DD278391A1

DD278391A1 - Doppelsitzventil fuer druckluftantriebe eines hochspannungsleistungsschalter

Info

Publication number: DD278391A1
Application number: DD32360288A
Authority: DD
Inventors: Ekkehardt Anke; Christoph Berger
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelsitzventil fuer Druckluftantriebe eines Hochspannungsleistungsschalters. Derartige Schalter werden in Elektroenergieanlagen verwendet. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines konstruktiv einfachen Doppelsitzventils mit zuverlaessigem Schliessen des Ventils. Hierbei war die Aufgabe zu loesen, das Doppelsitzventil konstruktiv so zu gestalten, dass ein Ventilsitz in axialer Richtung beweglich ist. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass ein in einem Ventilgehaeuse befindlicher Kolben in mindestens drei Durchmesser gestuft ist, wobei seine aktiven Ringflaechen teilweise oder vollstaendig druckbeaufschlagt werden koennen, und der eine von beiden Ventilsitzen zuerst schliesst und sich dann in axialer Richtung soweit verlagert, bis der zweite Ventilsitz geschlossen ist.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Doppelsitzventil für Druckluftantriebe eines Hochspannungsleistungsschalters. Derartige Schalter werden in Elektroenergieanlagen verwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind doppelt wirkende Ventile bekannt, die einen mit einer normalen Ventildichtung versehenen Ventilschaft und einen daran befestigten Kolben aufweisen (DE-OS 2339252; F 16k, 1/44). Hierdurch ergibt sich eine erste Dichtungsstelle zwischen der Ventildichtung des Ventilschaftes und einem festen Ventilsitz sowie eine zweite Dichtungsstelle zwischen dem Kolben und einen in einem Teil des Ventilgehäuses gebildeten zylindrischen Bereich. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist es, daß hier nur vergleichsweise langsame Schaltzeichen nicht entsprechen.

Der Grund dafür liegt darin, daß die Schließkraft nicht schlagartig oder bei kurzem Ventilhub aufgehoben wird. Aus der DE-PS 2529020, F16K, 1/44 ist ein entlastetes Reglerventil mit Doppelsitzventilen bekannt, bei denen der erforderliche axiale Abstand der beiden Ventilteller über ein Gewinde exakt eingestellt werden kann. Das Gewinde ist dabei die Verbindungsstelle der beiden Führungsstangon der Ventilteller, die konstruktiv ähnlich wie Mutter und Bolzen ausgelegt sind und so die notwendige axiale Justierung ermöglichen. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß ein so ausgebildetes Ventil eine von außen zugängliche Justiereinrichtung erfordert. Justiermöglichkeiten bergen das Risiko einer Verstellung, was bei den langen Revisionsabständen bei Hochleistungsschaltern ungünstig ist.

Es sind Ventile bekannt, bei denen im geschlossenen Zustand auf zwei mit einer Ventilstange verbundenen Ventilteller die Kräfte infolge des anstehenden Druckes in entgegengesetzter Richtung wirken. Der im Durchmesser größere Ventilteller befindet sich in einer kleinen abgeschlossenen Kammer. Im Falle der Öffnung wird in dieser Kammer schlagartig der Druck gesenkt. Die auf den Ventilteller wirkende Schließkraft sinkt und bei gekoppelten Ventilteller heben infolge des nur noch einseitig voll wirkenden Druckes von den Ventilsitzen ab. Nach kurzem Hub wir der die Schließung bewirkende Ventilteller vollständig von der Druckluft umströmt. Die Schließkraft ist schlagartig null, es wirkt nur noch die Kraft in Richtung einer vollständigen Öffnung des Ventils und es erfolgt eine Freigabe des Strömungsquerschnittes in wenigen Millisekunden. Der Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, daß infolge des starren Abstjndes der beiden Ventilsitze bei fertigungstechnischen Abweichungen ein ungenaues Schließen eines Ventilsitzes erfolgen kann. Folglich muß einen Ventilsitz die Möglichkeit einer axialen Verschiebung eingeräumt werden, wenn ein übergroßer fertigungstechnischer Aufwand zur Erreichung stets gleicher Abstände der Ventilsitze vermieden werden soll und außerdem eine Justierung als mögliche zusätzliche Fehlerquelle nicht zu verwenden ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein konstruktiv einfacheres Doppelsitzventil für Druckluftantriebe eines Hochspannungsleistungsschalters mit kurzen Öffnungszeiten anzugeben, das durch zuverlässigeres und genaueres Schließen des Ventils als bei bekannten Doppelsitzventilen gekennzeichnet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Doppelsitzventil für Druckluftantriebe eines Hochspannungsleistungsschalters einen Ventilsitz zu schaffen, der in axialer Richtung beweglich ist, um ein zeitlich versetztes Schließen der beiden Ventilsitze zu ermöglichen und fertigungstechnische Differenzen in axialer Richtung ohne Justiereinrichtung auszugleichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein in einem Ventilgehäuse befindlicher Kolben derart ausgebildet ist, daß er in mindestens drei Durchmesser gestuft ist, und der durch entweder nur teilweise oder vollständige Beaufschlagung der aktiven Kolbenflächen mit einem gasförmigen Medium in axialer Richtung bewegt wird. An diesem Kolben befindet sich auf einer Seite der bewegliche Ventilsitz, auf der anderen Seite ist ein Metallbalg montiert, um die Möglichkeit einer differenzierten Druckbeaufschlagung zu haben. In Ausgestaltung der Erfindung verhalten sich die vier aktiven Kolbenflächen und die Fläche unter dem Ventilteller 15 nach folgenden Formeln:

A₁ + A₂ + A₃ > A₄ und A₄ > A, + A₆.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Doppelsitzventil in geschlossenem Zustand Fig. 2: Kennzeichnung der aktiven Kolbe nflächen.

Die durch die Belüftungsbohrung 21 ständig einfließende Druckluft füllt die Kammer 2 über dem Ventilteller 3 und erzeugt somit eine Kraft auf den Ventilsitz 4 und über die Ventilstange 5 auf den Hauptventilsitz 14. Die notwendige Anpreßkraft am Ventilsitz 4 wird durch die Gegenkraft des Kolbens 9 realisiert, der infolge der durch die Bohrung 16 ständig einströmende und in der Kammer 13 anstehende Druckluft und der daraus resultierenden Kraft nach oben gedrückt wird. Ein Öffnen des Doppelsitzventils erfolgt durch einen kurzzeitigen Druckstoß, der über eine Ansteuereinheit 17 und die Belüftungsbohrung 18 in die Kammer 1 unterhalb des Ventiltellers 3 gelangt. Dadurch wird die Zuhalterkraft, die aus der Druckluft in der Kammer 2 resultiert schlagartig kompensiert und die am Hauptventilsitz 14 anstehende Druckluft öff not das Doppelsitzventil. Dadurch ändern sich die infolge der Druckluft auf den mit dem Ventilsitz versehenen Kolben 9 wirkenden Kräfte. Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind bei jeweils gleicher Druckbeaufschlagung für eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 9 die Flächen A₁ (Ringfläche außerhalb des Faltenbalges 11), A₂ (Fläche innerhalb des Faltenbalges 11) und A3 (Fläche über einem Absatz 10 der Ventilgehäuse 22, Kammer 8) maßgeblich.

Für ein Verbleiben in der alten Lage bzw. ein Absenken des Kolbens 9 ist die Fläche A₄ (Fläche unter dem Ventilteller 3) entscheidend.

Da die Summo der Flächen A₁, A₂ und A₃ größer ist als die Fläche A₄, beginnt sich der Kolben 9 mit dem darauf befindlichen Ventilsitz 4 nach oben zu bewegen. Er erreicht seine obere Lage, wenn er am Absatz 10 der Ventilgehäuse 22 anliegt.

Da nach Öffnung des Doppelsitzventils überall Druckgleichheit herrscht, leitet die Druckfeder 20 den Schließvorgang ein. Sie drückt den Ventilteller 3 auf den Ventilsitz 4 des in der oberen Lage befindlichen Kolbens 9. Die in den Kammern 1,19 und 12 befindliche Druckluft strömt über die Bohrungen 6 und 7 ab. Ein Nachströmen über die Bohrung 18 (kurzzeitiger Druckstoß) und den Ventilsitz 4 (Anpressung durch Druckfeder) erfolgt nicht.

Die in den Kammern 2 und 13 verbleibende Druckluft sorgt für die nötige Anpreßkraft am Ventilsitz 4. Der Ventilsitz 4 ist damit geschlossen und die volle Schließkraft wird wiedsi'wirksam. Diese bewirkt, daß sich der Kolben 9 mit dem Ventilteller 3 und der damit verbundenen Führungsstange 5 und dem Ventilteller 15 nach unten bewegen.

Diese Bewegung endet, wenn der Hauptventilsitz 14 geschlossen ist. Damit ist der alte Zustand erreicht und das Doppelsitzventil wieder vollständig geschlossen.

Claims

1. Doppelsitzventil für Druckluftantriebe eines Hochspannungsleistungsschalters mit einem Ventilgehäuse mit zwei durch eine Führungsstange verbundenen Ventiltellern sowie mit zwei Ventilsitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) mit einem Kolben (9) und dem Ventilteller (3) in axialer Richtung beweglich angeordnet sind und der Kolben (9) derart ausgebildet ist, daß er in mindestens drei Durchmesser (D₁, D₂, D₃) gestuft ist, wobei die an den Ventilsitz (4) angrenzende Stirnfläche des Kolbens (9) mit dem Durchmesser (D₂) größer ist, als die an einen Faltenbalg (11) angrenzende Stirnfläche des Kolbens (9) mit dem Durchmesser (D₁) und der mittlere Teil des Kolbens (9) einen gegenüber den beiden Stirnflächen des Kolbens (9) kleineren Durchmesser (D₂) aufweist.

2. Doppelsitzventil für Druckluftantriebe eines Hochspannungsschalters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenmäßig kleinere Stirnseite des Kolbens (9) durch den Faltenbalg (11) in einen Kreis und einen Kreisring so geteilt ist, daß vier aktive Kolbenflächen entstehen (Ai; A₂; A₃; A₄) für die die Formeln Ai + A₂ + A₃ > A₄ und A₄ > Αι + A₅ gelten, wobei Αι die Ringfläche außerhalb des Faltenbalges 11,

A₂ die Fläche innerhalb des Faltenbalges 11,

A₃ die Fläche über einem Absatz 10,

A₄ die Fläche unter dem Ventilteller 3,

A₅ die Fläche unter dem Ventilteller 15 sind, und daß entweder die Kolbenflächen A₁ und A₄ oder die 'Kolbenflächen A₁, A₂, A₃ und A₄ durch ein gasförmiges Medium mit gleichem Druck beaufschlagt werden.