CH648636A5

CH648636A5 - Einrichtung zum regeln einer dampf- oder gasturbine.

Info

Publication number: CH648636A5
Application number: CH5747/80A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Wickl
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1985-03-29
Also published as: JPS5656909A; US4368758A; DE2938763A1; IT8024771A0; IN151424B; IT1149891B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln einer Dampf- oder Gasturbine, mit einem Ventilbalken zur Betätigung von mindestens zwei Stellventilen, deren Ventilkegel mit ihren Ventilschäften in dem Ventilbalken eingehängt und durch Anhebeköpfe gehalten sind.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 760 185 bekannt. Der Ventilbalken ist mit Bohrungen versehen, in denen die Ventilschäfte von zwei oder mehr Stellventilen gleiten. Die Ventilschäfte sind durch Anhebeköpfe gehalten, die bei der bekannten Bauform als Muttern ausgebildet sind. Zum Öffnen der Stellventile wird der darüber liegende Ventilbalken beispielsweise über ein Hebelgestänge und einen Servomotor angehoben. Hierbei öffnet das Stell ventil mit dem tiefsten Anhebekopf zuerst, dann das mit dem nächst höheren Anhebekopf usw. bis alle Stellventile geöffnet sind. Zum Schliessen der Stellventile wird der Ventilbalken gesenkt, wobei der anstehende Dampf- oder Gasdruck die einzelnen Ventilkegel dichtend in die zugehörigen Ventilsitze drückt, sobald diese erreicht werden.

Bei der bekannten Einrichtung werden die auf die Ventilkegel einwirkenden pulsierenden Kräfte über die Ventilschäfte in die als Muttern ausgebildeten Anhebeköpfe auf den Ventilbalken übertragen, wobei die Kräfte in den Schraubenverbindungen zwischen Ventilschäften und Anhebeköpfen um einen Winkel von 180° umgelenkt werden. Durch diese Umlenkung der Kräfte ist die Dauerwechselfestigkeit der Schraubenverbindungen ausserordentlich niedrig, so dass es im Bereich des ersten belasteten Gewindeganges der Ventilschäfte häufig zu Brüchen kommt.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Regeln einer Dampf- oder Gasturbine ist ein teilbarer Ventilbalken vorgesehen, so dass die Stellventile mit Ventilkegel, Ventilschaft und Anhebekopf einstückig ausgeführt werden können. Diese Bauform mit dem an den Ventilschaft angeformten Anhebekopf hat den Vorteil, dass eine Schwächung durch eine Schraubenverbindung entfällt, wofür allerdings eine Teilung des Ventilbalkens in Kauf genommen werden muss.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Regeln einer Dampf- oder Gasturbine zu schaffen, bei welcher einerseits die Dauerwechselfestigkeit an den Anhebeköpfen gesteigert wird und bei welcher andererseits der Ventilbalken ungeteilt ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die einer Einrichtung der eingangs genannten Art der Ventilschaft eines Stellventils einen angeformten Anhebekopf besitzt und in ein Muttergewinde des Ventilkegels eingeschraubt ist und dass der Ventilkegel auf seiner dem Anhebekopf zugewandten Seite zumindest im Bereich der ersten Gewindegänge einen angeformten Mutterhals besitzt.

Durch den an den Ventilschaft angeformten Anhebekopf entfällt an der Verbindungsstelle die Schwächung durch eine Schraubenverbindung. Durch die Schraubenverbindung zwischen Ventilschaft und Ventilkegel wird andererseits das Einführen der Ventilschäfte in die entsprechenden Bohrungen des Ventilbalkens ermöglicht, so dass der Ventilbalken ungeteilt ausgeführt werden kann. Allein durch die Verlegung der Schraubenverbindung vom Anhebekopf in den Ventilkegel wäre die Bruchgefahr aber noch keineswegs beseitigt, da hierdurch nur die Bruchstellen verlegt würden. Deshalb ist als weitere Massnahme vorgesehen, den Ventilkegel auf seiner dem Anhebekopf zugewandten Seite zumindest im Bereich der ersten Gewindegänge mit einem angeformten Mutternhals auszurüsten. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei einer Halsmutter. Zumindest die ersten Gewindegänge werden in dem auf Zug beanspruchten Hals zur Mitwirkung bei der Kraftübertragung herangezogen, so dass sich die Gewinde in dem Ventilschaft und im Mutternhals gleichartig verformen. Durch die elastische Dehnung des Mutternhalses ergibt sich eine vorteilhafte Lastverteilung bei der Übertragung der Kräfte vom Ventilkegel in den Ventilschaft, wodurch die Bruchgefahr im Bereich der Schraubenverbindung weitgehend ausgeschlossen werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsge-mässen Einrichtung erstreckt sich der Mutternhals über den gesamten tragenden Bereich des Muttergewindes. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei einer Zugmutter. Der gesamte tragende Bereich des Muttergewindes wird nahezu ausschliesslich auf Zug beansprucht, so dass sich durch die noch günstigere Übertragung der Kräfte vom Ventilkegel in den Ventilschaft eine weitere Steigerung der Dauerwechselfestigkeit ergibt. Wird der Ventilkegel so ausgebildet, dass sich der Mutternhals zum ersten Gewindegang hin verjüngt, so können wie bei einer Mutter gleicher Festigkeit die auf den Ventilkegel einwirkenden Kräfte völlig gleichmässigauf alle Gewindegänge verteilt werden, d.h. es ergibt sich eine optimale Verteilung der durch die Schraubenverbindung zu übertragenden Kräfte.

Vorzugsweise ist das Muttergewinde in ein Sackloch des Ventilkegels eingebracht. Hierdurch wird eine Abstützung des Ventilschaftes am Grund des Sackloches zur Erzielung einer Vorspannung des Gewindes der Schraubenverbindung ermöglicht.

Für die Haltbarkeit der Schraubenverbindung ist es auch

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von Vorteil, wenn der Querschnitt des Ventilschaftes in dem an sein Schraubengewinde anschliessenden Bereich gleich dem Kernquerschnitt des Schraubengewindes ist.

Ist am Übergang zwischen Anhebekopf und Ventilschaft eine Ausrundung vorgesehen, so wird die Gefahr von Brüchen im Übergangsbereich noch weitergehend reduziert.

Es ist auch zweckmässig, den Sitz des Anhebekopfes im Ventilbalken kegelförmig auszubilden. Da die Ventilschäfte in dem Ventilbalken mit Spiel geführt sind, wirkt der kegelförmige Sitz zentrierend und richtet die Ventilkegel in bezug auf die zugehörigen Ventilsitze aus.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung ist vorgesehen, dass der Anhebekopf auf einem hohlzylindrischen Einsatz des Ventilbalkens sitzt. Ein derartiger Einsatz kann aus verschleissfesterem Material als der Ventilbalken gefertigt werden und im Bedarfsfalle auch leicht ausgetauscht werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Ventilschaft mit angeformtem Anhebekopf und einem Schraubengewinde.

Fig. 2 einen Ventilkegel mit einem Muttergewinde und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Ventilbalken im Bereich eines Stellventils.

Fig. 1 zeigt einen Ventilschaft 1, der an seinem oberen Ende einen angeformten Anhebekopf 10 besitzt und an meinem unteren Ende mit einem Schraubengewinde 11 und einem daran anschliessenden Kernansatz 12 versehen ist. Der Anhebekopf 10 ist als Sechskantkopf ausgebildet und mit einer kegelförmigen Auflagefläche 13 versehen, die über eine Ausrundung 14 in einen zylindrischen Schaftbereich 15 übergeht.

Fig. 2 zeigt einen Ventilkegel 2, welcher aus einem im wesentlichen kegelstumpfförmigen Verschlussteil 20 und einem daran angeformten Mutternhals 21 besteht. Im Bereich des Mutternhalses 21 ist in den Ventilkegel 2 ein Sackloch 22 mit einem Muttergewinde 23 und einer Gewinderille 24 am Gewindeauslauf eingebracht.

Der Mutternhals 21 verjüngt sich in seinem oberen Bereich 5 zum ersten Gewindegang des Muttergewindes 23 hin, so dass wie bei einer Mutter gleicher Festigkeit sämtliche Gewindegänge des Muttergewindes 23 gleichmässig zum Tragen herangezogen werden können. An der Unterseite des Ventilkegels 2 besitzt das Verschlussteil 20 einen kreisförmigen Rück-lo sprung, zwischen dessen Rand und der Kegelfläche eine Abreisskante 25 gebildet ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Stellventil, welches aus dem Ventilschaft 1 (Fig. 1), dem darauf aufgeschraubten Ventilkegel 2 (Fig. 2) und dem zugehörigen Ventilsitz 3 besteht. 15 Der Ventilschaft 1 ist in einen Ventilbalken 4 eingehängt, wobei die kegelförmige Auflagefläche 13 (Fig. 1) des Anhebekopfes 10 auf einer entsprechend geformten Sitzfläche eines in den Ventilbalken 4 eingesetzten hohlzylindrischen Einsatzes 40 aufliegt. Der Aussendurchmesser des zylindrischen 20 Schaftbereichs 15 (Fig. 1) und der Innendurchmesser des Einsatzes 40 sind so gewählt, dass der Ventilschaft I im Ventilbalken 4 mit Spiel gleiten kann. Das Öffnen und Schliessen des Stellventils erfolgt durch Heben bzw. Senken des Ventilbalkens 4, wobei im Vergleich zu weiteren im Ventilbalken 4 25 eingehängten Stellventile die Reihenfolge des Öffnens bzw. Schliessens durch die Länge des Ventilschaftes 1 bestimmt wird.

Die auf den Ventilkegel 2 einwirkenden statischen Druckkräfte sind in der Fig. 3 durch Pfeile 5 angedeutet. Insgesamt 30 wirken auf den Ventilschaft 1 pulsierende Kräfte ein, welche dem Produkt aus Ventilfläche und pulsierender Druckdifferenz entsprechen. Da der Anteil des Mutternhalses 21 (Fig. 2) an der gesamten Ventilfläche relativ gering ist, wird das Gewinde nahezu ausschliesslich auf Zug beansprucht. Somit 35 ergibt sich für die durch Pfeile 6 angedeutete Übertragung der Kräfte der gleiche vorteilhafte Verlauf wie bei einer Zugmutter.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

648 636 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Regeln einer Dampf- oder Gasturbine, mit einem Ventilbalken zur Betätigung von mindestens zwei Stellventilen, deren Ventilkegel mit ihren Ventilschäften in dem Ventilbalken eingehängt und durch Anhebeköpfe gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (1) eines Stellventils einen angeformten Anhebekopf (10) besitzt und in ein Muttergewinde (23) des Ventilkegels (2) eingeschraubt ist und dass der Ventilkegel (2) auf seiner dem Anhebekopf (10) zugewandten Seite zumindest im Bereich der ersten Gewindegänge einen angeformten Mutternhals (21) besitzt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutternhals (21) sich über den gesamten tragenden Bereich des Muttergewindes (24) erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutternhals (21) sich zum ersten Gewindegang hin verjüngt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (23) in ein Sackloch (24) des Ventilkegels (2) eingebracht ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Ventilschaftes (1) in dem an sein Schraubengewinde (11) anschliessenden Bereich gleich dem Kernquerschnitt des Schraubengewindes (11) ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang zwischen Ventilschaft (1) und Anhebekopf (10) eine Ausrundung (14) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz des Anhebekopfes (10) im Ventilbalken (4) kegelförmig ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhebekopf (10) auf einem hohlzylindrischen Einsatz (40) des Ventilbalkens (4) sitzt.