DE1904971A1

DE1904971A1 - Ventilvorrichtung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE1904971A1
Application number: DE19691904971
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Voegeli
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-01-28
Filing date: 1969-02-01
Publication date: 1970-08-06
Also published as: DE1904971B2; BE744999A; ES375551A1; FR2031232A5; GB1254262A; SE357422B; CH503930A; CA945980A; US3734134A

Description

P, 4315 ·

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, V/interthur/Schweiz Ventilvorrichtung und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung mit einem ersten Abschlusskörper für das Arbeitsmedium, der mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung der Ventilvorrichtung.

Die erflndungsgeraässe Ventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Abschlusskörper vorhanden ist, welcher mit einer Durchlassöffnung für das Arbeitsmedium im ersten Abschlusskörper ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, unabhängig davon verstellbares, zweites Ventil bildet. Zwar sind in einem Gehäuse kombinierte Ventile bekannt, jedoch ist bei diesen bekannten Ausführungen eines der Ventile ein Hilfs- oder Steuerventil, das der Unterstützung der Oeffnungs- und/oder Schliessbewegung des anderen Ventils dient. Die Ventile haben keine eigene, vom anderen Ventil unabhängig verstellbare Ventilwirkung.

Der weitere Gegenstand' der Erfindung ist die Verwendung der Ventilvorrichtung an Stelle einer Parallelschaltung eines Regelventils für grosse Druckgefälle, insbesondere im Bereich kritischer Druckgefälle, und eines "Auf"- "Zu"-Ventils mit grösserem Ventilquerschnitt als der des anderen Ventils.

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Der Vorteil der Ventilvorrichtung besteht darin, dass die beiden Ventile im selben Gehäuse angeordnet sind und dass die Leitungsführung für das Arbeitsmedium in einer Anlage vereinfacht wird. Der Vorteil der erfindungsgemässen Verwendung der Ventilvorrichtung ist wie folgt einzusehen. Bei einem kritischen Druckabfall erreicht das Arbeitsmedium In einem Ventil Schallgeschwindigkeit, wodurch Kavitation auftreten kann, die zur Zerstörung des Ventils führt. Das kleinere Ventil kann nun als Absperr- und Regelventil gebaut sein und sehr stark, d.h. für grossen Druckfc abfall, ausgeführt sein um damit den Arbeitsraittelstrom in einer Anlage zu regeln bis der Druck am Ventil einen Wert erreicht hat, dass das grössere Ventil, das für einen wesentlich kleineren, unterkritischen Druckabfall gebaut ist, geöffnet werden kann. Das kleinere Ventil kann so klein gehalten werden, wie es mit Rücksicht auf die Betriebsbedingungen der Anlage möglich ist. Das grosse Ventil ist ein Ventil mit grossem Durchflussquerschnitt und daher geringem Druckabfall. Es kann als "Auf"- "Zu"- oder Absperrventil gebaut sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Ventilvorrichtung;

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer Zwanglaufdampferzeugungsanlage.

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In einem Gehäuse 1 (Fig. 1) mit einem Zufuhrstutzen 2 und einem Abfuhrstutzen 3 für das Arbeitsmedium ist in einem Führungss¹ tUck 4, das gleichzeitig den Deckel des Ventilgehäuses bildet und über einem Autoklav-Verschluss 5 dichtend mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, eine erste Ventilspindel 6 gelagert. Sie führt durch eine Stopfbüchse 7 und ist über zwei lösbare Kupplungsteile 8 und 9 mit einer Gewindespindel 10 verbunden. Die Gewindespindel wird von einer Drehmutter 15 getragen, welche über zwei Kugellager 16 und 17 in einem Laternenaufsatz 18 gelagert ist. Die Gewindespindel ist durch einen gegabelten Führungshebel 19, der über eine Lasche 20 in Augen 21 des Laternenaufsatzes gelagert ist, gegen Drehung gesichert.

Auf eine Verlängerungsbuchse 22 der Drehmutter 15 ist ein innenverzahntes Zahnrad 23 festgekeilt, in deren innere Verzahnung 24 ein Zahnrad 25 eingreift. Das Zahnrad 25 ist mittels eines Stiftes 26 mit einem anliegenden Zahnrad 27, das in einem ruhenden Innenzahnkranz 28 eingreift, fest verbunden. Die Zahnräder 25 und 27 weisen eine um eins verschiedene Zähnezahl auf. Beide Zahnräder stecken auf einem Bolzen 31, der mit seinen Enden in Flanscher 32 bzw. 33 eines Ringträgers 34 gelagert 1st. Der Bolzen mit den Zahnrädern ist-vierfach vorhanden und mit 90°-Versatz im Ringträger 34 gelagert. Der obere Flansch 33 des Ringträgers trägt eine Innenverzahnung 35, in welche ein Zahnritzel 36 eines Servomotors 37 und ein (nicht sichtbares) Zahnritzel eines zweiten Servomotors 38 eingreifen.

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Die erste Ventilspindel β neist cm unteren Ende einen Abschlusskörper 40 auf, der mit einem Sitz 41 des Ventilgehäuses 1 ein erstes Ventil 42 bildet. Der Abschlusskörper ist mit einer Laterne mit Durchflussöffnungen 43 _S44 und einer weiteren Durchflussöffnung 4 5 für das Arbeitsmedium versehen« Die erste Ventilspindel ist weiterhin mit einer Längsbohrung"46 versehen₉ in welcher eine zweite Ventilspindel Al geführt ist und. zwar am oberen Ende mittels einer Stopfbuchse 48 und am unteren Ende mittels einer Verdickung 49. Die Verdickung der zweiten Ventilspindel bildet als Abschlusskörper mit einem Sitz 50 in der Qeffnung 43 ein zweites Ventil 51. Die zweite Ventilspindel ist mittels einer lösbaren Kupplung 55, einer Spindel 56 und einer lösbaren Kupplung 57 mit einer Stossstange 58 eines Servomotors 59 mit linearem Arbeitshub verbunden. Die Spindel 56 ist dabei vertikal bewegbar in der Gewindespindel 10. Der Servomotor 59 ist fest auf der Gewindespindel 10 befestigt. Der Servomotor weist noch ein Handrad 60 auf zur eventuellen manuellen Betätigung der Stossstange 58» Da der Servomotor fest auf der feststehenden Gewindespindel 10 be-' festigt ist, kann die zweite Ventilspindel 4 7 unabhängig von der ersten Ventilspindel 6 bewegt werden, so dass die Ventile 42 und 51 in ihrer Ventilwirkung unabhängig voneinander sind. Natürlich können beide Ventile antriebsmässlg auch miteinander verbunden sein. Der Stand (der Durchlass) des einen Ventils ist dann zwar · abhängig vom Stand (Durchlass) des anderen Ventils₉ jedoch ist die Ventilwirkung als solche beider Ventile getrennt.

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Das erste Ventil 42 ist ein Ventil mit grossem Durchflussquerschnitt und daher geringem Druckabfall. Es kann als "Auf-" ^wZu^M-Ventil (Absperrventil) gebaut sein. Das zweite Ventil 51 hat einen wesentlich kleineren Querschnitt, und kann als Absperrventil und Regelventil gebaut sein. Es ist sehr kräftig ausgeführt und gestattet die Regelung des Mediums bei grossem Druckabfall, E.B. einem Druckabfall, der gleich oder grosser ist als der kritische Druckabfall.

Im folgenden ist die erfindungsgemässe Anwendung der Ventilvorrichtung an Hand des Anfahrens einer Zwanglaufdampferzeugung anlage erläutert» In Fig. 2 stellt 65 eine Speisewasserpumpe da^g 66 ein Speisewasserventil, 67 einen Speisewasservorwärmen 68 eine Ekonomiser-Heizfläche, 69 eine Umwälzpumpe, 70 einen Verdampfers 71 die erfindungsgemässe Ventilvorrichtung bestehend aus den Teil%?entilen BT und BTB, 72 einen üeberhitzer, ein Turbineneintrittsventil, 74 eine Hochdruckturbine, 75 einen Zwischonüberhitzer, 76 eine Niederdruckturbine, 77 einen Kondensator 78 eine Kondensatpumpe, 79 einen Kondensatvorwärmer, 80 einen Speisewasserbehälter, 81 eine Umwälzwasserleitung, 82 ein Drucküberwachungsventil, 83 ein Wasser-Dampf-Trenngefäss, 84 ein Ventil, 85 eine Flüssigkeitsabführleitung und 86 ein Drosselventil.

Die Ventilvorrichtung 71, die parallel zum Trenngefäss geschaltet ist, dient dazu, beim Anfahren der Anlage, den Uebertritt von Wasser aus dem Verdampfer 70 über die Leitung 87 in den

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Ueberhitzer 72 zu verhindern. Beim Anfahren der Anlage sind die Ventile BT, BTB und das für einen bestimmten Druck_s ζ.B₉ 70 kp/cm², eingestellte Drucküberwachungsventil 82 anfänglich geschlossene Das Turbineneintrittsventil 73 ist teilweise geöffnet. BeIa Ueberschreiten des Druckes von 70 kp/cm. öffnet das Ventil 82 und es strömt Arbeitsmittel in das Trenngefäss 83» Der abgeschiedene Dampf gelangt über das Drosselventil 86 in den Ueberhitzer 72_o Der dort überhitzte Dampf gelangt über das Turbineneintrittsventil 73 in die Hochdruckturbine 74. Das Ventil 82 wird -nun nach und nach auf einen höheren Druck eingestellt₉ bis nach Erreichen einer bestimmten Dampftemperatür, z.B. 290⁰C₉ der"Druck auf einen konstanten Wert von beispielsweise 245 kp/cm gehalten wird.. Bei der weiteren Erhöhung der Kessellast xijird durch Schliessen des Ventils 82 das Trenngefäss 83 abgeschaltet, und das Ventil BTB wird geöffnet. Dies ist nun zulässig weil die Enthalpie am Austritt des Dampferzeugers 70 inzwischen so gross geworden ist₉ dass beim Drosseln des überkritischen Arbeitsmittels am Ventil BTB nur Dampf entsteht. Beim Uebergang vom Betrieb über das Trenngefäss 83 auf Betrieb über das Ventil BTB bleibt der Druck von 24 5 kp/cm^ am Austritt des Dampferzeugers 70 beibehalten. Feuerleistung und Speisewasserzufuhr werden weiter erhöht und dementsprechend auch die Leistung der Turbine. Das Turbineneintrittsventil 73 bleibt noch in seiner anfänglichen Oeffnungsstelle. Beim Oeffnen des Ventils BTB tritt überkritischer Druckabfall darin auf. Das Ventil BTB wird nun v.^iter geöffnet wobei der Druck vor dem Turbinenein-

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trlttsventil 73 sich aufstaut, und der Druckabfall am BTB-Ventil kleiner wird· Unterschreitet der Druckabfall am Ventil den kritischen Wert, d.h. ist bei einem Druck oberhalb des Ventils von

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245 kp/cm der Druck unterhalb des Ventils auf 140 kp/cm gesunken, so ist es zulässig das Ventil BT zu öffnen. Beim Erreichen der Vollast der Anlage sind beide Ventile BT und BTB geöffnet. Das Anfahren einer Zwanglaufdampferzeugungsanlage ist im einzelnen beschrieben in US Patent 3 262 4 31.

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Claims

-8- 1304971 Patentansprüche

1. Ventilvorrichtung mit einem ersten Abschlusskörper für das Arbeitsmedium, der mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Abschlusskörper vorgesehen ist, welcher mit einer Durchlassöffnung für das Arbeitsmedium im ersten Abschlusskörper ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, unabhängig davon verstellbares, zweites Ventil bildet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil einen grösseren maximalen Durchflussquerschnitt hat als das zweite Ventil.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil für die Entspannung eines verdampfbaren Arbeitsmediums um überkritisches Druckverhältnis eingerichtet ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskörper koaxial zueinander angeordnet sind und der erste Abschlusskörper eine Führung für den zweiten Abschlusskörper bildet.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil ein Absperrventil, das zweite Ventil ein Absperr- und Regelventil ist.

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6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Ventil ein eigener Antrieb zugeordnet ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Ventilspindel des zweiten Ventils fest mit der Ventilspindel des ersten Ventils verbunden ist.

8. Verwendung der Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 an Stelle einer Parallelschaltung eines Regelventils für grosse Druckgefälle, insbesondere im Bereich kritischer Druckgefälle, und eines "Auf¹- "Zu"-Ventils mit grösserem Ventilquerschnitt als der des anderen Ventils.

9. Verwendung des Ventils nach Anspruch 8, in einer Zwanglaufdampferzeugungsanlage gemäss ÜS-Patent Nr. 3 262 4 31.

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