DE2643550B2 - Fahr-Schnellschlußventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einer Schnellschlußeinrichtung ausgerüsteten Ventilantrieb, wobei die das Verschlußstück betätigende Ventilspindel von einer Schließfeder in Schließrichtung des Ventils vorgespannt und über eine elektromagnetische, im Normalbetrieb geschlossene Kupplung mit dem Ventilantrieb verbunden ist.

In Verbindung mit Dampfturbinen sind Fahr-Schnellschlußventile bekannt, bei denen das Hauptsteuerelement ein ölhydraulisch betätigter Kolben ist. Im Falle einer Betriebsstörung, beispielsweise bei einem Druckabfall in der Hydraulik oder bei Stromausfall im Hydraulik-Pumpenantrieb, wird das Verschlußstück des Ventils von der vorgespannten Schließfeder in die Schließstellung bewegt. Auf diese Weise wird die Turbine vor Schäden bewahrt. Diese Schnellschlußeinrichtung hat den Nachteil, daß es einerseits selbst im Bereich seines hydraulischen Hauptsteuerelementes bereits sehr aufwendig und teuer konstruiert und darüber hinaus auf eine ölhydraulische Anlage angewiesen ist, die selbst aufwendig in der Beschaffung und der Wartung ist.

Aus der DE-GMS 69 22 573 und aus der DE-OS 20 22 863 sind eine Absperrvorrichtung bzw. ein Sicherheitsabsperrventil bekannt, bei denen der Schnellschiuß durch das Lösen einer elektromagnetischen Kupplung erreicht wird. Die zuerst genannte Druckschrift weist die eingangs genannten Merkmale auf. Es ist hier also ein Ventil mit in Schließrichtung federnd vorgespannter Ventilspindel und einer zwischen diese und den Ventilantrieb geschalteten elektromagnetischen Kupplung beschrieben, die im Normalfall

in geschlossen ist

Diese bekannte Absperrvorrichtung dient dazu, die Zufuhr beispielsweise von Gas oder Öl im Falle eines Stromausfalls zu stoppen. Für derartige Zwecke sind die auftretenden Stellkräfte im Ventil klein, so daß auch eine entsprechend kleine Magnetkupplung eingesetzt werden kann, deren Energiebedarf im Betriebsfall gering ist. Problematisch wird es dann, wenn die Stellkräfte sehr groß verden, wie es bei Fahrventilen für Dampfturbinen der Fall ist, die im Fall von Betriebsstörungen eine Schnellschluß-EinrichUing aufweisen müssen. Würde man die bekannte Absperrvorrichtung für derartige Zwecke einsetzen wollen, so müßte zum einen eine elektromagnetische Kupplung von ungewöhnlich großem Ausmaß und entsprechendem Gewicht vorgesehen und für das Halten einer solchen Kupplung ein entsprechend beträchtlicher Energieaufwand eingeplant werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannte Absperrvorrichtung mit elektromagnetischer Kupplung so weiterzubilden, daß sie auch für Fahr-Schnellschluß-Ventile an Dampfturbinen verwendbar wird, ohne auf die insoweit vorhandenen Vorteile verzichten zu müssen und daß sie trotz der beim vorgesehenen Anwendungszweck sehr hohen

i^r> Kräfte mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen gebaut werden kann und nur einen entsprechend kleinen Energiebedarf hat.

Ausgehend von einem Ventilantrieb der eingangs genannten Art mit Schnellschluß-Einrichtung wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß der den Abtrieb bildende Anker der elektromagnetischen Kupplung einen keilförmigen Abschnitt trägt und daß an dem den Antrieb bildenden Elektromagneten der Kupplung zweiarmige Sperrhaken gelagert sind, deren einer Arm an dem keilförmigen Abschnitt anliegt und deren anderer Arm bei geschlossener Kupplung einen Kopf der Ventilspindel uniergreift sowie diesen bei geöffneter Kupplung durch die Kraft der Schließfeder freigibt. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Sperrhaken der erfindungsgemäßen Lösung sind Teil eines Hebelgetriebes. Ventile mit anders angeordneten und ausgebildeten Hebelgetrieben sind aus der DE-AS 12 82 405 bekannt, so daß darauf hingewiesen

5^r) wird, daß mit der Lösung gemäß dem Patentanspruch 1 kein Schutz für Hebelgetriebe schlechthin bei Ventilen begehrt wird.

Eine Schnellschluß-Einrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen löst die gestellte Aufgabe und ist darüberhinaus mit Vorteil auch für andere Anwendungsfälle geeignet, bei denen hohe Stellkräfte auftreten und gleichwohl ein kleiner und energiesparender Aufbau gewünscht wird.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf

b5 die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Fahr-Schnellschluß-Ventils; und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Schnellschluß-Ein-

richtung für das Ventil gemäß F ig. I.

In Fig. 1 ist ein konventionelles Ventil 10 mit Dampfeinlaßöffnung 11 und Dampfauslaßöffnung 12 dargestellt, dessen Verschlußstück von einem Ventilantrieb 1 bewegbar ist. Das Ventil 10 und der V entilantrieb 1 sind mittels Stehbolzen 17 und Flansche 16, 18 fest miteinander verbunden.

Im Bereich zwischen den Flanschen 16 und 18 ist eine Schnellschlußeinrichtung 2 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel wird die Schnellschlußeinrichlutig zentral von der zweiteiligen Ventilspindel 20a, 206 durchsetzt, die funktionell den Ventilantrieb 1 mit dem Verschlußstück des Ventils 10 verbindet. Innerhalb der Schnellschlußeinrichtung befindet sich eine elektromagnetische Kupplung 24, die die beiden Teile 20a, 206 der r> Ventilspindel in Normalbetrieb kraftschlüssig zusammenhält Darüber hinaus ist eine Schließfeder 22 vorgesehen, die sich einerseits am feststehenden Fla.isch 18 abstützt und mit ihrem anderen Ende unter Vorspannung auf einem Auflager 27 ruht, ν elches mit der Ventilspindel verbunden ist, so daß die Ventilspindel unter der Vorspannkraft der Schließfeder 22 steht. Die Vorspannkraft wirkt entgegen der Haltekraft der elektromagnetischen Kupplung 24. Die Haltekraft ist jedoch stärker als die Vorspannkraft. Solange die 2> elektromagnetische Kupplung von Strom durchflossen und geschlossen ist, bleiben die beiden Teile 20a, 206 der Ventilspindel trotz der Trennwirkung der Schließfeder in kraftschlüssiger Verbindung.

Durch Unterbrechung der Stromzufuhr zur elektro- so magnetischen Kupplung 24 geht die Haltekraft auf Null zurück, so daß sich die Schließkraft der Feder 22 auswirken kann und den Teil 206 der Ventilspindel nach unten (gesehen in Fig. 1) verschiebt, so daß das mit der Ventilspindel verbundene Verschlußstück den Dampf- s-> durchtritt von der Öffnung U zur Öffnung 12 des Ventils 10 unterbricht.

Zur Wiederaufnahme des Normalbetriebes wird der Teil 20a der Ventilspindel vom Ventilantrieb 1 — sei es mittels eines Elektromotors 33 oder eines Handrades 35 — so weit abgesenkt, daß die elektromagnetische Kupplung 24 durch Einschalten des Stromes wieder geschlossen werden kann. Hierdurch werden die beiden Teile 20a. 206 der Ventilspindel wieder miteinander verbunden, so daß das Verschlußstück des Ventils 10 -r> mittels des Elektromotors 33 oder des Handrades 35 in jede gewünschte Stellung gebracht werden kann.

Die elektromagnetische Kupplung 24 und die Verbindung zwischen den beiden Teilen 20a, 206 der Ventilspindel ist in Fig. I nur schematisch angedeutet, ίΐι Details der Kupplung und der Verbindung der beiden Teile 20a, 206 der Ventilspindel sind F i g. 2 zu entnehmen.

Die elektromagnetische Kupplung 24 ist in einem Gehäuse 92 untergebracht. Auf der dem Ventilantrieb 1 ·^Γ> zugekehrten Seite ist das Gehäuse 92 durch einen Deckel 91 verschlossen, von dem der Teil 20a der Ventilspindel nach oben (F i g. 2) abgeht. Eine Verschiebung des Teils 20a der Ventilspindel bedeutet also gleichzeitig eine Verschiebung des gesamten Gehäuses wi 92 mit Deckel 91. Im Gehäuse 92 fest angeordnet ist ein Elektromagnet 24a, der zusammen mit einem Anker 246 die elektromagnetische Kupplung bildet. Mit Hilfe von Schrauben 102 sind der Deckel 91 und der Elektromagnet 24a mit dem Gehäuse 92 verschraubt. b5

Der Elektromagnet 24 wird von einem Schaft 94 durchsetzt, der in Axialrichtung frei gegenüber dem Elektromagneten bewegbar ist und an seinem oberen Ende einen Anschlag 96 aufweist sowie an seinem unteren Ende zu einem keilförmigen Abschnitt 95 erweitert ist. Unterhalb des Elektromagneten 24a und oberhalb des keilförmigen Abschnitts 95 ist der Anker 246 der elektromagnetischen Kupplung am Schaft 94 befestigt. Im Normalbetrieb der Anordnung liegt die Ankerplatte 246 am Elektromagneten 24a in der in F i g. 2 gezeigten Weise an, und der Anschlag % des Schaftes 94 befindet sich in einem gewissen Abstand oberhalb des Elektromagneter..

Das (in F i g. 2) untere Ende des Gehäuses 92 ist mit einem Durchbruch 89 versehen. In diesem Durchbruch sind zwei zweiarmige Hebel 98a. 986 spiegelsymmetrisch angeordnet und in ihrer Mitte auf je einem Drehzapfen 97 schwenkbar gegenüber dem Gehäuse 92 gelagert. Diejenigen Enden der beiden Hebel 98a, 986, die der elektromagnetischen Kupplung 24 zugekehrt sind, tragen drehbare Rollen 99, welche sich an dem keilförmigen Abschnitt 95 des Schaftes 94 abstützen. Die freien Enden der beiden anderen Hebelarme untergreifen einen am freien Ende des Teils 206 der Ventilspindel 20 angeordneten Kopf 21. Von einer in Fig. 2 nicht dargestellten Schließfeder ist der Teil 206 der Ventilspindel 20 in Richtung eines Pfeiles 101, d. h. in Schließrichtung vorgespannt. Da die Hebel 98a, 986 abgekröpft sind, übt die Schließfeder auf die Hebel ein Drehmoment aus, durch das die Rollen 99 gegen den keilförmigen Abschnitt 95 gepreßt werden. Dieses Drehmoment wird durch den Abschnitt 95 in eine (in Fi g. 2) nach unten wirkende Kraft umgewandelt. Diese Kraft ist jedoch kleiner als die Schließkraft der elektromagnetischen Kupplung 24. Sobald allerdings der Erregerstrom der Kupplung unterbrochen wird, überwindet die am Abschnitt 95 nach unten wirkende Kraft einen etwa vorhandenen Reslmagnetismus sowie eine gegebenenfalls vorhandene, in der Zeichnung nicht dargestellte schwache Andruckfeder für den Anker 246. In diesem Fall bewegen sich dann der Abschnitt 95 mit Schaft 94 und Anker 246 soweit nach unten, bis der Anschlag % am Oberende des Schaftes 94 auf der Oberseite des Elektromagneten 24a anliegt. Dadurch kann jetzt die Schließfeder das Ventil absperren. Anschließend drückt die in der Zeichnung nicht dargestellte schwache Feder den Anker 246 wieder an den Elektromagneten 24a an. Die Hebel 98a, 986 stehen dann wieder in der in F i g. 2 gezeigten Stellung, während sich der Kopf 21 des Teils 206 der Ventilspindel unterhalb der unteren Enden dieser Hebel befindet.

Nach Behebung der Ursache für den Schnellschluß kann die elektromagnetische Kupplung 24 sofort wieder erregt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, diese Erregung mit Hilfe einer elektrischen Sperranordnung so lange zu unterbinden, bis sich der Kopf 21 der Spindelstange wieder oberhalb der unteren Enden der Hebel 98a, 986 befindet.

In der bereits oben erläuterten Weise wird der normale Betriebszustand dadurch wieder hergestellt, daß der Teil 20a der Ventilspindel mit daran befestigtem Gehäuse 92 und den Hebeln 98a, 986 vom Ventilantrieb nach unten gefahren wird. Kurz vor dem Ende dieser Bewegung gleiten an den Hebeln vorgesehene Einlaufschrägen 100 über die schräg ausgebildete Oberseite des Kop^fcs 21 hinweg, so daß der Kopf wieder untergriffen wird. Spätestens jetzt wird die Erregerspannung für den Elektromagneten 24a eingeschaltet, worauf das Verschlußstück unter dem Einfluß des Ventilantriebes 1 über die Ventilspindel 20 wieder frei einstellbar wird.

Es ist ersichtlich, daß die Haltekraft der Kupplung 24 aufgrund des Einsatzes des dargestellten Hebelgetriebes in Verbindung mit dem keilförmigen Abschnitt 95 wesentlich geringer sein kann als die in Richtung des Pfeiles 10t wirkende Kraft der Schließfeder.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche.

1. Mit einer Schnellschlußeinrichiung ausgerüsteter Ventilantrieb, wobei die das Verschlußstück betätigende Ventilspindel von einer Schließfeder in Schließrichtung des Ventils vorgespannt und über eine elektromagnetische, im Normalbetrieb geschlossene Kupplung mit dem Ventilantrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Antrieb bildende Anker (24i^der elektromagnetischen Kupplung (24) einen keilförmigen Abschnitt (95) trägt und daß an dem den Antrieb bildenden Elektromagneten (24a^ der Kupplung zweiarmige Sperrhaken (98a, 9Sb) gelagert sind, deren einer Arm an dem keilförmigen Abschnitt anliegt und deren anderer Arm bei geschlossener Kupplung einen Kopf (21) der Ventilspindel (20) untergreift sowie diesen bei geöffneter Kupplung durch die Kraft der Schließfeder freigibt.

2. Ventilantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhaken (98a, 986^ über je eine Rolle (99) an dem keilförmigen Abschnitt (95) anliegen.

3. Ventilantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (24) in einem vom Ventilantrieb axial verschiebbaren Gehäuse (92) mit Deckel (91) angeordnet und der Elektromagnet (24a,) der Kupplung fest mit dem Gehäuse verbunden ist, das spindelseitig die Sperrhaken trägt, während der Anker (24b) der Kupplung mit dem keilförmigen Abschnitt (95) relativ zur Ventilspindel (20) bewegbar ist.

4. Ventilantrieb nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Abtrieb bildende und mit dem keilförmigen Abschnitt (95) versehene Anker (246.) der Kupplung einen Schaft (94) aufweist, der eine zentrale Bohrung des Elektromagneten (24a^der Kupplung durchsetzt und an seinem freien Ende einen tellerförmigen Anschlag (96) aufweist.