores, initially calculated according to the flow formula for orifices became. The above value of 40 holes per plate has been found to be the lower limit, in which progress in terms of a noiseless and vibration-free steam reduction is evident will. With increasing demands for noiselessness, a higher number of holes is selected. Number of holes and the total cross-section determined above determine the diameter of the individual holes, want> ei the flow coefficients decrease with increasing length and decreasing diameter. For Bores with a diameter of 4 mm have been used successfully with steam volumes in excess of 10 t / h. The degree of pollution of the medium (entrained salts or the like) will have the smallest bore diameter still acceptable determine what should be determined on the basis of experience.

Es kommt also darauf an, die gesamte Dampfmenge in viele gleichgerichtete Teilströme aufzuteilen. Die optimalen Beziehungen bei einem bestimmten Gefälle wurden insbesondere mit zwei hintereinandergeschalteten Drosselplatten ermittelt, von denen die eine 170, die andere 300 Bohrungen aufwies. Jeder einzelne Teilstrom stellt nur ein sehr kleines Dampfgewicht dar. Die kinetische Energie der aus den Drosselbohrungen mit hoher Geschwindigkeit austretenden Dampfstrahlen wird durch die sich bei der Nachentspannung bildenden Wirbel hauptsächlich in Wärme umgesetzt. Infolge des kleinen auf die einzelne Bohrung entfallenden Dampfgewichtes sind aber die Wirbel selbst nur klein undIt is therefore important to divide the entire amount of steam into many rectified partial flows. In particular, the optimal relationships for a given slope were two in series Throttle plates were determined, one of which had 170 holes, the other 300 holes. Each individual partial flow represents only a very small vapor weight. The kinetic energy the steam jets emerging from the throttle bores at high speed is caused by the vortices that form during post-relaxation are mainly converted into heat. As a result of the small but the eddies themselves are only small and due to the vapor weight allotted to the individual bore

ίο werden sich wahrscheinlich gegenseitig vernichten. Es wird auf diese Weise das Entstehen eines großen Wirbelfeldes aus einer großen Dampfmasse verhindert und damit das Auftreten der bereits erwähnten gefährlichen Schwingungen. Das hat außerdem den großen Vorteil der Geräuschminderung, einmal wegen der verringerten Wirbelbildung und zum andern deshalb, weil die Drosselplatte einen großen Schallwiderstand darstellt.ίο will likely destroy each other. In this way, the creation of a large vortex field from a large mass of vapor is prevented and with it the occurrence of the already mentioned dangerous vibrations. That also has the great advantage of noise reduction, on the one hand because of the reduced vortex formation and on the other hand because of this, because the throttle plate represents a great sound resistance.

Der Vorteil der neuen Anordnung liegt weiterThe advantage of the new arrangement is further

ao daran, daß man derartige Vielloch-Drosselplatten hinter einem gebräuchlichen Absperr- oder Druckminderventil einbauen kann, wobei Schieber oder Eckventile mit einem geraden Austritt des Mediums hinter der Absperr- oder Drosselstelle vorzuziehen sind.ao the fact that you have such multi-hole throttle plates behind a common shut-off or pressure reducing valve can be installed, whereby slide or angle valves with a straight outlet of the medium behind the Shut-off or throttle points are preferable.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Vielloch-Drosselplatten dargestellt. A ist der Ventilkegel, B der Ventilsitz eines Eckventils. C und D sind Vielloch-Drosselplatten gemäß der Erfindung. Ob man zwischen den Teilen A und B bereits eine Drosselung erzielt oder diese Teile nur zur Absperrung verwendet, hängt vom Verwendungszweck der Einrichtung ab. Wichtig ist in jedem Falle die Verarbeitung eines Teiles des Druckgefälles in den beiden Lochplatten C und D. Weiter zeigt die Figur bei E die Möglichkeit, zwischen den Platten C und D Wasser zur Kühlung einzuspritzen, wie es bei Dampfventilen an sich allgemein bekannt ist.In Fig. 1, an embodiment of the invention is shown with two multi-hole throttle plates. A is the valve cone, B the valve seat of an angle valve. C and D are multi-hole orifice plates according to the invention. Whether a throttling is already achieved between parts A and B or whether these parts are only used for shut-off depends on the intended use of the device. In any case, it is important to process part of the pressure gradient in the two perforated plates C and D. Furthermore, the figure at E shows the possibility of injecting water between the plates C and D for cooling, as is generally known in the case of steam valves.

In Fig. 2 ist ein Beispiel einer ausgeführten Drosseleinrichtung mit fünf Platten dargestellt, wobei jede Platte 100 Bohrungen aufweist. Das mit fallendem Druck zunehmende Volumen des Dampfes zwingt zur Erweiterung der Rohrleitung, um in diesem keine zu großen Geschwindigkeiten zu erhalten. In Querschnittsänderungen ist dann nicht mit Strahlablösung und großen Wirbelfeldern — die Geräusche und Schwingungen hervorrufen können — zu rechnen, wenn die Erweiterung allmählich verläuft und — bei Wasserdampf beispielsweise — einen Winkel von 8° nicht übersteigt.In Fig. 2 is an example of an implemented throttle device shown with five plates, each plate has 100 holes. That with falling Pressure increasing volume of the steam forces the expansion of the pipeline so as not to get into it to get to great speeds. There is then no beam separation in cross-section changes and large vortex fields - which can cause noises and vibrations - to be expected, if the expansion is gradual and - in the case of water vapor, for example - an angle of 8 ° does not exceed.

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur geräuscharmen Drosselung gasförmiger Mittel, vorzugsweise von Dampf, in Rohrleitungen, insbesondere mit einem Absperr- oder Drosselventil, unter Verwendung von in Abstand voneinander angeordneten, als Drosselplatten dienende Viellochplatten, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von Drosselplatten, bei denen die Summe der engsten Querschnitte aller Bohrungen jeder Drosselplatte höchstens ein Drittel des freien Querschnitts vor der Drosselplatte beträgt und die bohrungsfreie Plattenfläche mindestens zwei Drittel der gesamten Plattenfläche ausmacht und die in einem konisch ausgebildeten Rohrstück eingesetzt sind, der Abstand zwischen je zwei Drosselplatten ein Mehrfaches der Plattendicke beträgt.1. Device for low-noise throttling of gaseous media, preferably steam, in Pipelines, especially with a shut-off or throttle valve, using at a distance mutually arranged multi-hole plates serving as throttle plates, characterized in that that with the arrangement of throttle plates, in which the sum of the narrowest cross-sections of all holes each throttle plate is a maximum of one third of the free cross-section in front of the throttle plate and the non-drilling plate area is at least two thirds of the total plate area and which are inserted into a conical pipe section, the distance between each two Throttle plates is a multiple of the plate thickness. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der engste Querschnitt einer Drosselbohrung nicht größer als ein Vierzigstel2. Device according to claim 1, characterized in that the narrowest cross section of a Throttle bore no larger than one fortieth der Summe der engsten Querschnitte aller Bohrungen einer Drosselplatte ist.is the sum of the narrowest cross-sections of all bores in a throttle plate. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Bohrung ein Mehrfaches ihres Durchmessers ist.3. Device according to claim 1, characterized in that that the length of a bore is a multiple of its diameter. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsachse in bekannter Weise der Strömungsachse parallel ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bore axis is parallel to the flow axis in a known manner. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen mindestens eines Teiles der Bohrungen gegen die Strömungsachse unter einem Winkel geneigt sind, der nicht größer als 15° ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the axes at least some of the bores are inclined at an angle to the flow axis, which is not greater than 15 °. 6. Einrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in der Strömungsrichtung konisch erweitert sind.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bores in the Direction of flow are flared. 7. Einrichtung nach einem der Voransprüche mit mindestens zwei in der Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Vielloch-Drosselplatten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Drosselplatten Zuführungsbohrungen für Einspritzwasser vorgesehen sind.7. Device according to one of the preceding claims with at least two in the flow direction successive multi-hole throttle plates, characterized in that between two throttle plates Feed holes for injection water are provided. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 147 395, 270 025;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 067 652.
Considered publications:
German Patent Nos. 147 395, 270 025;
German interpretative document No. 1 067 652.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ι 009 677/276 11.60ι 009 677/276 11.60
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