DE1959446C3 - Ventil zum Umwandeln von überhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Umwandeln von überhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur; bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einem ringförmigen Ventilsitz, einer in dem Ventilgehäuse axial beweglichen, mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Dampfventilspindel, wenigstens einem sich axial durch mindestens einen Teil der Dampfventilspindel erstreckenden und stromabwärts von dem Ventilsitz endenden Kanal für die Zuführung von Kühlwasser sowie einem die Kühlwasserzuführung steuernden Wasserventil, welches einen von der Dampfventüspindel getragenen, mit einem ortsfesten Sitz zusam-S menwirkenden Ventilkörper aufweist.

Ein Ventil der genannten Art ist bekannt (britische Patentschrift 498 083). Dieses Ventil 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 steuert. Ferner ist 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. Dieses Wasserventil weist einen Ventilkörper auf, der von der Dampfventilspindel getragen isi und mit einem ortsfesten Ventilsitz zusammenwirkt. Das Wasserventü wird somit in Abhängigkeil von der Bewegung der Dampfventilspindel mehr oder weniger gedrosselt. Diese Einrichtung soll in der Weise arbeiten, daf die Wasserzuführung hi genauem Verhältnis zu der das Ventilgehäuse passierenden Dampfmenge 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 Ausdehnung des Ventilgehäuses zur Folge hat. Vor allem hat dies aber den Nachteil, daß die Wasserzuführung beim Schließen des Dampfventils nicht völlig unterbrochen wird. Das sich infolgedessen im Ventilgehäuse ansammelnde Wasser ruft oft Störungen hervor, da es nur langsam verdampft und beispielsweise zu unerwünschten Stoßen führen kann. Bei einer umgekehrten Einstellung mit um ein geringes Maß früher schließendem Wasserventü würde sich andererseits ein unvollständiges Schließen des Dampfventils ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ventils, bei dem die Nachteile der bekannten Ausführung überwunden sind.

Die erfindungsgcmäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Ventil der eingangs erwähnten Art dadurch, daß der Ventükörper des Wasserventils an einem in bezug auf die Dampfventilspindel in deren Axialrichtung verschieblich angeordneten Mantel angeformt ist, welcher mit der Dampfventilspindel derart federnd verbunden ist, daß der Ventilkörper bei einer Bewegung der Dampfventilspindel in Schließrichtung um ein geringes Maß vor dem Dampfventil in die Schließstellung auf seinem SiUring gelangt.

Wenn bei einem solchen Ventil das Wasserventil schließt, so kann die Dampfventilspindel die Bewegung in ihre Schließstellung unabhängig von dem Wasscrvetitil fortsetzen. Hierdurch wird erreicht, daß auftretende Tcmperaturdifferenzen einen Wasseraustrilt bei geschlossenem Dampfventil nicht zur Folge haben können. Die Relativbewegung des Ventilkörpers des Wasservcntils ist hierbei vergleichsweise gering, da die durch Temperaturdifferenzen bedingten Längenveränderungen im allgemeinen unter einem Millimeter liegen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform der Erfindung bestellt darin, daß sich ein Spindelteil der Dampfventilspindel in ein Rohr erstreckt, welches einen Stutzen für den Anschluß an eine Druckwasser-

quelle aufweist und über das Wasserventil mit dem Ventilgehäuse in Verbindung steht, wobei der den Ventükörper des Wasserventils tragende Mantel das innerhalb des Rohres befindliche Spindelteil umgibt.

Die Erfindung ist ferner dadurch weiter ausgestaltet, daß sich der für die Kühlwasserzuführung vorgesehene Kanal durch ein verdicktes Spindelteil erstreckt, das in das Rohr hineinragt und dort mit dem dünneren, den Mantel tragenden Spindelteil verbunden ist, unri daß das rückwärtige Ende des verdickten Spindelteiles im Schließzustand des Dampfventils und des Wasserventils mit geringem Abstand von dem benachbarten Ende des Mantels verbleibt.

Gemäß einer letzten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind schließlich die rückwärtigen Enden des verdickten SpindelteiJes und des Mantels durch einen den Raum zwischen diesen beiden Teilen abdichtenden Balg miteinander verbunden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen. Hierin zeigt:

Fig. 1 einen AMialschnitl eines eiiindungsgemiißen Ventils,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 mit der ! -derndcn Verbindung zwischen dem Wasserventilkörper und der Dampfventilspindel und

Fig. 3 ebenfalls in bezüglich F ic 1 größerem Maßstab die beiden Ventile in einer Stellung bei gerade geschlossenem Wasserventil.

Gemäß Fig. 1 weist das Ventilgehäuse 4 einen Einlaßsü.'tzen 5 und einen zu letzterem rechtwinklig angeordneten Auslaßstutzen 6 auf. Der Einlaßslutzen 5 ist mit einer Hochdruckdampfquelle und der Auslaßstutzen 6 mit einer Verbraucherleiuing für die Abnahme von Dampf verminderten Druckes und verminderter Temperatur verbunden. Ferner ist ein zum Auslaßstutzen 6 fluchtender, rohrartiger Gehäuseabschnitt 7 vorgesehen, der ein zylindrisches, durch Flanschringc 9 und 10 sowie Spannschrauben 11 befestigtes Rohr 8 aufnimmt. letzteres dient als Gehäuse für ein Wasserventil. Ferner ist eine Dampfventilspindel vorgesehen, die sich axial durch das Rohr S erstreckt und aus einem zylindrischen, in das Ventilgehäuse 4 hineinragenden Teil 12 größeren Durchmessers und aus einem stangenförmigen Spindelteil 13 besteht, welcher im oberen Ende des Teiles 12 eingeschraubt ist. Der Teil 12 ist in einem in das Rohr § eingesetzten Mantel 14 geführt und weist ein im Durchmesser vergrößertes Vorderende auf, welches als Ventilkörper 15 ausgebildet ist. Letzterer wirki 11 lit einem am inneren Ende des Auslaßstutzens 6 befestigten ringförmigrn Ventilsitz 16 zusammen. Ein Vorderabschnitt des Ventilkörpers IS erstreckt sich durch den Ventilsitz 16 und ist kegelstumpfförmig ausgebildet, während der rückwärtige Abschnitt des Ventilkörpers einen an der inneren Endfläche des Ventilsitzes 16 angreifenden Ringansatz bildet. In dem Teil !2 sind ferner mehrere Kanäle 17 angebracht, die sich in Achsrichtung erstrecken und an der im Bereich des Auslaßstutzens 6 liegenden Oberfläche dieses Spindelteiles münden.

Der stangenförmige Spindelteil 13 ist mit möglichst geringem Spiel in einen Mantel 18 eingesetzt, der seinerseits axial beweglich in einer Stopfbüchse 19 geführt ist. Letztore ist in einen am äußeren Endflansch des Rohres 8 mit Schrauben 20 befestigten Deckel 21 eingesetzt. Der innere Endabschnitt des Mantels 18 ist als Ventilkegel 22 ausgebildet und wirki mit einem ihn umgebenden, innerhalb des Rohres 8 befestigten Sitzring 23 zusammen. Der Innendurchmesser des Sitzringes 23 ist wenig größer als der größte Durchmesser des Ventilkegels 22 bemessen. Vor dem Sitzring 23 ist der Ventilkegel 12 zu einem Ringabschnitt 22' verbreitert, der an der äußeren Endfläche des Sitzringes 23 angreift. Zwischen dem Sitzring 23 und dem Deckel 21 steht das Rohr 8 mit einem Rohrstutzen 24 in Verbindung, der radial angeordnet und zur

ίο Verbindung mit einem Druckwasseranschluß vorgesehen ist.

Das äußere Ende des stangenförmigen Spindelteiles 13 ist in eine Platte 25 eingeschraubt. Die entgegengesetzte Seite dieser Platte ist mit einem stan-

genartigen Axialansatz 26 versehen, der seinerseits mit einem Ende einer koaxialen Steuerstange 27 und hierüber mit einer Steuervorrichtung verbunden ist.

Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, ist das äußere Ende des Mantels 18 mit Abstand von der

äo Platte 25 angeordnet. Ein an dem Mantel befestigter Ring 28 ist durch Schrauben 29 mit einem im Durchmesser größeren Ring 30 verbunden, der seinerseits in diesei Weise dicht an der Endfläche des Mantels gehalten ist. Eine Anzahl von Tellerfcdern 32 ist zwisehen dem Ring 30 und einem weiteren, hierzu koaxialen Ring 31 angeordnet, welch letzterer von der Platte 25 abgestützt ist. In nicht näher dargestellter Weise können Schrauben durch diese Platte geführt sein, um eine Einstellung der Lage des Ringes 31 und damit eine Spannungseinstellung der Telierfedern 32 zu ermöglichen. Die Federn lassen einen ringförmigen Raum um das siangenförmige Spindelteil 13 frei, worin ein dieses Spindelteil umgebender Balg 33 angeordnet ist. Letzter ist an einem Ende dicht mit dem Ring 30 verbunden und an seinem anderen Ende mit Hilfe eines weiteren Ringes 34 an dem stangenföimigen Spindelteil 13 angeklemmt. Der Balg 33 verhindert einen Wasscraustritt durch ein mögliches Spiel zwischen dem SpintHteil 13 und dem Mantel 18.

Die federnde Verbindung zwischen dem stangenförmigen Spindelteil 13 und dem Mantel 18 ist innerhalb eines 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 Stcuerstangc 27 aufnimmt. Ein in seiner Länge einstellbarer Lenker 39 ist einerseits an einer Öse 38 des hülsenförmigen Ansatzes 36 und andererseits an einem I.ndc eines Hebels 40 angelenkt. Mit Abstand von dieser letzten Anlenkstelle ist der Hebel 40 gelenkig mit derStcucrstange 27 und an seinem entgegengesetzten Ende gelenkig mit einer Kolbenstange 41 eines doppeltwirkenden, druckmittelbetriebenen Stellzylinders 42 verbunden. Mit Hilfe dieses Stellzylinders kann das Ventil in seine Offnungs- 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 Vcntilstellung. Das Gehäuse 35 ist dazu mit einem Beobachtungsfenster versehen.

Die Schließstellung des Wa<serveniils (22. 23) wird um ein geringes Maß vor der Schließstellung des Dampfventils (15, 16) erreicht. In der Stellung gemäß F i g. 3 nehmen der Teil 12 und der Spindclteil 13 sowie der Mantel 18 eine Lage ein, bei welcher der

Ventilkegel 22 des Wasserventils mit seinem Ringabschnitt 22' gerade an seinem Sitzring 23 angreift, während das Dampfventil noch um ein geringes Maß offen ist. Bei weiterer Bewegung der Spindel 12,13 in Schlicßrichtung wird der Mantel 18 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 derart, daß der Abstand zwischen den Ventilsitzen 16 und 23 geringfügig stärker zunimmt als die Länge der Spindel 12,13. Die Spindel ist zwar teilweise von Dampf umgeben, gleichzeitig unterliegt sie jedoch der Wärmeableitung durch das kältere, das Rohr 8 und die Kanäle 17 durchfließende Wasser. 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, so sollte vorzugsweise ein geringes Spiel von z. B. 0,3 bis 0,8 mm zwischen dem rückwärtigen Ende des stärkeren Teiles 12 und dem Vorderende des Mantels 18 bestehen, wie dies in F i g. 1 angedeutet ist. Bei der Bewegung der Spindel 12,13 aus ihrer Schließstellung in Richtung nach außen wird zuerst das Dampfventil geöffnet, während unmittelbar danach der Teil 12 mit dem Mantel 18 in Berührung tritt und diesen in Bewegung setzt, so daß nun auch das Wasserventil geöffnet

ic wird. Während der anschließenden Bewegung in öffnungsrichtung halten die Tellerfedern 32 den Mantel 18 in Berührung mit dem Teil 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 Auslaßstutzen 6 tretenden Dampfmenge steht.

Infolge der konischen Form der Ventilkörper nehmen die Öffnungsquerschnitte der Ventile bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung vergleichsweise lang-

ao sam zu, wodurch ebenfalls eine genaue Verhältnisbemessung von Wasser und Dampf erleichtert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ventil zum Umwandeln von überhitztem Hochdruckdampf in Dampf niedrigeren Druckes und niedrigerer Temperatur, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einem ringförmigen Ventilsitz, einer in dem Ventilgehäuse axial beweglichen, mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Dampfventilspindel, wenigstens einem sich axial durch mindestens einen Teil der Dampfventilspindel erstreckenden und stromabwärts von dem Ventilsitz endenden Kanal für die Zuführung von Kühlwasser sowie einem die Kühlwasserführung steuernden Wasserventil, welches einen von der Dampfventilspindel getragenen, mit einem ortsfesten Sitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (22, 22') des Wasserventils (22, 23) an einem in bezug auf die Dampfvemilspindci (12,13) in deren Axialrichtung verschieblich angeordneten Mantel (18) angeformt ist. welcher mit der Dampfventilspindel (12, 13) derart federnd verbunden ist, daß der Ventilkörper (22. 22') bei einer Bewegung der Dainpfventüspind'l (12, 1.3) in SchlieRrichtung um ein geringes Maß vor dem Dampfventil (15, 16) in die Schließstellung auf seinem Sitzring (23) gelangt.

2. 'Ventil nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Spindelteil (13) der Dampfventilspindel (12,13) in ein Rohr (8) erstreckt, welches einen Saitzen (24) für den Anschluß an eine Druckwasserquello aufweist und über das Wasserventil (22, 23) mit dem Ventilgehäuse (4) in Verbindung steht, wobei der den Ventükörper (22, 22') des Wasserventils (22, 23) tragende Mantel (18) das innerhalb des Rohres (8) befindliche Spindeltcil (13) umgibt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d.-iß sich der für die Kühlwasserzufülimng vorgesehene Kanal (17) durch ein verdicKies Spindelteil (12) erstreckt, das in das Rohi (8) hineinragt und dort mit dem dünneren, den Mantel (18) tragenden Spindelteil (13) verbunden ist, und daß das rückwärtige Ende des verdickten Spindelteils (12) im Schließzustand beider Ventile mit geringem Abstand von dem benachbarten Ende des Mantels (18) verbleibt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtigen F.nden des SpinrJcHcils (12) und des Mantels (18) durch einen den Raum zwischen diesen beiden Teilen abdichtenden Balg (33) miteinander verbunden sind.