CH627239A5 - Device for controlling shut-off and reversing valves acted upon by internal medium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern von mit Eigenmedium beaufschlagten Kolbenräume aufweisenden Absperr- und Umschaltventilen mit einem Steuerventil und einem Wechselventil, die jeweils mit einem der Kolbenräume jedes der Absperr- und Umschaltventile verbindbar sind.

Derartige Einrichtungen werden beispielsweise für die Absicherung von Hochdruck-Speisewasservorwärmern in Dampfkraftanlagen verwendet. Diese Vorwärmer sind so ausgebildet, dass das Speisewasser durch ein Röhrensystem geführt und Turbinendampf als Heizdampf in die Ummantelung dieses Röhrensystems geleitet werden. Zum Schutz des Vorwärmermantels aber auch ganz besonders zum Schutz der Turbine gegen rückläufiges Speisewasser, das je nach Umfang eines Vorwärmerschadens in den Anzapf teil der Turbine gelangen kann, ist es erforderlich, den Vorwärmer in möglichst kurzer Zeit wasserseitig abzusperren und gleichzeitig das von den Pumpen kommende Speisewasser über eine Bypassleitung in den Dampferzeuger zu leiten. Diese Aufgabe übernehmen die durch Eigenmedium beaufschlagten als Absperr- und Umschaltventile ausgebildeten Hauptventile. Die Steuerung der Hauptventile erfolgt durch das Steuerventil, das nach Impulsgabe den unteren Kolbenraum der Hauptventile druckentlastet. Das Wechselventil führt Mediumdruck zum oberen Kolbenraum der Hauptventile, so dass der Kolben in Schliess-stellung fährt.

Nachteilig ist bei dieser Absicherung, dass für die hydraulische Steuerung der Hauptventile zwei getrennte Hilfsarmaturen, nämlich das Steuerventil und das Wechselventil benötigt werden. Weil besonders bei Kernkraftwerken eine automatische Umschaltung ohne mechanische Betätigung von Hand gefordert wird, müssen für eine solche Vorwärmerabsicherung zwei

Elektroantriebe mit den dazugehörigen Steuerungen vorgesehen werden.

Um diesen Nachteil zu umgehen, und das Wechselventil fortfallen zu lassen, wird bei den Hauptventilen vielfach der Spindeldurchmesser an der Stopfbuchse so stark bemessen,

dass die erforderliche Öffnungskraft vom Spindelauftrieb aufgebaut wird. Bei kleinen Ventilnennweiten, hohen Betriebsdrücken und geringen Druckverlusten in der Vorwärmeranlage ist eine solche Einrichtung noch möglich.

In anderen Fällen stösst diese Lösung jedoch auf Schwierigkeiten. Wird die Vorwärmeranlage mit Gleitdruck gefahren, so werden mit Rücksicht auf die niedrigen Betriebsdrücke, die erforderlichen Spindeldurchmesser der Hauptventile extrem gross. Je grösser die Spindeldurchmesser werden, um so grösser wird die Stopfbuchsreibung. Ausserdem ist ein genügend grosser Sicherheitsfaktor für den unvermeidlichen Streubereich der Stopfbuchsreibungen zu berücksichtigen. Es muss weiterhin damit gerechnet werden, dass der Absperrkegel des am Vorwärmeraustritt liegenden Absperrventils eher vom Sitz abhebt, als der Absperrkegel des am Vorwärmeeintritt liegenden Umlenkventile. Mit Rücksicht auf die dadurch anfallenden extrem grossen Spindeldurchmesser an der Stopfbuchse der Hauptventile kommt man in diesen Fällen nicht ohne Druckentlastung des oberen Kolbenraumes aus.

Die Erfindung wendet sich daher wieder einer Einrichtung der eingangs genannten Art zu. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese Einrichtung derart weiter zu entwickeln, dass die Funktionssicherheit der Hauptventile ohne Vergrösserung ihrer notwendigen Abmessungen gewährleistet ist und dass der dazu notwendige Steueraufwand gering gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Steuerventil und das Wechselventil in einem Ventilgehäuse untergebracht sind, dass Absperrkegel dieser beiden Ventile mit einer Rückstellung jeweils in entgegengesetzter Richtung versehen sind und dass an die Absperrkegel jeweils entgegen der Rückstellkraft ein und dieselbe Ventilspindel angreift.

Die Einrichtung kann alle Vorteile einer aus zwei Hilfsarmaturen bestehenden Absicherungseinrichtung aufweisen. Dadurch, dass aber beide Funktionen in einem einzigen Ventil zusammengefasst sind, das zudem durch eine einzige Ventilspindel betätigt wird, kann der Steueraufwand verringert werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Ventilspindel gleitend durch den Absperrkegel eines der beiden Ventile geführt und mit einem einseitig an den Absperrkegel dieses Ventiles angreifenden Bund versehen sein. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Ventilspindel von dem Absperrkegel des anderen der beiden Ventile getrennt ist und dass der Absperrkegel dieses Ventils innerhalb eines Teiles des Verstellweges der Ventilspindel angeordnet ist.

Diese Anordnung ergibt ein konstruktiv einfaches Ventil.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung unter Verwendung der s erfindungsgemässen Einrichtung und

Fig. 2 im Längsschnitt die erfindungsgemässe Einrichtung in Normalstellung.

Dem als Röhrenwärmetauscher ausgebildeten Speisewasservorwärmer 1 wird das zu erhitzende Speisewasser über die Zuflussleitung 2 zugeführt. Anschliessend gelangt das Speisewasser durch die Speisewasserleitung 3 in den Dampferzeuger einer Dampfkraftanlage. Der Speisewasservorwärmer 1 wird durch Anzapf dampf der Turbine beheizt, der in die Ummantelung des Röhrensystems eingeführt und der unter Kondensation seine Wärme an das Speisewasser abgibt.

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

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55

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65

3

Zum Schutz des Vorwärmermantels und der Turbine gegen rückläufiges Speisewasser, das je nach Umfang eines Vorwärmerschadens in den Anzapf teil der Turbine gelangen kann, ist der Speisewasservorwärmer 1 mit Hilfe der Hauptventile, des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 wasserseitig s abzusperren. Gleichzeitig wird das Speisewasser über eine Bypassleitung 6 in den Dampferzeuger geleitet. Das Absperrventil 4 und das Umlenkventil 5 sind durch Eigenmedium (Speisewasser) beaufschlagt.

Die Steuerung des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 io erfolgt über das im einzelnen in Fig. 2 dargestellte kombinierte Steuer-Wechselventil 8. Dieses Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 9, in dessen oberen Teil das Steuerventil 10 und in dessen unteren Teil das Wechselventil 11 untergebracht sind.

Das Steuerventil 10 enthält einen Absperrkegel 12, der 15 durch die Rückstellkraft einer Feder 13 auf den Ventilsitz gedrückt ist. Die Steuerleitung 30 mündet durch den oberen Einlass 14 in den Raum des Steuerventils 10. Durch den Absperrkegel 12 ist gleitend die Ventilspindel 15 geführt. Ein an dem Absperrkegel 12 und dem Ventilgehäuse 9 befestigter 20 Faltenbalg 16 sorgt für eine Abdichtung zur Ventilspindel 15 an der Einlasseite des Steuerventils 10. Nach aussen ist die Ventilspindel 15 durch eine Stopfbuchspackung 17 abgedichtet.

Unterhalb des Absperrkegels 12 ist die Ventilspindel 15 mit einem Bund 18 versehen. Über einen nicht dargestellten, 25

an sich bekannten Elektroantrieb kann die Ventilspindel 15 in ihrer Längsrichtung verstellt werden. Wird die Ventilspindel 15 nach oben bewegt, so legt sich der Bund 18 an die Unterseite des Absperrkegels 12 und hebt ihn entgegen der Rückstellkraft der Feder 13 an. Dadurch wird eine Verbindung 30 von dem Einlass 14 zu dem gemeinsamen Austritt 19 des Steuer-Wechselventils 8 hergestellt.

Im unteren Teil des Ventilgehäuses 9 ist in Verlängerung der Ventilspindel 15 das Wechselventil 11 vorgesehen. Es enthält den Absperrkegel 20, der durch eine Feder 21 gegen 35 seinen Ventilsitz gedrückt wird. Die Richtung der Rückstellkraft der Feder 21 des Wechselventils 11 ist derjenigen der Feder 13 des Steuerventils 10 entgegengesetzt. Das Öffnen des Wechselventils 11 entgegen der Feder 21 erfolgt ebenfalls durch die Ventilspindel 15. Zu diesem Zweck ist die Ventil- 40 Spindel 15 in einer zwischen dem Steuerventil 10 und dem Wechselventil 11 vorgesehenen Führung 22 gleitend geführt.

In diese Führung 22 greift auch die mit dem Absperrkegel 20 fest verbundene Führungsspindel 23 ein. Da der Absperrkegel 20 des Wechselventils 11 im Bereich des Verstellweges 45 der Ventilspindel 15 vorzusehen ist, wird bei einer Abwärtsbewegung der Ventilspindel 15 der Absperrkegel 20 entgegen der Federkraft vom Ventilsitz abgehoben. Dadurch wird eine

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Verbindung zwischen dem Einlass 24 des Wechselventils 11 zu dem gemeinsamen Auslass 19 hergestellt.

Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Ventilspindel 15 ist es möglich, das Steuerventil 10 und das Wechselventil 11 unabhängig voneinander durch eine Betätigung des Elektroantriebes der Ventilspindel 15 zu steuern.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorwärmerabsicherung sei noch einmal auf die Fig. 1 hingewiesen. Die Steuerleitung 7 ist zu den oberen Kolbenräumen 25 des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5 geführt und an den Anschluss 24 des Wechselventils 11 angeschlossen. In die Steuerleitung 7 mündet von der Bypassleitung 6 her eine Drossel 26, die die Druckzuführung zu den oberen Kolbenräumen 25 während des Schliessvorganges übernimmt und zweckmässig am Einlass 24 des Wechselventils 11 untergebracht ist.

Die unteren Kolbenräume 27 des Absperrventüs 4 und des Umlenkventils 5 sind mit dem Einlass 14 des Steuerventils 10 verbunden. Bei Überschreitung eines bestimmten Wasserstandes im Speisewasservorwärmer 1 öffnet durch Anheben der Ventilspindel 15 das Steuerventil 10 nach Impulsgabe des Wasserstandsniveauwächters 28 und druckentlastet die unteren Kolbenräume 27 des Absperrventüs 4 und des Umlenkventils 5.

Das Wechselventil 11 führt in seiner Normalstellung über die Drossel 26 den Mediumdruck zu den oberen Kolbenräumen des Absperrventils 4 und des Umlenkventils 5. Dadurch bewegen die Kolben in den Hauptventilen die Kegelspindeln gleichzeitig in ihre unteren Endlagen, so dass der Speisewasservorwärmer 1 von beiden Seiten abgesperrt und zugleich die Bypassleitung 6 geöffnet wird.

Soll der Speisewasservorwärmer 1 längere Zeit abgesperrt bleiben, so können die Ventilspindeln der Hauptventile in ihrer unteren Lage blockiert und der Absperrkegel 12 des Steuerventils 10 in Schliessstellung gefahren werden.

Bei einem erneuten Anfahren des Speisewasservorwärmers 1 bleibt das Steuerventil 10 geschlossen. Über Füllventüe 29 wird der Speisewasservorwärmer 1 mit Wasser gefüllt. Ist der Füllvorgang beendet, besteht sowohl am Absperrkegel als auch zwischen oberem und unterem Kolbenraum 25 bzw. 27 der Hauptventüe Druckausgleich. Der untere Kolbenraum 27 füllt sich über das Spiel zwischen Spindel und Spindelführung mit Druck auf. Durch Absenken der Ventilspindel 15 in die untere Endlage wird das Wechselventil 11 geöffnet und dadurch die oberen Kolbenräume 25 druckentlastet. Die Hauptventile fahren dadurch in Offenstellung. Nach diesem Vorgang wird die Ventilspindel 15 in Normalstellung gefahren, so dass das Wechselventil 11 ebenso wie das Steuerventil 10 geschlossen ist. Anschliessend sind die Füllventile 29 zu schliessen.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

627 239 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Steuern von mit Eigenmedium beaufschlagten, Kolbenräume aufweisenden Absperr- und Umschaltventilen, mit einem Steuerventil und einem Wechselventil,

die jeweils mit einem der Kolbenräume jedes der Absperrund Umschaltventile verbindbar sind, dadurch gekennnzeich-net, dass das Steuerventil (10) und das Wechselventil (11) in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (9) untergebracht sind, dass Absperrkegel (12,20) dieser beiden Ventile (10,11) mit einer Rückstellung jeweils in entgegengesetzter Richtung versehen sind und dass an die Absperrkegel (12,20) jeweils entgegen der Rückstellkraft ein und dieselbe Ventilspindel (15) angreift.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilspindel (15) gleitend durch den Absperrkegel (12) eines (10) der beiden Ventile (10,11) geführt und mit einem einseitig am Absperrkegel (12) dieses Ventils (10) angreifenden Bund (18) versehen ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilspindel (15) von dem Absperrkegel (20) des anderen (11) der beiden Ventile (10,11) getrennt ist und dass der Absperrkegel (20) dieses Ventils (11) innerhalb einer Teiles des Verstellweges der Ventilspindel (15) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Eigenmedium führende Leitung (6) mit eine Steuerleitung (7) über eine Drossel (26) in Verbindung steht.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (9) mit zwei je zu einem der beiden Ventile (10,11) führenden Einlässen (14,24) sowie mit einem für beide Ventile (10,11) gemeinsamen Auslass (19) versehen ist.