DE1130235B

DE1130235B - Druckentlastetes Ventil

Info

Publication number: DE1130235B
Application number: DEL23005A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Josef Vogts
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-09-22
Filing date: 1955-09-22
Publication date: 1962-05-24

Description

Druckentlastetes Ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein druckentlastetes Ventil, insbesondere Dampfventil, mit einem kolbenartigen, in einer im Zuströrnraum des Ventils befindlichen Hülse geführten Verschlußstück, dessen in den Abströmraum des Ventils ragendes Ende einen Kegelstumpf mit konkav gewölbter Mantelfläche bildet und an dessen entgegengesetztem Ende ein Entlastungsraum vorgesehen ist, der einerseits mit dem Zuströmraum über einen engen Führungsspalt zwischen Hülse und Verschlußstück in Verbindung steht und andererseits über ein im Inneren des Verschlußstückes gelegenes Vorhubventil und einen durch das Verschlußstück geführten Kanal mit dem Abströmraum verbindbar ist. Ein solches Ventil ist bekannt.
Wenn das Verschlußstück gegenüber der Ventilspindel axial beweglich ist, können bei einem solchen Ventil, besonders bei hohen Mediumdrücken, erstens während des öffnunasvorgangs, insbesondere während der ersten öffnungsphase, und zweitens bei voll geöffnetem Ventil beim Verschlußstück Flattererscheinungen auftreten. Diese können unter Umständen zur Zerstörung des Ventilsitzes und zu Schäden an der Ventilspindel führen.
Im ersten Falle führt das Verschlußstück Schwingungen, genannt Flatterschwingungen, aus, wobei es auf den Sitz schlag ,en kann. Im zweiten Falle sind die Bewegungen des Verschlußstückes unregelmäßig und führen zu harten, unregelmäßigen Schlägen auf das Vorhubventilverschlußstück, wodurch die Vorhubventilspindel auf Knickung beansprucht wird. Ein Verbiegen der Vorhubventilspindel bzw. Ventilspindel ist die Folge.
Der Grund für beide genannten Bewegungsarten sind die Druckschwankungen des durch den Abströmraum strömenden Mediums. über einen axialen, zentralen Kanal, wie ihn das anfangs genannte bekannte Ventil aufweist, wird der Entlastungsraum bei geöffnetem Haupt- und Vorhubventil gar nicht oder nur schwach aufgeladen, wenn der Druck im Abströmraum ansteigt. Gemäß der Erfindung wird der Entlastungsraum mit einem höheren Druck aufgeladen, so daß die genannten schädlichen Bewegungen nicht auftreten. Dies geschieht dadurch, daß bei Anordnun- mehrerer von der konkav -ekrümmten Mantelfläche des Verschlußstückendes schräg nach innen zum Vorhubventil verlaufender Kanäle diese einen spitzen Winkel mit einer durch die Mündungsstellen der Kanäle in der Mantelfläche gelegten und an die Krümmung der Mantelfläche tangierenden Ebene einschließen. Zwar sind solche Kanäle bei einem mit einem Rohrschieber fest verbundenen Ventil bekannt - der genannte Winkel beträgt dort etwa 45' -, aber sie sind wegen der dort gegebenen Form der im Abströmraum befindlichen Verschlußstückmantelfläche nicht einem Stau des den Ventilsitz verlassenden Mediums ausgesetzt. Dies ist aber beim Ventil gemäß der Erfindung der Fall.
Gemäß der Erfindung werden das Schlagen und das Flattern beseitigL Durch das Aufladen des Entlastungsraumes mit einem relativ hohen Druck können Druckerhöhungen im Abströmraum keine oder nur schwache Bewegungen des Verschlußstückes hervorrufen. Die Bewegungen werden sofort gedämpft, Flattererscheinungen treten nicht auf. Kurz nach dem Anheben des Verschlußstückes strömt z. B. der Dampf aus dem Zuströmraum über den engsten Querschnitt am Ventilsitz in den Abströmraum (Abströmdiffusor). Man hat es dabei, zumindest bei den Dampfeinlaßventilen einer Turbine, die zuerst geöffnet werden, mit einem überkritischen Druckgefälle zu tun (Druckabfall z.B. von 100 auf 30ata). Dadurch treten Dampfschwingungen auf, die früher speziell das starke Flattern während des öffnungsvorganges hervorgerufen haben. Der hinter dem engsten Querschnitt zerplatzende Dampfstrahl trifft nun mit seinen nahe der konkav gewölbten Mantelfläche des Verschlußstückes strömenden Teilen auf die schrägen Kanäle gemäß der Erfindung. Der Staudruck wirkt sich als Aufladedruck aus. Die Dampfschwingungen werden dadurch gedämpft.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel ein druckentlastetes Dampfventil gemäß der Erfindung, und zwar in der Fig. 1 in einem Längsschnitt und in der Fig. 2 in einem Querschnitt A -B der Fig. 1.
Das Verschlußstück 7 des Ventils ist in einer Hülse 16 axial geführt. Die Spindel 1, die über ein nicht dar-estelltes Gestänge bewegt werden kann, trägt das Vorhubventilverschlußstück 2. Dieses Verschlußstück 2 schließt die obere Stirnseite des zylindrischen Innenraumes 3 gegen den darüberliegenden dampferfüllten Entlastungsraum 4. Der Innenraum 3 ist durch die schräg nach innen zur Ventilachse 12 hin verlaufenden Bohrungen 5, die an der konkav gewölbten Mantelfläche 6 des Verschlußkörpers 7 beginnen, mit dem Abströmraum 8 (Abströmdiffusor) verbunden. Die Bohrungen5 schließen einen spitzen Winkel 14 mit einer durch die Mündungsstellen 13 der Bohrungen 5 in der Mantelfläche 6 gelegten und an die Krümmung der Mantelfläche tangierenden Ebene 15 ein. Die etwas dampfdurchlässigen Labyrinthstopfbuchsen 9 grenzen den Zuströmraum 10 gegen den Entlastungsraum 4 ab.
Solange das Haupt- und das Vorhubventil geschlossen sind, herrscht im Raum 4 infolge der, wenn auch geringen, Dampfdurchlässigkeit der Labyrinthstopfbuchsen 9 der gleiche Druck wie im Zuströmraum 10. Dadurch wird das Verschlußstück 2 fest auf seinen Sitz gedrückt.
Beim Anheben der Spindel 1 erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Raum4 und dem Abströmraum 8. Dadurch wird das Verschlußstück 7 druckentlastet. Es läßt sich jetzt loicht nach oben bewegen. Der in der Nähe der Mantelfläche 6 strömende Teil des nunmehr in den Abströmdiffusor 8 strömenden Dampfes trifft nun auf die Mündungen der schrägen Bohrungen 5, so daß die Räume 3 und 4 aufgeladen werden. Dadurch ist eine wirbelfreie Strömung zwischen dem Ventilsitz 11 und den Kanalmündungsstellen 13 gewährleistet. Gleichzeitig entsteht im Innenraum 3 ein leichter überdruck gegen den Abströmraum 8, der auch bei voll geöffnetem Ventil erhalten bleibt und sich schwingungsdämpfend auf das Ventil sowohl während des öffnungsvorganges als auch beim voll geöffneten Ventil auswirkt. Während des gesamten Öffnungszeitraumes werden somit Flattererscheinungen und Dampfstöße restlos unterbunden.
Die Verwendung der Erfindung erstreckt sich auch auf druckentlastete Gasventile und auch auf Ventile mit ähnlichen Ein- oder Ausströmverhältnissen, wie sie beschrieben sind.

Claims

PATENTANSPRUCH: Druckentlastetes Ventil, insbesondere Dampfventil, mit einem kolbenartigen, in einer im Zuströmraum des Ventils befindlichen Hülse geführten Verschlußstück, dessen in den Abströmraum des Ventils ragendes Ende einen Kegelstumpf mit konkav gewölbter Mantelfläche bildet und an dessen entgegengesetztem Ende ein Entlastungsraum vorgesehen ist, der einerseits mit dem Zuströmraum über einen engen Führungsspalt zwischen Hülse und Verschlußstück in Verbindung steht und andererseits über ein im Inneren des Verschlußstückes gelegenes Vorhubventil und einen durch das Verschlußstück geführten Kanal mit dem Abströmraum verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer von der konkav gekrümmten Mantelfläche (6) des Verschlußstückendes schräg nach innen zum Verhubventil (2) verlaufender Kanäle (5) diese einen spitzen Winkel (14) mit einer durch die Mündungsstellen (13) der Kanäle (5) in der Mantelfläche (6) gelegten und an die Krümmung der Mantelfläche tangierenden Ebene (15) einschließen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 137 227, 515 502.