DE102008024254B4

DE102008024254B4 - Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine und Entnahme-Dampfturbine mit einem solchen Ventil

Info

Publication number: DE102008024254B4
Application number: DE102008024254.3A
Authority: DE
Inventors: Vinko Cujic; Claus Fost; Florian Brahm
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: DE102008024254A1

Abstract

Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine, mit:einer Durchlassscheibe (1), die eine Durchlassanordnung (1.1 -1.6) mit wenigstens zwei axialen Durchlässen (1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5 , 1.6) aufweist;einer Schieberanordnung (2.1 - 2.6) zum Verschließen der Durchlassanordnung mit wenigstens einem Schieber (2.1 , 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6), der in einer Normalebene zur Längsachse (A) der Entnahme-Dampfturbine verschiebbar geführt ist; undeiner drehbaren Kurvenscheibe (3) zur Steuerung der Schieberanordnung, wobei wenigstens ein Schieber der Schieberanordnung einen Schieberzapfen (4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 , 4.6) aufweist, der in einer Kulisse (3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 , 3.5 , 3.6) der Kurvenscheibe derart geführt ist, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers in der Normalebene bewirkt, wobei die wenigstens zwei Durchlässe der Durchlassanordnung (1.1 - 1.6) durch einen Schieber (2.1, 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6) der Schieberanordnung (2.1 - 2.6) verschließbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine mit einer Durchlassscheibe mit wenigstens einem axialen Durchlass, einer Schieberanordnung zum Verschließen axialer Durchlässe und einer drehbaren Kurvenscheibe zur Steuerung der Schieberanordnung, sowie eine Entnahme-Dampfturbine mit einem solchen Ventil.
Entnahme-Dampfturbinen dienen der Prozess- bzw. Heizdampfauskoppelung aus einer Dampfturbine. Hierzu weist eine EntnahmeDampfturbine allgemein ein Ventil zwischen einem Hochdruck- und einem Niederdruckteil der Turbine auf, mit dem der Dampfmassenstrom vom Hochdruck- zum Niederdruckteil beeinflusst werden kann. Durch Reduzierung dieses Dampfmassenstroms zum Niederdruckteil mittels des Ventils kann die Entnahmemenge gesteuert bzw. geregelt werden, die damit der Massenstromdifferenz zwischen Hoch- und Niederdruckteil entspricht. Wird die Dampfzufuhr zum Niederdruckteil verringert, erhöht sich die Dampfentnahmemenge und umgekehrt.
Weist eine Entnahme-Dampfturbine mehr als zwei Druckteile auf, beispielsweise einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und einen Niederdruckteil, so kann ein solches Ventil zwischen zwei von diesen Druckteilen angeordnet werden, um Dampf mit einem entsprechenden Druckniveau zu entnehmen. In diesem Fall wird der in Durchströmungsrichtung der Entnahme-Dampfturbine stromaufwärts gelegene Teil als Hochdruckteil, der stromabwärts gelegene Teil als Niederdruckteil bezeichnet.
Aus der Druckschrift FR 1 190 728 A ist ein Ventil mit einer Schlitzklappe mit variabler Öffnung und Schließung zum äußeren Umfang hin bekannt. Das Ventil umfasst einer Durchlassscheibe, die eine Durchlassanordnung mit Durchlässen aufweist und eine Schieberanordnung zum Verschließen der Durchlassanordnung.
Aus der DE 42 14 775 A1 ist eine Steuerung des Dampfdurchsatzes bei Regelventilen mittels Drehschieber bekannt, um eine Dampfturbine mit einem Drehschieber so aufzubauen, dass sich einerseits der Dampfdurchsatz mit höherem Wirkungsgrad feinstufig der jeweiligen Last anpassen lässt und andererseits die zur Veränderung der Drehschieberstellung aufzuwendenden Stellkräfte möglichst gering sind. Hierzu wird zwischen einem ortsfesten Kanalkörper und dem Drehschieber mindestens ein die Drehreibung herabsetzender Wälzlagerring vorgesehen und so eingesetzt, dass er außerhalb des Bereiches liegt, in dem sich Steuerschlitze des Drehschiebers und der Kanaleingänge des Kanalkörpers befinden.
Aus der DE 195 22 359 C1 ist ein Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine mit einer Durchlassscheibe mit einem radialen Durchlass bekannt, der von einem in Richtung der Längsachse der Turbine verschiebbar geführten Schieber verschließbar ist. Ein sich in radialer Richtung erstreckender Schieberzapfen des Schiebers ist in einer Kulisse einer drehbaren Kurvenscheibe derart geführt, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers in axialer Richtung parallel zur Längsachse der Turbine bewirkt.
Nachteilig erfordert diese Konstruktion einen erheblichen axialen Bauraum, um den axialen Verschiebeweg des Schiebers und die axiale Öffnung des radialen Durchlasses zu realisieren. Zudem kann die Öffnung des Durchlasses nicht optimal variiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Steuerung bzw. Regelung des einen Teil einer Entnahme-Dampfturbine durchströmenden Dampfes zu verbessern
Diese Aufgabe wird mit einem Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Entnahme-Dampfturbine mit dem Merkmal des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine eine Durchlassscheibe mit einem oder mehreren axialen Durchlässen auf, die durch einen oder mehrere Schieber verschließbar sind, die in einer Normalebene zur Längsachse der Entnahme-Dampfturbine verschiebbar geführt sind. Ein oder mehrere Schieber weisen einen Schieberzapfen auf, der in einer Kulisse einer drehbaren Kurvenscheibe derart geführt ist, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers in der Normalebene bewirkt
Durch die in der Normalebene geführte Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Schieber sowie die sich im Wesentlichen in axialer Richtung, d. h. Richtung der Längsachse der Entnahme-Dampfturbine erstreckenden Durchlässe, kann die axiale Ausdehnung verringert werden.
Vorteilhafterweise ist dabei keine Strömungsumlenkung von radialer in axiale Richtung erforderlich.
Schieber der Schieberanordnung können in der Normalebene im Wesentlichen radial, im Wesentlichen in Umfangsrichtung und/oder sowohl in radialer als auch Umfangsrichtung, d.h. auf beliebig gekrümmten Bahnen geführt sein, die in der Normalebene liegen. Dabei sind die Führungen mehrerer Schieber, die beispielsweise durch entsprechend geformte Nuten in der Durchlassscheibe ausgebildet
sein können, in denen die Schieber verschiebbar geführt sind, bevorzugt gleich ausgebildet, beispielsweise alle im Wesentlichen radial. Verschiedene Schieber der Schieberanordnung können jedoch auch auf unterschiedlichen Bahnen in der Normalebene verschiebbar geführt sein, beispielsweise ein Schieber in einer sich im Wesentlichen in radiale Richtung erstreckenden Nut und ein anderer Schieber in einer Nut, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Durchlassscheibe erstreckt.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine abgestuftere Steuerung bzw. Regelung des Dampfstromes erzielt werden. Hierzu umfasst ein Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine eine Durchlassscheibe, die eine Durchlassanordnung mit wenigstens einem Durchlass aufweist, der beispielsweise axial und/oder radial ausgebildet sein kann. Das Ventil umfasst weiter eine Schieberanordnung zum Verschließen der Durchlassanordnung mit einer Mehrzahl von Schiebern, die axial und/oder in einer Normalebene zur Längsachse der Entnahme-Dampfturbine verschiebbar geführt sind, sowie eine drehbaren Kurvenscheibe zur Steuerung der Schieberanordnung, wobei wenigstens zwei Schieber der Schieberanordnung je einen Schieberzapfen aufweisen, der in einer Kulisse der Kurvenscheibe derart geführt ist, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers bewirkt. Die Kulisse eines ersten Schiebers der Schieberanordnung und die Kulisse eines zweiten Schiebers der Schieberanordnung sind nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des ersten Schiebers und eine hiervon verschiedene Verschiebung des zweiten Schiebers bewirkt.
Sind beispielsweise der erste und zweite Schieber im Wesentlichen in radialer Richtung verschiebbar geführt, während ihre Kulissen unter voneinander verschiedenen Winkeln gegen den Radius der Durchlassscheibe geneigt sind, so führt derselbe Verdrehwinkel der Kurvenscheibe zu einer größeren Verschiebung desjenigen Schiebers, dessen Schieberzapfen in der Kulisse geführt ist, die unter dem kleineren Winkel gegen den Radius geneigt ist. Auf diese Weise öffnen bzw. schließen der erste und zweite Schieber unterschiedlich schnell.
Ist beispielsweise bei einem im Wesentlichen radial verschiebbar geführten Schieber ein Abschnitt der Kulisse, in der sein Schieberzapfen geführt ist, im Wesentlichen unter 90° zum Radius geneigt, d.h. verläuft dieser Abschnitt im Wesentlichen in Umfangsrichtung, so bewirkt eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine keine Verschiebung dieses Schiebers in radialer Richtung. Auf diese Weise können ein oder mehrere Rastabschnitte realisiert werden, die bei einer Drehung der Kurvenscheibe keine oder eine geringe Verschiebung des in ihr geführten Schieberzapfens bzw. des damit verbundenen Schiebers bewirken.
Durch die Kombination solcher Rastabschnitte mit Bewegungsabschnitten der Kulisse, die bei einer Drehung der Kurvenscheibe eine Verschiebung des in ihr geführten Schieberzapfens bewirken, also beispielsweise bei im Wesentlichen radial und/oder axial verschiebbar geführten Schiebern Kulissenabschnitte, die unter einem Winkel gegen den Radius geneigt sind, der von 0° und 90° verschieden ist, können so komplexere Verschiebeabläufe dargestellt werden, so dass beispielsweise ein im Wesentlichen radial verschiebbar geführter Schieber bei einer Drehung der Kurvenscheibe mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit radial schneller verschoben wird, wenn sich sein Schieberzapfen in einem Bewegungsabschnitt der Kulisse befindet, die gegen den Radius in einem geringen Winkel geneigt ist, langsamer verschoben wird, wenn sein Schieberzapfen einen Bewegungsabschnitt durchläuft, der unter einem größeren Winkel gegen den Radius geneigt ist, und in seiner radialen Position verharrt, solange sein Schieberzapfen in einem Rastabschnitt läuft, der sich in Umfangsrichtung erstreckt.
Indem nun die Kulissen eines ersten und zweiten Schiebers unterschiedlich lange Rast- und/oder Bewegungsabschnitt und/oder unterschiedliche Kombinationen von Rast- und Bewegungsabschnitten aufweisen, können durch die Drehung derselben Kurvenscheibe unterschiedliche Bewegungsabläufe des ersten und zweiten Schiebers dargestellt werden. So kann beispielsweise in einem ersten Drehwinkelbereich der Kurvenscheibe nur der erste Schieber verschoben werden, während der Schieberzapfen des zweiten Schiebers in einem Rastabschnitt läuft. Sobald dieser Schieberzapfen in einen Bewegungsabschnitt gelangt, wird auch der zweite Schieber verschoben. Entspricht dieser Bewegungsabschnitt dem Bewegungsabschnitt, in dem der Schieberzapfen des ersten Schiebers im ersten Drehwinkelbereich der Kurvenscheibe geführt ist, so führt der zweite Schieber eine zum ersten Schieber identische, jedoch zeitversetzte Bewegung aus. Gleichermaßen ist es entsprechend möglich, durch unterschiedliche Bewegungsabschnitte den zweiten Schieber dem ersten Schieber schneller oder langsamer nachfolgen zu lassen und/oder die Bewegung des ersten Schiebers zu beenden, zu unterbrechen oder umzukehren.
Auf diese Weise können zwei oder mehr Schieber der Schieberanordnung in aufeinander abgestimmten, beliebig komplexen Bewegungsabläufen durch die Drehung derselben Kurvenscheibe gesteuert und so der Dampfstrom gezielter gesteuert bzw. geregelt werden.
Vorstehend wurde die Darstellung komplexer Bewegungsabläufe eines oder mehrerer Schieber exemplarisch am Beispiel von Schiebern erläutert, die im Wesentlichen in radialer Richtung verschiebbar geführt sind und deren Schieberzapfen hierzu in Bewegungsabschnitten, die gegen den Radius in einem von 0° und 90° verschiedenen Winkel geneigt sind bzw. Rastabschnitten geführt ist, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Selbstverständlich können in gleicher Weise auch komplexe Bewegungsabläufe von Schiebern realisiert werden, die beispielsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung oder in Bahnen in der Normalebene zur Längsachse der Entnahme-Dampfturbine geführt sind, die gegen den Radius geneigt und/oder in der Normalebene gekrümmt sind.
Dabei erstrecken sich Rastabschnitte vorteilhafterweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung, da ein darin geführter Schieberzapfen bei einer Drehung der Kurvenscheibe nicht mitbewegt wird, während Bewegungsabschnitte unter einem gleichbleibenden oder sich ändernden, von 90° verschiedenen Winkel gegen den Radius geneigt sind. Ist ein Schieber wenigstens in einem Abschnitt nicht rein radial verschiebbar geführt, kann sich der zugeordnete Bewegungsabschnitt dabei auch im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken, so dass eine Drehung der Kurvenscheibe einen maximalen Verschiebeweg des Schiebers bewirkt.
Der vorstehend erläuterte erste Aspekt der vorliegenden Erfindung, i.e. durch in einer Normalebene verschiebbar geführte Schieber verschließbare axiale Durchlässe, und der vorstehend erläuterte zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung, i.e. Kulissen, die derart ausgebildet sind, dass eine Drehung der Kurvenscheibe eine Verschiebung eines ersten Schiebers und eine hiervon verschiedene Verschiebung eines zweiten Schiebers bewirkt, sind bereits jeweils für sich vorteilhaft, indem die axiale Ausdehnung verringert bzw. eine abgestuftere Steuerung bzw. Regelung des Dampfstromes erzielt werden kann. Besonders vorteilhaft sind beide Aspekte jedoch miteinander kombiniert.
Allgemein kann je einem Durchlass genau ein Schieber bijektiv zugeordnet sein, d.h. diesen Durchlass in entsprechender Verschiebeposition verschließen oder freigeben. Gleichermaßen können jedoch einem Durchlass auch zwei oder mehrere Schieber surjektiv derart zugeordnet sein, dass der Durchlass alternativ durch den einen oder anderen Schieber vollständig verschließbar ist oder nur kumulativ durch alle zugeordneten Schieber gemeinsam verschließbar ist. Es ist auch möglich, durch einen Schieber, der injektiv zwei oder mehr Durchlässen zugeordnet ist, diese Durchlässe zu verschließen. Auch Kombinationen dieser Zuordnungen sind möglich.
Die Kurvenscheibe setzt über die Kulissenführungen eine Drehbewegung in eine Verschiebebewegung der einzelnen Schieber in der Normalebene zur Längsachse der Entnahme-Dampfturbine um. Diese Drehbewegung kann beispielsweise translatorisch, etwa durch eine mit der Kurvenscheibe gekoppelte Schubstange, oder gleichermaßen rotatorisch, beispielsweise durch einen mit der Kurvenscheibe zusammenwirkenden Schneckentrieb, in die Kurvenscheibe eingeleitet werden. Hierzu kann das entsprechende Stellglied beispielsweise elektromotorisch, elektromagnetisch, hydraulisch und/oder pneumatisch von einer Steuerung bzw. Regelung der Entnahme-Dampfturbine entsprechend aktuiert werden. Über Verzahnung gekoppelte Stellglieder wie Schubstangen oder Schneckentriebe verbinden die Vorteile hoher Präzisen und guter Wirkungsgrade.
Ein oder mehrere Durchlässe der Durchlassanordnung sind vorzugsweise als Diffusor ausgebildet. Hierzu kann sich der hydraulische Durchmesser eines solchen Durchlasses in Durchströmungsrichtung, insbesondere stetig, erweitern. Dadurch wird die Ausströmfläche gegenüber der Einströmfläche vergrößert, so dass Druckverluste reduziert werden können. Durchlässe der Durchlassanordnung können insbesondere kreisförmig, oval, rechteckförmig oder ringsegmentförmig sein. Dabei kann sich die Querschnittsform innerhalb eines Durchlasses und/oder zwischen verschiedenen Durchlässen der Durchlassanordnung ändern.
Ein erfindungsgemäßes Ventil ist bevorzugt zwischen zwei Druckteilen einer Entnahme-Dampfturbine angeordnet, wobei der in Durchströmungsrichtung der Turbine stromaufwärts gelegene Teil als Hochdruckteil und der stromabwärts gelegene Teil als Niederdruckteil bezeichnet wird. Weist eine Entnahme-Dampfturbine mehrere Druckteile auf, beispielsweise einen Hoch-, einen oder mehrere Mittel- und einen Niederdruckteil, so bildet bei Anordnung des Ventils zwischen Hoch- und erstem Mitteldruckteil der erste Mitteldruckteil einen Niederdruckteil im Sinne der vorliegenden Erfindung, bei Anordnung des Ventils zwischen zwei Mitteldruckteilen der stromaufwärtige Mitteldruckteil den Hoch-, der stromabwärtige Mitteldruckteil den Niederdruckteil, und bei Anordnung des Ventils zwischen dem letzten Mitteldruckteil und dem Niederdruckteil dieser letzte Mitteldruckteil einen Hochdruckteil im Sinne der vorliegenden Erfindung. Wie insbesondere hieraus ersichtlich, können bei einer erfindungsgemäßen Entnahme-Dampfturbine auch zwischen zwei oder mehr Paaren von Druckteilen Ventile angeordnet sein, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

1A: ein Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht in Durchströmungsrichtung von vorne im vollständig geöffneten Zustand;
1B: das Ventil nach 1A in Durchströmungsrichtung von hinten;
2A, 2B: das Ventil nach 1 im teilweise geöffneten Zustand in 1A bzw. 1B entsprechender Darstellung;
3A, 3B: das Ventil nach 1 im vollständig geschlossenen Zustand in 1A bzw. 1B entsprechender Darstellung; und
4: das Ventil nach 2A entsprechender Darstellung mit eingezeichneten Bewegungsrichtungen.

1A zeigt ein Ventil nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht in Durchströmrichtung von vorne, d.h. einem anströmenden Dampfstrom zugewandt, der eine Entnahme-Dampfturbine (nicht dargestellt) durchströmt, in der das Ventil angeordnet ist. In Durchströmrichtung vor bzw. stromaufwärts von dem Ventil (links in 1A) sind ein Hochdruckteil der Entnahme-Dampfturbine sowie ein oder mehrere, vorzugsweise senkrecht zur Längsachse A der Entnahme-Dampfturbine angeordnete Turbinenstutzen angeordnet, hinter bzw. in Durchströmrichtung stromabwärts von dem Ventil ein Niederdruckteil (nicht dargestellt) der Entnahme-Dampfturbine, der durch das Ventil vollständig verschließbar ist.
Je nach Öffnungszustand des Ventils strömt Dampf vom Hochdruckteil bei vollständig geschlossenem Ventil vollständig in den bzw. die Turbinenstutzen und kann als Prozess- bzw. Heizdampf entnommen werden, bei vollständig geöffnetem Ventil ganz oder teilweise in den Niederdruckteil, wo er unter entsprechender Enthalpieverringerung Arbeit an die Entnahme-Dampfturbine abgibt, und bei teilweise geöffnetem Ventil in entsprechenden Mengenverhältnissen in den Niederdruckteil und den bzw. die Turbinenstutzen.
1B zeigt das Ventil nach 1A in Strömungsrichtung von hinten bzw. von der stromabwärts gelegenen, dem Niederdruckteil zugewandten Seite.
Das Ventil weist eine Durchlassscheibe 1 auf, in der sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte Schieber 2.1 bis 2.6 einer Schieberanordnung 2.1 - 2.6 in radialer Richtung in entsprechenden Radialnuten 1.10 bis 1.60 verschiebbar geführt sind.
Dabei verschließt ein Schieber 2.i (i = 1,2,...6) in seiner radial innersten Position einen zugeordneten Durchlass 1.i vollständig, der in der Durchlassscheibe 1 ausgebildet ist und diese in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Längsachse A durchgreift. In seiner radial äußersten Position, die in 1 dargestellt ist, gibt der Schieber 2.i den zugeordneten Durchlass 1.i vollständig frei. Zwischen der radial innersten und äußersten Position verschließt der Schieber 2.i den Durchlass 1.i entsprechend teilweise.
An der Durchlassscheibe 1 ist eine Kurvenscheibe 3, die in 1B erkennbar ist, drehbar um die Längsachse A angeordnet. Sie weist sechs Kulissen 3.1 bis 3.6 auf, die den sechs Schiebern 2.1 bis 2.6 zugeordnet sind. Hierzu durchgreift jeweils ein sich in axialer Richtung erstreckender Schieberzapfen 4.i (i = 1,2, ...6) die Kulisse 3.1, die ihrerseits die Kurvenscheibe 3 in axialer Richtung vollständig durchgreift. In einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführung können die Kulissen auch als Sackbohrungen ausgebildet sein, die die Kurvenscheibe nicht vollständig durchgreifen.
Wie insbesondere in 2B, die das Ventil in einer teilweise geöffneten Stellung zeigt, erkennbar, weist die Kulisse 3.1, in der der Schieberzapfen 4.1 eines ersten Schiebers 2.1 geführt ist, einen Rastabschnitt 3.11 auf, der sich in Umfangsrichtung erstreckt. An diesem schließt sich ein Bewegungsabschnitt 3.12 an, der unter einem gleichbleibenden Winkel von ca. 45° gegen den Radius der Kurvenscheibe 3 geneigt ist.
In ähnlicher Weise weist die Kulisse 3.4, in der der Schieberzapfen 4.4 eines zweiten Schiebers 2.4 geführt ist, radial außen einen Rastabschnitt 3.41 auf, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, in einen gegen den Radius der Kurvenscheibe 3 unter einem gleichbleibenden Winkel von ca. 45° geneigten Bewegungsabschnitt 3.42 übergeht, welcher seinerseits in einen weiteren, radial innenliegenden Rastabschnitt 3.43 übergeht, der sich in Umfangsrichtung erstreckt.
Wie insbesondere aus der Zusammenschau der 1B, 2B und 3B erkennbar, sind die Schieberzapfen 4.1, 4.4 des ersten bzw. zweiten Schiebers 2.1, 2.4 in den zugeordneten Kulissen 3.1 bzw. 3.4 derart geführt, dass sie sich bei vollständig geöffnetem Ventil, d.h. radial außen positionierten Schiebern (1) am Anfang des radial außenliegenden Rastabschnittes 3.11 bzw. 3.41 befinden, bei vollständig geschlossenem Ventil (3), d.h. radial innen positionierten Schiebern 2.1, 2.4 an dem diesem Anfang gegenüberliegenden Ende der jeweiligen Kulisse 4.1, 4.4. Gleiches gilt für die weiteren Schieber 2.2, 2.3, 2.5 und 2.6.
Wie insbesondere in 2B erkennbar, ist der Rastabschnitt 3.11 in Umfangsrichtung länger ausgebildet, als der Rastabschnitt 3.41. Dementsprechend gelangt der Schieberzapfen 4.4 bei einer Drehung der Kurvenscheibe im Uhrzeigersinn, d.h. mathematisch negativ (nach rechts in 1B), ausgehend von der vollständig geöffneten Stellung des Ventils, d.h. seiner Position am Anfang des radial äußeren Rastabschnittes 3.41, bereits in den sich daran anschließenden Bewegungsabschnitt 3.42, während der Schieberzapfen 4.1 noch in dem Rastabschnitt 3.11 läuft (2B). Dieser gegen den Radius der Kurvenscheibe 3 unter einem Winkel von ca. 45° geneigte Bewegungsabschnitt 3.42 setzt eine Drehbewegung der Kurvenscheibe 3 um die Längsachse A der Entnahme-Dampfturbine in eine Radialverschiebung des zugehörigen zweiten Schiebers 2.4 um, i.e. eine Drehung im Uhrzeigersinn in 2B in eine Radialverschiebung des zweiten Schiebers 2.4 nach innen.
Sobald der zweite Schieber 2.4 seine radial innerste Position erreicht hat, i.e. den zugeordneten Durchlass 1.4 vollständig verschließt, geht sein Schieberzapfen 4.4 in den radial inneren Rastabschnitt 3.43 über, so dass eine weitere Drehung der Kurvenscheibe 3 im schließenden Drehsinn (mathematisch negativ bzw. im Uhrzeigersinn von der in Strömungsrichtung stromabwärts liegenden Seite aus gesehen) keine weitere Radialverschiebung des zweiten Schiebers 2.4 bewirkt.
Der Bewegungsabschnitt 3.12 der Kulisse 3.1, der sich an den länger ausgebildeten Rastabschnitt 3.11 anschließt, ist ebenfalls länger ausgebildet als der entsprechende Bewegungsabschnitt 3.42. Hierdurch beginnt der erste Schieber 2.1, ausgehend von der vollständig geöffneten Stellung (1), bei einer Drehung der Kurvenscheibe 3 in Schließdrehrichtung später, sich radial nach innen zu bewegen, setzt diese Bewegung jedoch weiter fort, wenn der zweite Schieber 2.4 bereits vollständig geschlossen ist, d.h. seinen Schieberzapfen 4.4 sich bereits im radial inneren Rastabschnitt 3.43 befindet.
Auf diese Weise kann, wie sich insbesondere aus der Figurenfolge 1A → 2A → 3A ergibt, eine gegeneinander versetzte Schließbewegung des ersten und zweiten Schiebers 2.1, 2.4 derart erfolgen, dass der zweite Schieber 2.4 bereits teilweise den Durchlass 1.4 verschließt, während der erste Schieber 2.1 den Durchlass 1.1 noch vollständig freigibt (2) und dementsprechend der zweite Schieber 2.4 den Durchlass 1.4 früher vollständig verschließt als der erste Schieber 2.1 den Durchlass 1.1. Auf diese Weise können die einzelnen Durchlässe abgestuft geschlossen, d.h. durch eine Drehung derselben Kurvenscheibe 3 in unterschiedlicher Weise angesteuert werden.
Ein Öffnen des Ventils erfolgt in entsprechend umgekehrter Weise, wie sie sich aus der Figurenfolge 3 → 2 → 1 ergibt. Dabei wird zunächst der Durchlass 1.1 durch den ersten Schieber 2.1 freigegeben und demgegenüber zeitlich versetzt der Durchlass 1.4 durch den zweiten Schieber 2.4.
Die übrigen Schieber 2.2, 2.3, 2.5 und 2.6 werden entsprechend angesteuert, wobei ihre Kulissen, wie insbesondere aus 2B erkennbar, radial innere und äußere Rastabschnitte und diese verbindende Bewegungsabschnitte aufweisen, wobei die Länge des radial äußeren Rastabschnittes, ausgehend vom ersten Schieber 2.1 über die Schieber 2.6 - 2.3 bis zum Schieber 2.2 abnimmt, dessen radial äußerer Rastabschnitt nur eine über den Durchmesser des in ihm geführten Schieberzapfens 4.2 nur geringfügig hinausgehende Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist, während umgekehrt die Länge der radial innenliegenden Rastabschnitte in gleicher Weise zunimmt. Auf diese Weise beginnt, ausgehend von der in 1 dargestellten vollständig geöffneten Stellung des Ventils bei einer Drehung der Kurvenscheibe 3 in Schließdrehrichtung zunächst der Schieber 2.2 aufgrund des kürzesten radial äußeren Rastabschnittes seiner Kulisse, sich radial nach innen zu bewegen und dabei den zugeordneten Durchlass 1.2 zu verschließen. Ihm folgen in durch die unterschiedlichen Längen der radial äußeren Rastabschnitte vorgegebenen Abständen in der Reihenfolge die Schieber 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 und schließlich 2.1 derart, dass zunächst der Durchlass 1.2 durch den Schieber 2.2 vollständig geschlossen wird (2), anschließend der Durchlass 1.3 durch den Schieber 1.3 etc., bis schließlich auch der Schieber 2.1 den Durchlass 1.1 verschließt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Schieberzapfen 4.6 bis 4.2 der übrigen Schieber 2.6 bis 2.2 bereits in den radial inneren Rastabschnitt.
Beim Öffnen des Ventils durch Drehung der Kurvenscheibe in der der Schließdrehrichtung entgegengesetzten Öffnungsdrehrichtung beginnt umgekehrt entsprechend zunächst der erste Schieber 2.1, den Durchlass 1.1 freizugeben, wobei ihm in der Reihenfolge die Ventile 2.6 - 2.2 derart folgen, dass zuerst der Durchlass 1.1, anschließend der Druchlass 1.6 freigegeben wird, bis schließlich auch der Durchlass 1.2 vollständig geöffnet ist.
Auf diese Weise können durch Drehung der Kurvenscheibe 3 in Schließ- bzw. Öffnungsrichtung die einzelnen Durchlässe 1.1 bis 1.6 sukzessive geschlossen bzw. geöffnet oder auch Zwischenstellungen mit unterschiedlich stark geöffneten Durchlässen eingestellt werden.
Hierzu ist die Kurvenscheibe 3 mit einer Schubstange 5 gelenkig derart verbunden, dass eine translatorische Bewegung der Schubstange 5, die über einen in einem Langloch gleitenden Bolzen mit der Kurvenscheibe 3 verbunden ist, in eine entsprechende Drehbewegung der Kurvenscheibe umgesetzt wird. Die Schubstange 5 wird von einer Regelung der Entnahme-Dampfturbine über einen linear Antrieb (nicht dargestellt) bewegt.
Bezugszeichenliste

1.: Durchlassscheibe
1.1-1.6: Durchlass
1.10-1.60: Führungsnut
2.1-2.6: Schieber
3: Kurvenscheibe
3.1-3.6: Kulisse
3.11: Rastbereich der Kulisse 3.1
3.12: Bewegungsbereich der Kulisse 3.1
3.41: Rastbereich der Kulisse 3.4
3.42: Bewegungsbereich der Kulisse 3.4
3.43: Rastbereich der Kulisse 3.4
4.1-4.6: Schieberzapfen
5: Schubstange

Claims

Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine, mit: einer Durchlassscheibe (1), die eine Durchlassanordnung (1.1 -1.6) mit wenigstens zwei axialen Durchlässen (1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5 , 1.6) aufweist; einer Schieberanordnung (2.1 - 2.6) zum Verschließen der Durchlassanordnung mit wenigstens einem Schieber (2.1 , 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6), der in einer Normalebene zur Längsachse (A) der Entnahme-Dampfturbine verschiebbar geführt ist; und einer drehbaren Kurvenscheibe (3) zur Steuerung der Schieberanordnung, wobei wenigstens ein Schieber der Schieberanordnung einen Schieberzapfen (4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 , 4.6) aufweist, der in einer Kulisse (3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 , 3.5 , 3.6) der Kurvenscheibe derart geführt ist, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers in der Normalebene bewirkt, wobei die wenigstens zwei Durchlässe der Durchlassanordnung (1.1 - 1.6) durch einen Schieber (2.1, 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6) der Schieberanordnung (2.1 - 2.6) verschließbar sind.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schieber der Schieberanordnung (2.1 - 2.6) in der Normalebene radial und/oder in Umfangsrichtung, insbesondere an der Durchlassscheibe (1), verschiebbar geführt ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberanordnung (2.1 -2.6) eine Mehrzahl von Schiebern (2.1, 2.2, 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6) aufweist.
Ventil für eine Entnahme-Dampfturbine, nach Anspruch 3, mit: einer Durchlassscheibe (1), die eine Durchlassanordnung (1.1 -1.6) mit wenigstens zwei Durchlässen (1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5 , 1.6) aufweist; einer Schieberanordnung (2.1 -2.6) zum Verschließen der Durchlassanordnung mit wenigstens einem Schieber (2.1 , 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6), der axial und in einer Normalebene zur Längsachse (A) der Entnahme-Dampfturbine verschiebbar geführt ist; und einer drehbaren Kurvenscheibe (3) zur Steuerung der Schieberanordnung, wobei wenigstens ein Schieber der Schieberanordnung einen Schieberzapfen (4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 , 4.6) aufweist, der in einer Kulisse (3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 , 3.5 , 3.6) der Kurvenscheibe derart geführt ist, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des Schiebers bewirkt, wobei die Schieberanordnung (2.1 - 2.6) eine Mehrzahl von Schiebern (2.1, 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6) aufweist, wobei die Kulisse (3.1) eines ersten Schiebers (2.1) der Schieberanordnung und die Kulisse (3.4) eines zweiten Schiebers (2.4) der Schieberanordnung derart ausgebildet sind, dass eine Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse der Entnahme-Dampfturbine eine Verschiebung des ersten Schiebers und eine hiervon verschiedene Verschiebung des zweiten Schiebers bewirkt, wobei die wenigstens zwei Durchlässe der Durchlassanordnung (1.1 - 1.6) durch einen Schieber (2.1, 2.2 , 2.3 , 2.4 , 2.5 , 2.6) der Schieberanordnung (2.1 - 2.6) verschließbar sind.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kulisse der Kurvenscheibe einen Abschnitt (3.11, 3.12; 3.41, 3.42, 3.43) aufweist, in dem der Schieberzapfen (4.1; 4.4) axial und/oder in der Normalebene radial und/oder in Umfangsrichtung verschiebbar geführt ist.
Ventil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (3.1) des ersten Schiebers (2.1) der Schieberanordnung und die Kulisse (3.4) des zweiten Schiebers (2.4) der Schieberanordnung voneinander verschiedene Abschnitt (3.11 , 3.12 ; 3.41 , 3.42 , 3.43) aufweisen, in denen die Schieberzapfen axial und/oder in der Normalebene radial und/oder in Umfangsrichtung verschiebbar geführt sind.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (3.1 ; 3.4) des ersten und zweiten Schiebers (2.1 ; 2.4) der Schieberanordnung jeweils wenigstens einen Rastabschnitt (3.11 ; 3.41 , 3.43), der bei einer Drehung der Kurvenscheibe im Wesentlichen keine Verschiebung des in ihr geführten Schieberzapfens (4.1 ; 4.4) bewirkt, und/oder wenigstens einen Bewegungsabschnitt (3.12 ; 3.42) aufweisen, der bei einer Drehung der Kurvenscheibe eine Verschiebung des in ihr geführten Schieberzapfens (4.1 ; 4.4) bewirkt, wobei wenigstens ein Rast- und/ oder Bewegungsabschnitt (3.11, 3.12) der Kulisse (3.1) des ersten Schiebers (2.1) und ein Rast- bzw. Bewegungsabschnitt (3.41, 3.42, 3.43) der Kulisse (3.4) des zweiten Schiebers (2.4) unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schieberzapfen (4.1; 4.4) sich in Richtung der Längsachse (A) der Entnahme-Dampfturbine erstreckt.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchlass der Durchlassanordnung (1.1 - 1.6) durch wenigstens einen Schieber (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6) der Schieberanordnung (2.1 - 2.6) verschließbar ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein mit der Kurvenscheibe (3), insbesondere über eine Verzahnung, gekoppeltes Stellglied zur Drehung der Kurvenscheibe um die Längsachse (A) der Entnahme-Dampfturbine aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchlass der Durchlassanordnung (1.1 - 1.6) als Diffusor ausgebildet ist.
Entnahme-Dampfturbine mit einem Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zwischen einem Hochdruckteil und einem Niederdruckteil der Entnahme-Dampfturbine angeordnet ist.