DE1095609B - Ventil mit entlastetem Verschlussstueck - Google Patents

Ventil mit entlastetem Verschlussstueck

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DE1095609B
DE1095609B DEL27419A DEL0027419A DE1095609B DE 1095609 B DE1095609 B DE 1095609B DE L27419 A DEL27419 A DE L27419A DE L0027419 A DEL0027419 A DE L0027419A DE 1095609 B DE1095609 B DE 1095609B
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Germany
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valve
stroke
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Pending
Application number
DEL27419A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Max Ludewig
Martin Schulze
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/024Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an auxiliary valve on the main valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Description

DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einem in einem Gehäuse geführten und von diesem durch einen Führungsspalt geringen Durchflußquerschnittes getrennten, hohlkolbenartigen Ventilverschlußstück, das nach Öffnung eines der Entlastung dienenden Vorhubventile vom Ventilsitz leichter abhebbar ist, da der Innenraum des Ventilverschlußstückes einerseits durch öffnen des Vorhubventils mit dem Abströmraum des Ventils verbindbar ist und andererseits mit dem vom Gehäuse und der abströmraumfernen Stirnseite des Ventilverschlußstückes gebildeten Gegenraum über eine Durchflußöffnung in Verbindung steht, deren Durchflußquerschnitt größer ist als dei Durchflußquerschnitt des Führungsspaltes, wobei zwischen dem Gegenraum und dem Zuströmraum des Ventils eine Verbindung vorgesehen ist, die in ihrem offenen Zustand einen größeren Durchflußquerschnitt als der Führungsspalt aufweist, wobei der Durchfluß durch die Verbindung drosselbar ist.
Zur Erklärung sei gesagt, daß das Vorhubventilverschlußstück bei geschlossenem Hauptventil — im folgenden wie im Anfang stets nur »Ventil« genannt —· eine Öffnungsbewegung ausführt, nach der das nun entlastete Ventilverschlußstück seine Öffnungsbewegung ausführt. Meist wird hierfür das Ventilverschlußstück von einer Vorhubventilspindel mitgenommen. Die Schließbewegungen der beiden Ventile erfolgen in entsprechender Weise.
Es ist notwendig geworden, daß solche Ventile drei Eigenschaften in sich vereinen, nämlich in kürzester Zeit schließen, wenn dies erforderlich ist, d. h. wenn z. B. ein Schnellschlußventil einer Dampf- oder Gasturbine, beispielsweise bei Erreichen einer bestimmten Überdrehzahl, schlagartig schließen soll, in kürzester Zeit öffnen und eine ausgezeichnete Schnellschlußbereitschaft aufweisen. Bei den bekannten Schnellschlußventilen oben angegebener Bauart ist die genannte Verbindung in einer mittleren Phase des Öffnungsgesamthubes gedrosselt und am Schluß dieser mittleren Phase geschlossen. Sie bleibt in der Endphase des Öffnungsgesamthubes, also während des Ventilverschlußstückhubes, geschlossen. Diese Ventile sind nicht sofort nach dem öffnen schnellschlußbereit, da Medium in den Gegendruckraum nicht so schnell nachströmen kann, sondern erst, wenn nach der Drosselung wieder ein größerer Durchtritt vom Zuströmraum zum Gegendruckraum vorhanden ist.
Deshalb ist gemäß der Erfindung bei einem obengenannten Ventil der Durchfluß durch die dort genannte Verbindung lediglich während einer mittleren Phase des aus Vorhubventilverschlußstück- und Ventilverschlußstückhub bestehenden öffnungs- und Schließgesamthubes gedrosselt, dagegen während der
Anmelder:
LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H.f Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1
Dr.-Ing. Max Ludewig und Martin Schulze, Essen,
sind als Erfinder gemannt worden
anderen Phasen, einschließlich der Vorhubventilverschlußstückendstellungen, offen.
Ist das Ventil gemäß der Erfindung voll geöffnet, dann befindet es sich in einer ausgezeichneten Schnellschlußbereitschaft, da die genannte Verbindung offen ist und somit im Gegenraum der Druck des Zuströmraums herrscht. Diese Schnellschlußbereitschaft ist auch dann sofort wieder vorhanden, wenn das Ventil kurz zuvor geschlossen war.
Wird das Ventil gemäß der Erfindung zum Schließen ausgelöst, dann wird zuerst das Vorhubventil geschlossen, und eine Schließkraft, z. B. die einer Spiralfeder (Schließfeder), wirft das Ventilverschlußstück äußerst schnell (etwa V100 Sekunden) auf den Ventilsitz, da während der Schließbewegung des Ventilverschlußstückes der Druck im Gegenraum wegen des Nachströmens von Medium aus dem Zuströmraum über die Verbindung kaum absinkt. Über das schnelle Zuschlagen des Ventils hinaus ist bei dem Ventil auch die notwendige Schließkraft geringer. Es kann z. B. eine kleinere Schließfeder verwendet werden.
Das Zuschlagen des Ventils erfolgt meist durch den Druck einer Vorhubventilspindel, die gleichermaßen Ventilspindel ist und über ihr Vorhubventilverschlußstück auf den Vorhubventilsitz und somit auf das diesen Sitz aufweisende Ventilverschlußstück drückt.
Die in der mittleren Phase des Schließgesamthubes gegebene Drosselung der Verbindung stört den äußerst kraftsparenden und/oder schnellen Schließbewegungsablauf kaum, da in der Praxis die Drosselphase gegenüber den anderen Phasen, in denen die Verbindung ja offen ist, klein gehalten wird. Außerdem wird die Drosselstelle durch die Wucht der Massen der in schneller Schließbewegung befindlichen Ventilteile schnell übersteuert, wonach die Verbindung wieder offen ist.
Die mittlere Drosselphase ist aber nun notwendig für eine entlastete und/oder schnellste Öffnung des Ventils. Der Gegenraum ist vor dem öffnen des Vor-
009 679/307
hubventils über die offene Verbindung mit dem Zuströmraum vor dem Ventilverschlußstück verbunden. Der somit anfangs gegebene hohe Druck im Gegenraum stört nicht, da die Öffnungskräfte für das Vorhubventil relativ klein sind. Er fällt auch ab, da vorzugsweise schon nach dem ersten Teil des Öffnungshubes des Vorhubventils die Drosselung langsam beginnt und volle Drosselung auch schon vorzugsweise vor dem Anheben des Ventilverschlußstückes gegeben ist. Bis zum Beginn der vollen Drosselung strömt also laufend Medium vom Gegenraum über den Innenraum des Ventilverschlußstückes und den Durchflußquerschnitt des Vorhubventils in den Abströmraum, wobei der Druck im Gegenraum laufend abnimmt. Vorzugsweise schon während des letzten Teils des Öffnungshubes des Vorhubventils ist die Verbindung voll gedrosselt. Die volle Drosselung kann aber auch erst ab Beginn des Anhebens des Ventil Verschlußstückes eintreten.
Während der Phase der vollen Drosselung, in welcher Phase also im Gegenraum ein geringer Druck herrscht, wird das Ventilverschlußstück mit relativ geringer Kraft angehoben. Auch dies ist ein Vorteil, der beim Ventil gemäß der Erfindung erreicht wird. Nach der Drosselphase, also in der zweiten, gleich letzten Öffnungsphase des Ventilverschlußstücköffnungshubes, ist die Verbindung wieder offen. Dies ist insbesondere bei Ventilen gemäß der Erfindung, die als Schnellschlußventile für Dampf- und Gasturbinen verwendet werdep, nicht von Schaden, da die Regelventile der Turbine nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl geschlossen worden sind und dadurch im Abströmraum ein Stau zu verzeichnen ist, der im Laufe des weiteren Anhebens des Ventilverschlußstückes noch weiter anwächst. Die notwendigen Öffnungskräfte wachsen also nicht an.
Insbesondere wird die Drosselstelle der Verbindung durch einen in die Verbindung hineinragenden, festen Innenbund und einen durch den Innenbund hindurchbewegbaren Kolbenschieber gebildet. Vorzugsweise ist bei einem Ventil gemäß der Erfindung mit einer solchen Drosselstelle und einer koaxial zum Führungsspalt verlaufenden Vorhubventilspindel der Innenbund zwischen dem Gegenraum und einem an den Gegenraum anschließenden Raum der Verbindung angeordnet und der Kolbenschieber mit der Spindel fest verbunden. Hierbei ist folgende Bauart zweckmäßig: Der genannte anschließende Raum umgibt als Hohlringraum des Gehäuses die Vorhubventilspindel, und der Kolbenschieber sitzt als Außenbund (Steuerbund) auf der Spindel. Handelt es sich um ein Ventil mit einem ab Vollöffnung des Vorhubventils durch einen fest mit der Vorhubventilspindel verbundenen Anschlag, insbesondere Anschlagbund, vom Ventilsitz abhebbaren Ventilverschlußstück, dann ist, bezogen auf das geschlossene Ventil und das geschlossene Vorhubventil, der Steuerbundhub bis zum Beginn starker Drosselung der Verbindung zweckmäßigerweise etwas kleiner als der Anschlaghub bis zum Beginn der Berührung des Ventilverschlußstückes durch den Anschlag. Hierdurch ist die Verbindung schon während der letzten Phase des Öffnungshubs des Vorhubventils voll gedrosselt.
In der Figur ist als Ausführungsbeispiel ein Dampfturbinen-Schnellschlußventil gemäß der Erfindung in Schließstellung dargestellt, dessen Vorhubventil ebenfalls geschlossen ist.
In einem Gehäuse 10 wird das Ventilverschlußstück 11 geführt. Ein Führungsspalt 12 geringen Durchflußquerschnitts befindet sich zwischen Gehäuse 10 und Ventilverschlußstück 11. Vom Zuströmraum 13 führt zum Gegenraum 14 eine Verbindung 15, deren an den Gegenraum 14 anschließender Teil 16 unmittelbar an den Gegenraum 14 anschließend einen in die Verbindung 15 hineinragenden Innenbund 17 aufweist.
Auf der Vorhubventilspindel 18 sitzen fest ein Steuerbund 19 und ein Anschlagbund 20. Bei geöffnetem Vorhubventil mit Vorhubventilverschlußstück 21
ίο steht der Gegenraum 14 über einen Durchflußquerschnitt 22, über den Innenraum 23 des Ventilverschlußstückes 11 und über einen dann gegebenen Vorhubventildurchflußquerschnitt mit dem Abströmraum 24 in Verbindung. Der Gegenraum 14 erhält sofort nach öffnung des Ventils (Hauptventils), also beim Anheben des Ventilverschlußstückes 11, aus dem Zuströmraum 13 eine große Füllmenge, wodurch das voll geöffnete Ventil sofort schnellschlußbereit ist.
Der Innenbund 17 sowie der Steuerbund 19 weisen zwei zueinander parallele, zur Vorhubventilspindel 18 konzentrisch liegende und eine zylindrische Mantelfläche 25 bzw. 26 des betreffenden Bundes 17 bzw. 19 begrenzende Kreisring-Steuerkanten 27 bis 30 auf. Bei geschlossenem Ventil und geschlossenem Vorhubventil ist der spindelaxiale Abstand 31 (z. B. 4 mm) zwischen der Innenbund-Steuerkante 28 und Steuerbund-Steuerkante 29 etwas kleiner als der Anschlaghub 32 (z. B. 6 mm), wobei die Summe der Mantelflächenbreiten 33 und 34 je nach Betriebsweise des Ventils, also entsprechend der gewünschten oder notwendigen Länge der Drosselphase, festgelegt ist. Der im offenen Zustand der Verbindung 15 gegebene Durchflußquerschnitt ist mit 35 bezeichnet. Der Öffnungsgesamthub 37 setzt sich aus dem Vorhubventil-Verschlußstückhub (gleich Anschlaghub 32) und dem Ventilverschlußstückhub 36 zusammen. Eine so ausgelegte Drosseleinrichtung steuert die Verbindung 15 äußerst exakt in oben angegebenem Sinne.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Ventil mit einem in einem Gehäuse geführten und von diesem durch einen Führungsspalt geringen Durchflußquerschnitts getrennten, hohlkolbenartigen Ventilverschlußstück, das nach öffnung eines der Entlastung dienenden Vorhubventils vom Ventilsitz leichter abhebbar ist, da der Innenraum des Ventilverschlußstückes einerseits durch öffnen des Vorhubventils mit dem Abströmraum des Ventils verbindbar ist und andererseits mit dem vom Gehäuse und der abströmraumfernen Stirnseite des Ventilverschlußstückes gebildeten Gegenraum über eine Durchflußöffnung in Verbindung steht, deren Durchflußquerschnitt größer ist als der Durchflußquerschnitt des Führungsspaltes, wobei zwischen dem Gegenraum und dem Zuströmraum des Ventils eine Verbindung vorgesehen ist, die in ihrem offenen Zustand einen größeren Durchflußquerschnitt als der Führungsspalt aufweist, wobei der Durchfluß durch die Verbindung drosselbar ist, dadurch gekennzeidinet, daß der Durchfluß durch die Verbindung (15) lediglich während einer mittleren Phase des aus Vorhubventilverschlußstück- und Ventilverschlußstückhub (32 und 36) bestehenden öffnungs- und Schließgesamthubes (37) gedrosselt ist, dagegen während der anderen Phasen, einschließlich der Vorhubventilverschlußstückendstellungen, offen ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle der Verbindung (15) durch einen in die Verbindung (15) hinein-
ragenden festen Innenbund (17) und einen durch den Innenbund (17) hindurchbewegbaren Kolbenschieber (19) gebildet wird.
3. Ventil nach Anspruch 2 mit einer koaxial zum Führungsspalt verlaufenden Vorhubventilspindel, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbund (17) zwischen dem Gegenraum (14) und einem an den Gegenraum (14) anschließenden Raum (16) der Verbindung (15) angeordnet und der Kolbenschieber (19) mit der Spindel (18) fest verbunden ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser anschließende Raum (16) als Hohlringraum des Gehäuses (10) die Vorhubventilspindel (18) umgibt und der Kolbenschieber (19) als Außenbund (Steuerbund) auf der Spindel (18) sitzt.
5. Ventil nach den Ansprächen 3 und 4 mit einem ab Vollöffnung des Vorhubventils durch einen fest mit der Vorhubventilspindel verbundenen Anschlag, insbesondere Anschlagbund, vom Ventilsitz abhebbaren Ventil Verschluß stück, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf geschlossenes Ventil und geschlossenes Vorhubventil, der
Steuerbundhub (31) bis zum Beginn starker Drosselung der Verbindung (15) etwas kleiner ist als der Anschlaghub (32) bis zum Beginn der Berührung des Ventilverschlußstückes (11) durch den Anschlag (20).
6. Ventil nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbund (17) sowie der Steuerbund (Kolbenschieber 19) zwei zueinander parallele, zur Vorhubventilspindel (18) konzentrisch liegende und eine zylindrische Mantelfläche (25 bzw. 26) des betreffenden Bundes begrenzende Kreisring-Steuerkanten (27 bis 30) aufweisen und bei geschlossenem Ventil und geschlossenem Vorhubventil der spindelaxiale Abstand (31) zwischen der dem Steuerbund zunächst liegenden Innenbund-Steuerkante (28) und der dieser Kante (28) zunächst liegenden Steuerbund-Steuerkante (29) etwas kleiner ist als der Anschlagbund (32), wobei die Summe der Mantelflächenbreiten (33 und 34) entsprechend der gewünschten oder notwendigen Länge der Drosselphase festgelegt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 449 028, 449 767.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 009 679/307 12.60
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