DE1959446A1 - Ventileinrichtung zur Umwandlung von ueberhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur - Google Patents

Description

PatontPnvv.ilt

Dipl.-!ng. Walter Jackiir»

7 Stuttgart N, MeraaleUflfte 40 1959446

Aktiebolaget Källe-Regulatorer
Säffle, Schweden

26, Nov. 1969

A 31 375 - sz

Ventileinrichtung zur Umwandlung von überhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Umwandlung von überhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur, umfassend ein Dampfventilgehäuse mit einem ringförmigen Ventilsitz, eine in diesem Gekuse axial bewegliche, mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilspindel, wenigstens einen sich axial durch mindestens einen Teil der Ventilspindel erstreckenden und stromabwärts von dem Ventilsitz endenden Kanal sowie ein die Zuströmung zu diesem Kanal steuerndes Hasserventil, welches einen von der Ventilspindel des Dampfventils getragenemmit einem ortsfestenSitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist. Die Wirkungsweise einer solchen Ventileinrichtung berut auf der Zuführung einer entsprechend bemessenen Hassermenge·

Eine Ventileinrichtung der genannten Art für den vorliegenden-Zweck der Dampfzustandsumwandlung ist bekannt. Diese Ventileinrichtung umfasst ein Ventilgehäuse mit einer darin axial beweglich gelagerten Ventilspindel, die mit einem ringförmigen Ventilsitz zusammenwirkt und die Dampfzuströmung von einer mit dem Ventilgehäuse verbundenen Dampfleitung

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steuert. Ferner ist hler wenigstens ein sich durch mindestens einen Teil der Ventilspindel erstreckender und stromabwärts von dem Dampfventilsitz mündender Kanal vorgesehen, dessen Zuströmende über ein der Wasserzuführung dienendes Ventil mit einer Druckwasserquelle in Verbindung steht. Das letztgenannte Wasserventil weist einen Ventilkörper auf, der von der Dampfventilspindel getragenwird und mit einem ortsfesten Ventilsitz zusammenwirkt. Das Wasserventil wird somit in Abhängigkeit von der Bewegung der Dampfventilsindel mehr oder weniger geschlossen bzw. gedrosselt. Diese Einrichtung soll in der Weise arbeiten, daß die Wasserzuführung in genauem Verhältnis zu der das Ventilgehäuse passierenden DampfjAnenge bemessen wird. Dies ist jedoch in der Praxis oft nicht der Fall, da die vom Dampf zugeführte Wärme eine bezüglich der von dem durchströmenden Wasser gekühlten Ventilspindel um ein gewisses Maß stärkere Auiehnung des Ventilgehäuses zur Folge hat. Vor allem hat dies aber den Nachteil, daß die Wasserzuführung beim Schliessen des Dampfventils nicht vollständig unterbrochen wird. Das sich infolgedessen im Ventilgehäuse ansammelnde Was3er ruft oft Störungen hervor, da es nur langsam verdampft und beispielsweise zu unerwünschten Stößen führen kann. Bei einer umgekehrten Einstellung mit um ein geringes Maß früher schliessendem Wasserventil würde sich andererseits eine unvollständige Schließung des DampfVentils ergeben»

Aufgabe der Erfindung ist daher die Scltffung einer Ventileinrichtung, bei der die erwähnten Nachteile der üblichen Ausführung überwunden sind. Die erfindungsgemässe Lösung ' dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Ventileinrichtung der eingangs erwähnten Art hauptsächlich dadurch, daß der Ventilkörper des Wasserventils in bezug auf die Ventilspindel des Dampfventils in dessen Axialrlchtng beweglich angeordnet sowie in Richtung auf seineaJlHeßstellung durch eine Federkraft beaufschlagt ist und daß der Ventilkörper des

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Wasserventils derart ausgebildet ist, daß dieser Ventifcörper bei einer Bewegung der Ventilspindel des Dampfventile in >ihlleBrichtung um ein geringes Maß vor dem Dampfventil in die Schließstellung an seinem Sitz gelangt.

Wenn bei einer solchen Ventileinrichtung das Wasserventil schließt, so kann die Dampfventilspindel die Bewegung in ihre Schließstellung unabhängig von dem Wasserventil fortsetzen. Hierdurch wird erreicht, daß auftretende Temperaturdifferenzen einen Wasseraustritt bei geschlossenem Dampfventil nicht zur Folge haben können. Die Relativbewegung des Ventilkörper· des Wasserventils 1st hierbei vergleichsweise gering, da die durch Temperaturdifferenzen bedingten Längenänderungen im allgemeinen unter einem Millimeter liegen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben 3ich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Hierin zeigt

Pig. 1 einen Axialschnitt einer erflndungsgemässen Verteileinrichtung und

Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1 mit der federnden Verbindung zwischen dem Wasserventilkörper und der Dampfventilspindel, während

Fig. 3 ebenfalls in bezüglich Fig. 1 grösserem

Maßstab, die beiden Ventile in einer Stellung bei gerade geschlossenem Wasserventil wiedergibt.

Gemäss Fig. 1 teLst das mit der Bezugsziffer 4 bezeichnete

tutet:

Ventilgehäuse einen Einlaßstutzen 5 und/zu letzterem rechtwinklig angeordneten Auslaßstutzen 6 auf. Der Einlaßstutzen 5

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wird mit einer Hochdruckdampfquelle und der Aus&atutzen mit einer Verbraucherleitung für die Abnahme von Dampf verminderten Druckes und verminderter Temperatur verbunden. Ferner 1st ein zum AuslaSstutzen 6 fluchtender, rohrartiger Gehäuseabschnitt 57 vorgesehen, der ein zylindrisches, durch Flanschringe 9 und 10 sowie Spannschrauben 11 befestigte Rohr 8 aufnimmt. Letzteres dient als Gehäuse für ein Wasserventil. Ferner ist eine Dampfventilspindel vorgesehen, die sich axial durch das Rohr 8 erstreckt und aus einem zylindrischen, in das Dampfventilgehäuse 4 hineinragenden Teil 12 grösseren Durchmessers und aus einem stangenförmigen Spindelelement 13 besteht, welch letzteres mit einem Gewindeabschnitt in eine entsprechende Bohrung im rückwärtigen, d.h. bezüglich Fig. 1 im oberen Ende des Spindeltellee 12 eingeschraubt ist. Der stärkere Spindelteil 12 ist in einem in das Rohr 8 eingesetzten Mantel 14 geführt und weist ein Im Durchmesser vergrossertes,(unteres) Vorderende auf, welches als Ventilkörper 15 ausgebildet ist. Letzterer wirkt mit einem am Inneren Ende des AuslaBstutzens 16 befestigten, ringförmigen Ventilsitz 16 zusammen. Ein Vorderabschnitt des Vonti!körpers 15 erstreckt sich durch denVentilaitz und let kegelstumpfförmig ausgebildet, während der rückwärtige Abschnitt des Ven ti !.körpers einen an der inneren Endfläche dee Ventilsitzes 26 ftng^lf enden Ringaneatz bildet. In dem vorderen Spindelt® 11, 12 sind ferner mehrere Kanäle 17 eingeformt, die sich in Achsrichtung erstrecken und an der im Bereich des Afüel&ßstutsene 6 liegenden Oberfläche dieses Spindelteiles münden.

Das stangenförmige Spindeleiment 13 let mit möglichst geringest Spiel in einen Mantel 18 eingesetzt, der seinerseits axial beweglich in einer Stopfbüchse 19 geführt ist. Letztere iet in einen am äuseeren Endflansch des Rohre« 8 rait Schrauben 20 befestigten Deckel 21 eingesetzt. Der innere Endabschnitt des Mantels 18 ist als Ventilkegel 22 ausgebildet und wirkt mit einem ihn umgebenden. Innerhalb dee

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am

Rohfes β befestigten Sitzring 23 zusammen. Der Innendurchmesser des Sitzringes 23 1st wenig grosser als der grösste Durchmesser des Ventilkegels 22 bemessen. Vor den Sitzring 23 1st der Ventilkegel radial zu einem Ringabschnitt 22* verbreitertf der an der äusseren Endfläche des Sitzringes 23 angreift. Zwischen dem Sitzring 23 und dem Deckel 21 steht das Rohr 8 mit einem weiteren Rohrstutzen 24 in Verbindung, der radial angeordnet und zur Verbindung mit einem Druckwasseranschluss vorgesehen ist.

Das äussere Ende des stangenfönnigen Spindelelenöntea 13 ist ebenfalls mit Gewinde versehen und in eine entsprechende Axialbohrung einer Platte 25 eingeschraubt. Die entgegengesetzte Seite dieser Platte ist mit einem stangenartigen Axialansatz 26 versehen, der seinerseits durch-geeignete Befestigungsmittel, z.B. durch Schrauben, mit einem Ende einer koaxialen Steuerstange 27 und hierüber mit einer Steuervorrichtung verburien ist.

Hie insbesondere au3 Flg. 2 hervorgeht, ist das äusaere Ende

des Mantels 18 mit Abstand von der Platte 25 angeordnet.

Ein an diesem Mantel befestigter Ring 28 ist durch Schrauben

29 mit einem im Durchmesser grosseren Ring 30 verbunden, der seinerseits in dieser Weise dicht an der Endfläche des Mantels gehalten wird. Eine Anzahl von Tellerfedern 32 ist zwischen den Ring 30 und einen weiteren, hierzu koaxialen Ring 31 angeordnet, welch letzterer von der Platte 25 abgestützt

gönnen wird. In nicht näher dargestellter Weise/Schrauben durch diese Platte geführt werden, um eine Einstellung der Lage des Ringes und damit eine Spannungseinstellung der Tellerfedern 32 zu ermöglichen. Die letztgenannten Federn lassen einen ringförmigen Spielraum 4 rings um das stangenförmige Spindelelement 13 frei, worin ein dieses Spindelelement umgebender Balg 33 angeordnet ist. Letzter ist an einem Ende dicht mit dem Ring

30 verbunden und an seinem anderen Ende mit Hilfe eines

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weiteren Ringes 34 an den stangenförmigen Spindelelement 13 angeklemmt. Der Balg 33 verhindert einen Wasseraustritt durch ein mögliches Spiel zwischen dem Spindelelement 13 und dem Mantel 18.

Die federnde Verbindung zwischen dem atangenförmigen Spindelelement 13 und dem Mantel 18 ist innerhalb ehes zylindrischen Gehäuses 35 angeordnet, welches an einem Ende durch die Schrauben 20 mit dem Deckel 21 verbunden ist. An seinem entgegengesetzten Ende geht das Gehäuse 35 in einen hülsenförmigen Ansatz 36 über, der eine Stopfbüchse 37 zur Abdichtung und Führung der Steuerstange 27 aufnimmt. Ein in seiner Länge einstellbarer Lenker 39 ist einseitig an einer use 38 des P hülsenförmigen Ansatzes 36 und andererseits an einem Ende eines Hebels 40 angelenkt. Mit Abstand von der letztgenannten Anlenkstellung des Lenkers 39 ist der Hebel 40 gelenkig mit der Steuerstange 27 und an seinem entgegengesetzten Ende gelenkig mit einer Kolbenstange 6 41 eines doppeltwirkenden, druckmittelbetriebenen Stellzylinders 42 verbunden. Mit Hilfe dieses Stellylindera kann die beschriebene Ventileinrichtung in ihre öffnungä- und Schließstellung gebracht werden. Ein an der Steuerstange 27 befestigter Zeiger 43, der sich längs einer Skala 44 innerhalb des Gehäuses 35 bewegt, ermöglicht eine Ablesung der jeweiligen Ventilstellung· Das Gehäuse 35 ist dazu mit einem nicht dargestellten Beobachtungsfenster vesehen.

Hie erwähnt werden die beiden Ventile so eingestellt, daß die Schließstellung des Wasserventils (22 etc) um ein geringes Maß vor der Schließstellung des Dampfventils (15 etc) erreicht wird. In der Stellung gemäss Fig. 3 nehmen der Spindelteil 12 und das Spindelelement 13 sowie der Mantel eine Lage ein, bei welcher der Ventilkörper 22 de3

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Wasserventils gerade an seinem Ventil 23 angreift, während das Dampfventil noch um ein geringes Maß offen ist. Bei weiterer Bewegung der Spindel 12, 13 in Schließrichtung (d.h. in Richtung auf die Lage gemäaa Fig. 1) wird der Mantel festgehalten, so daß nun die Tellerfedern 32 und der Balg 33 zusammengepresst werden. Die Differenz zwischen den Schließstellungen der beiden Ventile nimmt mit steigender Temperatur zu. Bei einer Temperatur des Hochdruckdampfes von etwa 350° bis 550° C erwärmt sich das Ventilgehäuse 4 beispielsweise derart, daß der Abstand zwischen den Ventilsitzen 16 und geringfügig stärker zunimmt ala die Länge der Spindel 12, Die Spindel ist zwar teilweise von Dampf umgeben, gleichzeitig unterliegt sie jedoch der Härmeableitung infolge des kälteren, das Rohr 8 und die Kanäle 17 durchfließenden Wassers. Wenn dieses Wasser von einem Heizkessel zugeführt wird, so kommen hierfür Temperaturen von beispielsweise 110° bis 250° C in Betracht.

Wenn beide Ventile geschlossen sind (Flg. 1), so sollte vorzugsweise ein geringes Spiel von z.B. 0,3 bis 0,8 mm zwlsehen dem rückwärtigen Ende des stärkeren Spindelteiles 12 und dem Vorderende des Mantels 18 bestehen, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Bei der Bewegung der Spindel 12, 13 aus ihrer Schließstellung in Richtung nach ausaen wird zuerst das Dampfventil geöffnet, während unmittelbar danach der Spindelteil 12 mit dem Hantel 18 in Berührung tritt und diesen in Bewegung setzt, so daß nun auch das Wasserventil geöffnet wird. Während der anachlieasenden Bewegung in Öffnungsrichtung halten die Tellerfedern 32 den Mantel 18 in Berührung mit dem Spindelteil 12, so daß beide Ventile in gleichem Maße geöffnet sind und somit die Wasserzuführung durch die Kanäle 17 in der vorgesehenen Beziehung zu der durch den Auslafistutzen 6 tretenden Dampfmenge steht.

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Infolge der konischen Form der Ventilkörper nehmen die Öffnungsquerschnitte der Ventile bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung vergleichsweise langsaun zu, wodurch ebenfalle eine genaue Verhältnisbemessung von Wasser und DAmpf erleichtert wird. ^r

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Claims (4)

1. Ansprüche

   ( 1·/Ventileinrichtung zur Umwandlung von überhitztem Hoch- ^dfuckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur, umfassend ein Dainpfventilgehäuse mit einem ringförmigen Ventilsitz, eine in diesen Gehäuse axial bewegliche, rait dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilspindel, wenigstens einen sich axial durch mindestens einen Teil der Ventilspindel erstreckenden und stromabwärts von dem Ventilsitz endenden Kanal sowie ein die Zuströmung zu diesem Kanal steuerndes Wasserventil, welches einen von der Ventilspindel des Dampfventil3 getragene^, mit einem ortsfesten Sitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Wasserventils in bezug auf die Ventilspindel des Dampfventile in dessen Axialrichtung beweglich angeordnet sowie in Richtung auf seine Fließstellung durch eine Federkraft beaufschlagt ist und daß der Ventilkörper des Wasserventils derart ausgebildet ist, daß dieser Ventilkörper bei einer Bewegung der Ventilspindel des Dampfventils in SdfLießrichtung um ein geringes Maß vor dem Dampfventil in die Schließstellung an seinen Sitz gelangt.
2. 2. Ventileinrichtung nach Anpruch X₁ dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventilspindel des Dampfventils in ein zweites Gehäuse erstreckt, welches für den Anschluß an eine Druckwaaserquelle vorgesehen ist und durch das Wasserventil mit dem Dampfventilgehäuse in Verbindung steht, daß der Ventilkörper des Wasserventils an einem Hantel angeformt ist, welcher den innerhalb des zweiten Gehäuses befindlichen Ventilspindelabschnitt umgibt und in Axialrichtung bezüglich der Ventilspinde).beweglich angeordnet ist,

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   und daß dieser Mantel federnd mit der Ventilspindel des Dampfventils verbunden ist.
3. 3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spindelbewegung in das Dampfventilgehääe mit einer Schließbewegung beider Ventile verbunden ist, daß sich der für die WasserzufUhrung vorgesehene Kanal durch einen verdickten Ventilspindelabschnitt erstreckt, der in das zweite Ventilgehäuse hineinragt und dort mit einem dünneren, den Mantel tragenden Spindelelement verbunden ist, und daß das rückwärtige Ende des verdickten Ventilspindelabschnitts im Schließzuatand beider Ventile mit geringem Abstand von dem benachbarten Ende des Mantels angeordnet ist.
4. 4. Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtigen Enden der Ventilspindel und des Mantels durch eine den Spielraum zwischen diesen beiden Teilen abdichtende Balgvorrichtung miteinander verbunden sind·

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