DE1817013A1

DE1817013A1 - Ventil zur Steuerung der Stroemung eines elastischen Antriebsfluds in einer Turbinenanlage

Info

Publication number: DE1817013A1
Application number: DE19681817013
Authority: DE
Inventors: Joseph De Simone
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-01-04
Filing date: 1968-12-24
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3522929A; FR1602748A; SE350585B; GB1254318A; BE726492A; CH501174A

Description

Gipl-Ing. Klaus Neuhiekif Düsseldorf, 23. Dezember 1968

Patentanwalt
4 Dösseldorf-Eller
AmSUausseiikrsuz53,Telefan2125S2 1 fi 1 7 Π 1

WE 39,475
6866

Westlnghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Ventil zur Steuerung der Strömung eines elastischen Antriebsfluds in einer Turbinenanlage

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ventile für die Steuerung der Strömung oder des Flusses eines unter Druck stehenden elastischen Fluds, insbesondere auf Absperr- und Abfangventile für dampfturbinengetriebene Energieerzeugungsanlagen. Die Ventile nach der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders für die Verwendung in Turbinenanlagen, jedoch erstreckt sich die Erfindung naturgemäß auch auf Ventile für andere Verwendungszwecke, soweit sich dort von ihr Gebrauch machen läßt. ,

Bekannte, typische Absperr- und Abfangventile für Turbinenanlagen können axialbewegliche Verschlußteile haben, die durch Axialverschiebung einer Ventilstange zur Anlage an dem Ventilsitz gebracht werden, oder aber mit schwenkbaren Verschlußteilen

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oder Klappen versehen sein, die an einer Welle befestigt und mittels dieser Welle zur Anlage an dem Ventilsitz gebracht bzw. davon weggeschwenkt werden können. Die Erfindung bezieht sich auf die letztgenannte Art von Ventilen mit schwenkbar gelagerten Verschlußteilen oder Klappen.

Absperr- und Abfangventile für Turbinenanlagen besitzen sehr große Abmessungen. Tatsächlich sind diese Ventile so groß, daß bei ihrer Anordnung in Leitungen, durch die teilweise entspannter Dampf von Turbinen höheren Druckes zu Turbinen niedrigeren Druckes gelangt, die Abmessungen des Turbinengehäuses nicht durch die Bedingungen für den die Turbinen durchströmenden Antriebsdampf, sondern durch die Abmessungen der Ventile bestimmt werden.

In Absperr- und Abfangventilen ist die Absperrklappe mittels einer Hülse, die an einem von der Klappe ausgehenden Arm angebracht ist, auf einer drehbaren Welle befestigt, die beim Zusammenbau des Ventils in die Hülse eingedrückt und im Verhältnis zu dieser verkeilt wird. Typischerweise sind Jeweils vier solcher Keile bzw. Federn vorgesehen, von denen zwei in einer gemeinsamen Ebene liegen und zwei davon einen Abstand von 180° haben. Da das Ventil den Durchfluß großer Dampfmengen steuert, ist es wesentlich, daß die Absperrklappe zuverlässig arbeitet. Um diese Zuverlässigkeit zu erzielen, muß bei der Fertigung der Nut/Federverbindungen mit äußerster Sorgfalt und Behutsamkeit vorgegangen werden, was kostspielig ist und sowohl beim Zusammenbau als auch bei der späteren Wartung zu Schwierigkeiten führt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher in erster Linie, die vorstehend erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten zu beseitigen und ein Absperr- oder Abfangventil mit schwenkbar gelagertem Verschlußteil zu schaffen, das einen einfachen Zusammenbau gewähr-

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leistet und mit großer Zuverlässigkeit arbeitet»

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Ventil sur Steuerung der Strömung bzw, des Durchflusses eines elastischen Antriebsfluds in einer Turbinenanordsnwg," mit eimern.Gehäuse, das einen Einlaß hat sowie einen Auslaß^ der durch ein in dem Gehäuse mittels einer Welle schwenkbar gelagertes Verseiilußtei 1 verschließbar ist j erfindungsgeraäß dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil und die Welle eime starre bauliche Einheit bilden und daß das Ventilgehäuse längs einer durch die Längsachse der ϊ/elle verlaufenden Ebene in einer das Einsetzen der Welle zusammen rait dem Verschlußstück ermöglichenden Weise geteilt ist«

Die Erfindung wird sselist eisend susammeia mit weiteren Merkmalen anhand eines Ausfüliraagsbeispiels ia VerfoiHduag mit der zugehörigen Zeichnung erlästerte Ia der Zeichauag aeigen;

-Fig. 1 - - setaematiscb dem Aufbau einer turbineagetriebe-

aea elektrischen Eaergieerzeugungsanlage, die ©it einem Ventil nach der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 - eisen Querschnitt (längs der Linie ϊϊ-II der

Fig. 3) durch ein Ventil nach der Erfindung} und

Fig. 3 eisen Längsschnitt längs der Linie III-IΠ der

Fig. 2.

Fig. 1 veranschaulicht eine Energieerzeugungsanlage mit einem typischerweise mit unter Druck stehendem Wasser arbeitenden Kernreaktor R. Ein Leitungskreis L führt das heiße, unter Druck stehende Wasser von dem Reaktor R durch einen Dampferzeuger SG und steht dabei mit dem in dem Dampferzeuger SG enthaltenen Wasser in Wärmeaustauschbeziehung. Der von dem Dampferzeuger SG abge-

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gebene Dampf gelangt über ein Absperrventil SV₁ und ein Regulierventil (governor valve) GV in eine Hochdruckturbine Tl. Das Regulierventil GV dient in erster Linie dazu, den Durchfluß des Antriebsdampfes in Abhängigkeit von dem jeweiligen Belastungszustand zu regeln. Beide Ventile SV- und GV werden eingesetzt, um den Zustrom von Dampf zu der Turbine Tl abzusperren, wenn eine der vielen möglichen Situationen eintritt, bei der eine solche Absperrung der Dampfzufuhr erforderlich wird. Typische derartige Situationen sind plötzlicher Ausfall der Belastung, falsches oder gestörtes Arbeiten einer kritischen Einheit u. dergl.

Nach teilweiser Entspannung in der Turbine Tl, die als Doppelstromturbine (double-flow turbine) ausgebildet sein kann, gelangt ein Teil des Dampfes durch einen kombinierten Feuchtigkeitsscheider und Nacherhitzer Rl und von dort über ein Absperrventil SV₀ zu einer Doppelstrom-Niederdruckturbine T2. Der andere Teil des aus der Turbine Tl austretenden Dampfes gelangt in ähnlicher Weise durch einen kombinierten Feuchtigkeitsscheider und Nacherhitzer R2 und von dort über ein Absperrventil SV₃ zu einer weiteren Doppelstrom-Niederdruckturbine T3.Es ist wesentlich, daß die Ventile SV₁, SV₃ und SV₃ die Dampfzufuhr in der Turbinenanlage absolut zuverlässig unterbrechen, wenn sie ein entsprechendes Schließsignal von dem Steuersystem erhalten. Falls sie versagen, kann die große Menge an Dampf, der sich von dem Dampferzeuger SG aus über die Turbine Tl und von den kombinierten Feuchtigkeitsscheidern und Nacherhitzern Rl, R2 aus über die Turbinen T2 und T3 entspannt, den Läufer auf eine Drehzahl beschleunigen, die die durch die Konstruktion gegebenen Grenzen in unzulässiger Weise überschreitet. Zunächst spricht das Regulierventil GV auf ein von dem Steuersystem abgegebenes Signal an, anschließend werden die Ventile SV wirksam; wenn das Regulierventil GV infolge einer Störung oder eines Mangels versagt, wird der Dampfstrom zwangsläufig durch die Ventile SV unterbrochen.

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Der aus den Turbinen T2 und T3 austretende Dampf gelangt in einen Kondensator C, und das erhaltene Wasser wird mittels einer Pumpe P in den Dampferzeuger SG zurückgepurapt. Bei Bedarf können auch zwischen die FeuchtigkeSsscheider und Nacherhitzer Rl und R2 sowie die Niederdruckturbinen T2 bzw. T3 Abfangventile (nicht dargestellt) geschaltet sein»

Mit den Fig. 2 und 3 ist das Ventil SV im einzelnen wiedergegeben. Der mit Fig. 2 und Fig. 3 wiedergebene Aufbau entspricht demjenigen der Ventile SV-, SV„ sowie SV₃ und weist einen allgemein mit 11 bezeichneten Ventilkörper auf, der aus zwei trennbaren Teilen, nämlich einem Unterteil 13 sowie einem Oberteil 15, zusammengesetzt ist. Die Teile 13 und 15 sind voneinander in einer Ebene getrennt, die axial durch Lageröffnungen 17 und verläuft, in denen sich eine Verschlußteilwelle 45 zusammen mit zugehörigen Lagerköpfen 51, 53 befindet. Im zusammengesetzten Zustand, in dem sie den Ventilkörper 11 bilden, begrenzen das Unterteil 13 und das Oberteil 15 gemeinsam die beiden Lageröffnungen 17 und 19.

Der Ventilkörper 11 weist einen Einlaß 21 und einen Auslaß 23 auf. Der Auslaß 23 ist mit einem ringförmigen Ventilsitz 25 versehen.

Zu dem Ventilkörper 11 gehört eine allgemein mit 31 bezeichnete, eine bauliche Einheit bildende Ventilklappenanordnung. Diese Ventilklappenanordnung 31 weist als Verschlußteil eine Klappe mit einem mittleren Befestigungszapfen 35 auf, der an seinem Ende mit einem Gewinde 37 versehen ist. Der Zapfen 35 durchsetzt eine geeignete Öffnung am unteren Ende eines Klappenarmes 39. Mittels einer Mutter 41, die ihrerseits durch eine Madenschraube 42 gesichert ist, ist die Ventilklappe 33 im Verhältnis zu dem Klappenarm 39 festgelegt. An seinem oberen Ende geht der Klappenarm 39 in eine Lagerhülse 43 über, die mit dem Ära 39

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integral oder auf eine andere Weise fest verbunden -ist. Die Ausnehmung der Lagerhülse 43 nimmt die Verschlußteilwelle auf; durch Löten, Schweißen oder Aufschrumpfen kann die Hülse 43 mit der Welle 45 fest verbunden sein.

Die Lagerköpfe 51 und 53 weisen· Gehäuseteile 55 bzw. 57 mit Flanschen, mittels derer sie am dem Unterteil 13 und dem Oberteil 15. des Ventilkörpers 11 befestigt sind, sowie Buchsen bzw. 61 auf, in denen die Welle 45 drehbar ist. Die Gehäuseteile 55 und 57 ragen mit Vorsprängen in die öffnungen 17 und Der Anteil an den Öffnungen 17 und 19 in dem Unterteil 13 bzw. dem Oberteil 15, in der Regel des Unterteils 13, entspricht

ο
einem Winkel von mindestens 18O .

Infolge dieses besonderen Aufbaues ist es möglich, die Ventilklappenanordnung 31 und die Lagerköpfe 51, 53 außerhalb des eigentlichen Ventilkörpers zusammenzufügen und dann in das Unterteil 13 einzusetzen. Danach können das Oberteil 15 an das Unterteil 13 angesetzt und die Gehäuseteile 55 und 57 an den angrenzenden Wandungen der zusammengesetzten Teile 13 und befestigt werden, so daß das Unterteil 13 und das Oberteil die Lagerbeanspruchung aufnehmen.

Bei Benutzung des Ventils nach der Erfindung ist die Welle

\sich
so verschwenkt, daß^x die Klappe 33 in der geöffneten, in Fig. mit strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung befindet und dabei mit ihrem mit dem Gewinde 37 versehenen Ende des Befestigungszapfens 35 an einem Anschlag 71 angreift. Beim Auftreten einer Störung in der Turbinenanlage oder wenn es aus einem anderen Grunde notwendig werden sollte, den Dampfstrom zu unterbrechen, wird die Welle 45 so verschwenkt, daß die Klappe 33 an dem Ventilsitz 25 anliegt und damit einen weiteren Durchtritt von Dampf nicht mehr zuläßt.

Patentansprüche; 909831/0925

Claims

Paten ta nsprüche

1. Ventil zur Steuerung der Strömung eines elastischen Antriebsfluds in einer Turbinenanlage, mit einem Gehäuse, das einen Einlaß hat sowie einen Auslaß, der durch ein in dem Gehäuse mittels einer Welle schwenkbar gelagertes Verschlußteil verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (33) und die Welle (45) eine starre bauliche Einheit (31) bilden una daß das Ventilgehäuse (13, 15) längs einer durch die Längsachse der Welle (45) verlaufenden Ebene in einer das Einsetzen der Welle (45) zusammen mit dem Verschlußteil (33) ermöglichenden Weise geteilt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (13, 15) aus einer Mehrzahl voneinander trennbarer Gehäuseelemente gebildet ist, die aneinander anliegen und dabei Lageröffnungen (17, 19) begrenzen, durch die sich die Welle (45) erstreckt, und daß an dem Gehäuse (13, 15) AbschlußelemeKte mit Lagern angebracht sind, die die Well© (4S) umgeben und in die Lageröffnungen (17, 19) hineinragen.

KN/gb 5

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