DE2327443A1 - Kombinierte anfahr- und schnellschlusseinrichtung - Google Patents

Description

• Kombinierte Anfihr- und Schnellschlußeinrichtuna Die Erfindung betrifft eine Kombinierte Anfahr- und Schnellschlußeinrichtung fur Dampf- und Gasturbinen unter Verwendung eines mittels Hilfsventil druckmittelgesteuerten Ventils, das einen den Ventilschlußkörper bildenden Ventilkolben aufweist, dessen Führungszylinder mit der dem Ventilsitz abgekehrten Seite des Ventilkolbens einen Druckraum bildet.und der mit einer in einer Spindelbohrung mit relativ groBem Spiel gleitenden Ventilspindel versehen ist, wobei die Spindelbohrung sich zu einem anschließenden Spindelraum erweitert, und eine Verbindung desselben zur.Venttleintrittsseite einerseits über einen Eanal und zu einem drucklosen Außlaß andererseits mittels des Hilfsventilkolbens steuerbar ist, und im Ventilkolben an seinem Sitzende ein als Stufenkolben ausgebildeter Vorhubventilverschlußkörper gefuhrt ist, dessen den kleineren Querschnitt gu!-weisender Teil das Verschlußende darstellt und der an der vom Sitzende abgewandten Seite her über eine Bohrung in der Ventilspindel vom Spindelraum und der an der anderen Seite durch eine querbohrung im Ventilkolben an der Ringfläche der Stufe des Ventilverschlußkörpers direkt von der Eintrittsseite des. Ventils her mit dem Treibmittel beaufschlagbar ist, wobei weiter ein 3«rpass-Kanal axial am äußeren Umfang der Ventilspindel derart eingearbeitet ist, daß er in der Nähe der vollen.Öffnungsstellung des Ventils eine Strömungsverbindung zwischen dem Druckraum. des Ventilkolbens und dem Spindelraum herstellt und eine abgestuft gedrosselte Strömungsverbindung zwischen der 3intrittsseite des Ventils über den Druckraum des Ventilkolbens zum Spindelraum als Strömungskaskade zur Festlegung des Zylinderdruckes im Druckraum in einem bestimmten Verhältnis zum Treibmitteldruck besteht, nach Patent ... (Patentanmeldung P 23 03 511.2).
• Bei diesem Ventil wird durch die in einem abgestimmten Verhältnis abgestufte Drosselung von Trebmittel, das von der Eintrittsseite des Ventils über den Druckraum des Ventilkolbens zu einem, im Falle -daß das Ventil öffnet, drucklosen Raum hinter der Ventilspindel strömt, eine einstellbare Dämpfung der Offnungsbewegung des Ventilkolbens erzielt. Das hat aber die Wirkung, daß durch diesen kaskadenförmig stark gedrosselten Strömungsweg beim Schließen des Ventils eine gewisse Verzögerung eintritt, die unter Umstanden sich zu.stark nachteilig bemerkbar machen kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei der eingangs genannten Einrichtung diese Verzögerung beim Schließen .4es Ventils zu verringern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das von der Eintrttsseite des Ventils zum Druckraum des Ventilkolbens über einen in seinem iußendurchmesser abgestuften, radialen Kolbenraum des Vorhubventilkörpers eine weitere Strömungsverbindung im Inneren des Ventilkolbens besteht, die an der Stufe des radialen Kolbenraums mittels einem ringförmig vorspringenden Steuerbund des Vorhubventilkörpers in dessen Offnungsstellung absperrbar ist.
• Es ist weiter zweckmäßig als den abgestuften, radialen Kolbenraum des Vorhubventilkörpers den an dessen druckbeaufschlagter Stufe gelegenen Druckraum vorzusehen und den ringförmigen Steuerbund an der Stufe des Vorhubventilkörpers anzuordnen. Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau der Anfahr- und Schnellschlußeinrichtung wird erreicht, daß durch die im Falle des Schließens des Ventils bestehende, im Offnungszustand abgesperrte höchstens, schwach gedrosselt Strömungsverbindung in den Druckraum während des Schließens Treibmittel tn ausreichender Menge nachfließen kann, so daß die Verzögerung des Schließvorgangs auf ein Minimum herabgesetzt wird.
• 1. Aufbau: Ein-Ventilgehäuse 1, dessen äußere Formgebung beliebig sein kann, mit einem Einströmstutzen 16 und einem Ausströmstutzen 37 versehen, wird koaxial zum Ausströmstutzen 37 durch' einen Flansch 4 abgeschlossen. Mit dem Flansch 4 fest verbunden ist ein Rohrzylinder 6, dessen radialer Kolbenführungsteil, sowie die axiale Ringfläche 23 gepanzert sind.
• Im Rohrzylinder 6 eingebaut und mit relativ großem Radialspiel -gelagert ist'e'in Ventilkolben 8, dessen Spindel 10 ebenfalls in einer im Flansch 4 eingearbeiteten 3ohrung geführt ist.
• Mittels einer warmfesten Druckfeder 11, die sich einseitig gegen den Flansch 4 abstützt, wird der Ventilkolben 8 gegen den Ventilsitz 43 im Gehäuse 1 gedrückt. Im Ventilkolben 8 ist ein als StuSenkolben ausgebildeter Vorhubventilkörper 12 mit Radialspiel eingebaut, der durch eine Xontaktf eder 13 mit seinem zylindrischen Ansatz 14 gegen einen Ventilsitz 15 im Ventilkolben 8 gedrückt wird und die Bohrung 21 dicht abschließt.
• Senkrecht zur Achse des Hauptventils ist im Flanschansatz ein 3-Wege-Steuerventil 5 angeordnet, bestehend aus: Ventilkegel 28, Spindel 31, Entlastungskolben 27 mit Gestänge 38 und Faltenbalg 32. Als Stellglied für die Betätigung des 3-Wege-Steuerventils - an dessen Stellle auch mechanische oder elektrische Stellglieder angebracht werden können - kommt hier vorzugsweise ein Servo-Stellglied 7 zur Anwendung.
• 2. Wirkungsweise: .as Treibmittel gelangt von der Eintritts seite 16 des Ventils 1 durch den Kanal 25 über die geöffnete Ventilbohrung 26 und Kanal 41 in den Vqrsteuerzylinder 39; ferner über die radialen Bohrungen 19, Kolbenraum 51 und Kanal 55 in den Druckraum 42.
• Durch Beaufschlagung des Druckraumes 42 wird der Ventilkolben 8 verstärkt gegen den Ventilsitz 43 im Gehäuse 1 gedrückt. Auch der Vorhubventilkörper.12, dessen federseitige Kolbenfläche über die Bohrung 40 mit Treibmitteldruck beaufschlagt wird, wird mit seinem zylindrischen Ansatz 14 verstärkt gegen den Ventilsitz 15 im Ventilkolben 8 gedrückt, so daß kein Treibmittel in den Ausströmstutzen 37 gelangt.
• Die Offnung des Anfahr- und Schnellschlußventils wird eingeleitet durch Ansteuerung der Servo-Stellgliedes 7 (Anschluß 36) mittels Signaldruck aus dem Sicherheitskreislauf. Durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 44 wird das Gestänge 38 gegen die Vorspannkraft der Feder 33 angezogen; der Ventilkegel 28 hubbetätigt und die Ventilbohrung 29 geöffnet, bei gleichzeitigem Abschluß der Ventilbohrung 26. Hierdurch wird über Kanal 41 und Bohrung 40, der Treibmitteldruck im Vorsteuerzylinder 39 abgesenkt und der Vorhubventilkörper 12 durch die an der Stufe 20 angreifende Druckkraft in Richtung Kontaktfeder 13 soweit hubbetätigt, bis der Steuerbund 53 gegen den durch die Stufe des Kolbenraumes 51 gebildeten Ringsitz 56 zur Anlage kommt und die Verbindung zwischen den Kanälen 19 und 55 dicht absperrt. Uber die freigeworden Bohrung 21 kann nun Treibmittel in den Ausströmstutzen 37 überströmen, zur Vorwärmung der nachgeschalteten Rohrleitung und/oder des Regulierventilgehäuses.
• Der Offnungsquerschnitt der Bohrung 21 ist so bemessen, daß, falls die Regelventile der Turbine geöffnet sind, keinesfalls die Turbine durch das Vorwärm-Treibmittel unkontrolliert hochlauten kann. Erst wenn Regelventile und Entwässerungsventile im Regulierventilgehäuse geschlossen werden und so im Ausströmstutzen 37 ein vorwählbarer Treibmitteldruck aufgebaut wird (in der Re-gel 80 bis 90 % des Einströmdruckes), hebt der Ventilkolben 8 vom Gehäusesitz 43 ab.
• Der çffnungsdruck wird bestimmt durch das Kaskadenverhältnis von Drosselquerschnitt 48 der Drossel 44 und Bohrung 45, wobei der Drosselquerschnitt 48 zur Einstellung des Gegendruckes im Zylinder 42 in der Regel verstellbar ist.
• an kann aber auch an Stelle der Bohrung 45 einen entsprechend großen Ringspalt zwischen Ventilspindel 10 und Bohrung 46 vorsehen, womit sich dann ähnliche Verhältnisse ergeben oder man kann auch beide Wege kombiniert anwenden. Durch den nunmehr vollen Druckaufbau im Ausströmstutzen 37, wird der Ventilkolben 8 zunächst in Offnungsrichtung beschleunigt, durch Druck-Rückverdichtung im Zylinder 42 wieder abgebremst, bis er schließlich mit einem axialen Dichtbund 22 gegen den Zylindersitz 23 zur anlage kommt.
• Im Offnungszustand kann nun kein Treibmittel mehr in den Zylinderraum 42 einströmen, eine Bypassnut 46 in der Kolbenstange 10 verbindet in der Nähe der Offnungs-Endlage den Zylinderraum 42 mit dem drucklosen Kanal 41.
• Bein Öffnungsvorgang bestimmt' der Kaskadendruck im Druckraum 42 die Stärke der Dämpfung. Je nachdem wieweit der Bypasskanal 47 an der Ventilspindel zum Ventilkolben 8 hin verlängert ist, erfolgt durch Freigabe des Bypass in der Nähe der Öffnungsendlage ein schneller Abbau des Zylinderdruckes, so daß der letzte Teil des Offnungsweges relativ schnell vom Ventilkolben 8 zurückgelegt werden kann.
• 3ei Schnellschlußauslösung durch Abschaltung des Signaldruckes im Servo-Stellglied 7, wird de Ventilbohrung 26 geöffnet, bei gleichzeitigem Abschluß der Ventilbohrung 29.
• Hierdurch wird bewirkt, daß: a) über die Kanäle 25 und 41 der Vorsteuerzylinder 39 mit dem ollen Treibmitteldruck beaufschlagt und dadurch der Vorhubventilkörper.-?2 mittels Federkraft in Schließstellung gebracht wird; b) der Zylinderraum 42 über die Bypassnut 47 und die Bohrung 45, sowie über die geöffnete Verbindung 19, 51 und 55 sehr schnell mit Treibmitteldruck aufgefüllt wird; c) bei Hubbeginn des Ventilkolbens 8 der Zylinderraum 42 zu sätzlich über die Drosselbohrung 48 nachgefüllt wird; d) eine kräftig bemessene Druckfeder 11 den Ventilkolben 8 mit Schaltercharakteristik in die Schließstellung drückt.
• Durch die Offnung mehrerer, unabhängiger Kanäle bei Einleitung des Schließvorganges, wird stets ein sicherer Schnellschluß des Ventils gewährleistet 6 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 glatt Zeichnung mit 1 Figur

Claims (4)

1. Pate-ntansprüche 0 Kombinierte Anfahr- und Schnellschlußeinrichtung für Dampf-und Gasturbinen unter Verwendung eines mittels Hilfsventil druckmittelgesteuerten Ventils, das einen den Ventilverschlußkörper bildenden Ventilkolben aufweist, dessen Führungszyiinder mit der dem Ventilsitz abgekehrten Seite des Ventilkolbens einen Druckraum bildet und der mit einer in einer Spindelbohrung mit relativ großem Spiel gleitenden Ventilspindel versehen ist, wobei die Spindelbohrung sich zu einem anschließenden Spindelraum erweitert, und eine Verbindung desselben zur Ventileintrittsseite einerseits über einen Kanal und tu einem drucklosen Auslaß andererseits mittels des Hilfsventilkolbens *steuerbar ist, und im Ventilkolben an seinem Sitzende ein als Stufenkolben ausgebildeter Vorhub ventilverschlußkörper geführt ist, dessen den kleineren Querschnitt aufweisender Teil das Verschlußende darstellt und der an der vom Sitzende abgewandten Seite her über eine Bohrung in der Ventilspindel vom Spindelraum und der an der anderen Seite durch eine Querbohrung im Ventilkolben an der Ringfläche der Stufe des Ventilverschlußkörpers direkt von der Eintrittsseite des Ventils her mit dem Treibmittel beaufschlagbar ist, wobei weiter ein, Bypass-Kanal axial am äußeren Umfang der Ventilspindel derart eingearbeitet ist, daß er in der Nähe der vollen Offnungsstellung des Ventils eine Strömungsverbindung zwischen dem Druckraum des Ventilkolbens und dem Spindelraum herstellt und eine abgestuft gedrosselte Strömungsverbindung zwischen der Eintrittsseite des Ventils über den,Druckraum des Ventilkolbens zum Spindelraum als Strömungskaskade zur Festlegung des Zylinderdruckes im Druckraum in einem bestimmten Verhältnis zum Trelbmitteldruck besteht, nach Patent ...(Patentanmeldung P 23 03 511.2), dadurch gekennzeichnet, daß von der Eintrittsseite (16) des Ventils (1) zum Druckraum (42) des Ventilkolbens (8) über einen in seinem Außendurchmesser abgestuften, radialen Kolbenraum (51) des Vorhubventilkörpers (12) eine weitere Strömungsverbindung im Inneren des Ventilkolbens besteht, die an der Stufe (56) des radialen Kolbenraums (51) mittels einem ringförmig oorspringenden Steuer-Spund (53) des Vorhubventilkörpers (12) in dessen Offnungsstellung absperrbar ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskaskade zur Festlegung des Zylinderdruckes im Druckraum (42) aus einer Drossel (44) im Führungszylinder (6), und einer weiteren Drosselstelle vom Druckraum (42) zu einem dem Druckraum (42) benachbarten Spindelraum (24) besteht.
3. 3. knovdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedrosselte Verbindung vom Druckraum (42) zum Spindelraum (24) durch den Ringspalt an der Benti1spindel (10) und/oder eine Querbohrung (45) vom Druckraum (42) zu der den Spindelraum (24) mit dem gegenüber dem Sitzende des Vorhubventilkörpers gegenüber befindlichen Vorsteuerzylinder (39) verbindenden axialen Bohrung (40) inner Ventilspindel (10) gebildet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestufte, radiale Kolbenraum (51) des Vorhubventilkörpers (12) der an der druckbeaufschlagten Stufe desselben gelegene Druckraum ist.