DE1107471B

DE1107471B - Einsitz-Regelventil mit mehreren Regelstufen

Info

Publication number: DE1107471B
Application number: DED27080A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Reumer
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1957-12-21
Filing date: 1957-12-21
Publication date: 1961-05-25

Description

Einsitz-Regelventil mit mehreren Regelstufen Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Einsitz-Regelventil mit Verschlußstück, insbesondere zur Druckherabsetzung von Flüssigkeiten, bei dem mehrere Regelstufen über die gesamte Spindelhöhe sowie Ausnehmungen im Gehäuse angeordnet sind und das Verschlußstück vor der ersten Regelstrecke vorgesehen ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Regelspindel auf dem gesamten Regelweg in den zwischen den Gehäuseausnehmungen befindlichen Verbindungsteilen kolbenartig geführt ist und in bekannter Weise in Längsrichtung der Spindel verlaufende Ausfräsungen entsprechend der geforderten Regelcharakteristik aufweist- Diese Spindel kann auch gegen eine andere mit unterschiedlicher Regelcharakteristik ausgewechselt werden. In Verbindung damit steht ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß nur eine oder einzelne Regelstufen zur gleichen Zeit am Regelvorgang beteiligt sind. Weiterhin ist eine an sich bekannte Panzerung der Regelstrecken und des Ventilsitzes vorgesehen.
Mehrstufige Regelventile ähnlicher Konstruktion, wie sie der Erfindungsgegenstand darstellt, sind bekannt, aber sie entsprechen nicht den speziellen Anforderungen als Einspritzventil im Heißdampfbetrieb. Außerdem sind die frei tragenden Spindeln nicht für alle Betriebsarten geeignet, da sie zum Schlagen und Flattern neigen.
Im allgemeinen sind Regelventile zur Druckherabsetzung von Flüssigkeiten, besonders bei hohen Druckdifferenzen, großem Verschleiß ausgesetzt, da es schwierig ist, wegen. der erforderlichen kleinen Sitzquerschnitte eine genügend große Regelstrecke zu erhalten. Die Lösung der Aufgabe, bei großen Druckunterschieden den Verschleiß klein zu halten, ist besonders auch bei Einspritzungen zum Kühlen und Entspannen von überhitztem Dampf deshalb schwierig geworden, weil wegen der immer höher anwachsenden geforderten. Kesseldrücke die Druckdifferenzen immer größer werden. Da weiterhin von den Kesselarmaturen gefordert wird, daß sie einen absolut dichten Abschluß im Sitz gewährleisten, kann die Aufgabe der Herabsetzung hoher Drücke bei Flüssigkeiten nur durch ein Einsitz-Ventil gelöst werden.
Es ist bereits bekannt, Einsitz-Regelventile mit einem großen Kolben als Kegel auszubilden, um die Erosion herabzusetzen. Dabei erhält der Kolben Ausfräsungen. Hierbei wird zwar bei kleinem freiem Sitzquerschnitt der Kegel stabil, der Verschleiß dagegen ist trotzdem sehr groß, sogar zum Teil größer als bei einem normalen Einsitz-Regelventil mit Nadelkegel. Ferner sind mehrstufige Regeldüsen zum Ableiten von Kondensat bekannt, bei denen die einzelnen Stufen in hintereinandergeschaltete Platten eingearbeitet sind, wobei die engsten Querschnitte einer jeden Stufe als den Plattenboden durchdringende Bohrungen und die sich an den jeweiligen engsten Querschnitt einer Stufe anschließenden Erweiterungen als Kanäle von innerhalb jeder Stufe gleichbleibender Tiefe ausgebildet sind. Diese Einrichtung ist zur Abscheidung von Dampfwasser geeignet, sie kann aber nicht zur Druckherabsetzung und Absperrung von Speisewasserleitungen verwendet werden. Das gleiche gilt für einen Kondensatableiter, der so gestaltet ist, daß sämtliche Ringquerschnitte bei der Axialverschiebung der Spindel mit dem gleichen Faktor zu- oder abnehmen und daß die engsten Querschnitte der einzelnen Stufen so bemessen sind, daß in ihnen gleiche Dampfgeschwindigkeiten herrschen.
Es sind weiterhin Ventile bekannt, bei denen eine oder mehrere Drosselscheiben vor- oder nachgeschaltet werden, um bei größeren Druckdifferenzen die Druckreduzierung nicht nur allein im Sitz vornehmen zu müssen, sondern über die einzelnen Drosselstellen zu verteilen. Hierbei werden die Druckreduzierungen ungleichmäßig verteilt, und nur bei völliger Gleichheit der einzelnen Querschnitte, die praktisch nur bei einer bestimmten Hubstellung möglich ist, wird eine gleichmäßig verteilte Druckherabsetzung sowohl für den Sitz als auch für die Drosselscheiben erreicht. Wird jedoch durch den Regelkegel, d. h. durch die Hubbewegung, in dem Maße eine Druckherabsetzung vorgenommen, daßder frei bleibende Querschnitt im Ventilsitz kleiner ist als der kleinste Querschnitt des vor- oder nachgeschalteten Drosselorgans, so wird die Reduzierung nur allein im Ventilsitz erfolgen, und in einem solchen Falle ist dann der Verschleiß besonders groß. Die gleiche Feststellung gilt für den Fall sinngemäß auch dann, wenn, wie es ebenfalls bekannt ist, Kaskaden nachgeschaltet werden.
Das Problem einer fein abgestuften Regelung ist bei den bekannten Bauarten nicht befriedigend gelöst. Es nehmen zwar alle Stufen gleichzeitig am Regelvorgang teil, aber die konstruktive Ausbildung der einzelnen Stufen läßt keine beliebige Charakteristik des Mengendurchlasses, besonders kleiner Mengen, zu.
Bekannt ist bei mehrstufigen Regelventilen auch die Anordnung des Verschlußstückes vor der Regelstrecke. Es übernimmt dabei die Aufgabe der Drosselung, während die absolute Abdichtung von sekundärer Bedeutung ist, da diese Konstruktionen in solchen Fällen nur abgerundete Dichtflächen statt der konischen aufweisen. Bei Einspritz-Regelventilen der Dampftechnik z. B., wobei Wasser in Dampf eingespritzt wird, ist aber im abgesperrten Zustand keine Undichtigkeit zulässig, da dadurch die Dampftemperatur unerwünscht beeinflußt wird und schon bei kleinen Undichtigkeiten im abgesperrten Zustand der Strahlverschleiß eintritt.
Zu erwähnen ist noch, daß es im Ventilbau bekannt ist, an Spindeln Doppelkegel als Verschlußstücke zu verwenden, so daß die Verschlußstücke in der Offenstellung entlastet sind.
Die bisher aufgetretenen Nachteile werden bei dem Einsitz-Regelventil nach der Erfindung, das vornehmlich für Speisewasser bzw. Einspritzung geeignet ist, wie eingangs bereits dargelegt ist, dadurch vermieden, daß die Druckherabsetzung in bekannter Weise in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei aber die Spindel auf dem gesamten Regelweg in den zwischen den Gehäuseausnehmungen befindlichen Verbindungen kolbenartig geführt ist. Es können also keinerlei Vibrationen auftreten. Alle Stufen nehmen gleichzeitig und gleichmäßig am Regelvorgang teil, und die Regelung wird über die gesamte Regelstrecke vorgenommen. Sollte es sich als notwendig erweisen, eine differenzierte oder unterschiedliche Reduzierung durchzuführen, so läßt sich dieses mit dem erfindungsgemäßen Regelventil ebenfalls erreichen. Dazu werden in den Verbindungsteilen der verschiedenen Stufen verschiedene Querschnitte vorgesehen, wobei aber alle Stufen wieder gleichzeitig reduzieren. Die Regelspindel erhält in bekannter Weise Ausfräsungen, die es ermöglichen, jede Regelcharakteristik einzuhalten. Dabei kann für alle Stufen der Durchmesser gleichbleiben und trotzdem in den einzelnen Stufen die Reduzierung verschieden durchgeführt werden. Die Spindel und das Gehäuse sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß über der oberen Regelstrecke der Ventilsitz des Verschlußstückes angeordnet ist, der im Durchmesser größer als die einzelnen Stufen ist. Der Durchmesser des Sitzes wird so gewählt, daß er etwa dem Spindelsitz im Stopfbuchsdurchbruch gleich ist. Dadurch sind, da der Eintritt über dem Sitz erfolgt, zum Regeln nur außerordentlich geringe Kräfte erforderlich. Außerdem ist ein Verschleiß im Sitz, d. h. der eigentlichen Absperrung, praktisch nicht zu erwarten, da die Regelspindel erst ein kleines Stück vom eigentlichen Sitz abgehoben worden sein muß, ehe die Querschnitte zu den einzelnen Stufen frei werden und damit die Reduzierung beginnt. Der Verschleiß wird bei dem erfindungsgemäßen Regelventil weiterhin dadurch in außerordentlich geringen Grenzen gehalten, daß der Schaft der Regelspindel im Bereich der Verbindungsteile der Reduzierstrecken mit so geringem Spiel eingepaßt ist, daß der Sitz praktisch an der Reduzierung selbst bei kleinstem Hub nicht teilnimmt.
Als besondere Vorteile und Fortschritte des Regelventils sind zu nennen: Einwandfreie Regelung und Dosierung kleinster Mengen durch kolbenartige Führung der Spindel mit Ausfräsungen; gute Abdichtung der Regelstrecke in Außerbetriebstellung; geringe Stehkräfte zur Betätigung der Spindel; gepanzerte Führungen der Regelstrecken und des Verschlußstückes; geringster Verschleiß während des Betriebes. somit für lange Zeit einwandfreie Funktionstüchtigkeit des Regelventils.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt; sie zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein dreistufiges Speisewasser-Regelventil.
Die Regelspindel 1 wird im Deckel 2 durch die Grundbüchse 4 geführt. Der Deckel 2 ist durch den Aufsatz 5 am Gehäuse 6 durch mehrere Bolzen 7, die durch einen Ring 8 gegen Herausfallen gesichert sind, gehaltert.
Beim Aufwärtsbewegen der Regelspindel 1 mit Hilfe eines Regelantriebes, der an dem Verbindungsstück 9 angreift, wird zunächst das Verschlußstück 10 von seinem Sitz abgehoben, ehe das Wasser aus der Zuleitung 11 über die Ausfräsungen 15 der Spindel 1 in die Regelstrecke, die durch drei Verbindungsteile 12, 13 und 14 und zwei dazwischen befindliche Gehäuseausnehmungen gebildet wird, fließen kann. Die Form der Ausfräsungen 15 richtet sich nach den betrieblichen Bedingungen. Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel alle Regelstufen gleich sind, können für die Reduzierung auch unterschiedlich ausgebildete, die Regelstufen bildende Verbindungsteile und Ausfräsungen gewählt werden. über die Leitung 16 fließt das in seinem Druck herabgesetzte Speisewasser ab. Wie in der Zeichnung angedeutet ist, können die einzelnen Verbindungsteile, ebenso wie der Ventilsitz des Verschlußstückes, direkt im Gehäuse 6 gepanzert werden, oder es können auswechselbare Büchsen in den Verbindungsteilen 12, 13 und 14 und im Ventilsitz 10 eingesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kombiniertes mehrstufiges Einsitz-Regelventil mit Verschlußstück, insbesondere zur Druckherabsetzung von Flüssigkeiten, bei dem mehrere Regelstufen über die gesamte Spindelhöhe sowie Ausnehmungen im Gehäuse angeordnet sind und das Verscblußstück vor der ersten Regelstrecke vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel auf dem gesamten Regelweg in den zwischen den Gehäuseausnehmungen befindlichen Verbindungsteilen kolbenartig geführt ist und in bekannter Weise in Längsrichtung der Spindel verlaufende Ausfräsungen aufweist, die jede Regelcharakteristik zulassen.
2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ventil- Sitzes etwa dem Durchmesser der Spindel im Stopfbuchsdurchbruch gleich ist.
3. Regelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Regelstrecken und der Ventilsitz in an sich bekannter Weise gepanzert sind.
4. Regelventil nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine oder einzelne Stufen zu gleicher Zeit am Regelvorgang beteiligt sind.
5. Regelventil nach Anspruch 1 oder/und einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel gegen eine andere, gegebenenfalls mit unterschiedlicher Regelcharakteristik, austauschbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 956 957, 925 477, 903 693, 653 469, 520187; USA.-Patentschrift Nr. 1645 601.