DE69613574T2 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für die Einflußnahme auf einen Überdruckstrom von Strömungsmitteln gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Zum Steuern des Dampfstroms zu beispielsweise einer Dampfturbine oder Dampfreduktionsleitungen ist ein Steuerventil erforderlich, welches den Dampfstrom öffnet und drosselt, um die Drehzahl der Dampfturbine zu steuern, außerdem ein schnellschließendes Ventil, welches bei auftretenden Steuerungsfehlern oder anderen Störungen aus einer vollständig geöffneten Stellung innerhalb sehr kurzer Zeit in der Größenordnung von 0,2 s in eine vollständig geschlossene Stellung bewegt werden kann, um den Dampfstrom vollständig zu sperren. Das schnellschließende Ventil und das Steuerventil werden unabhängig voneinander gesteuert, das heißt, das schnellschließende Ventil muß in der Lage sein, unabhängig von der Stellung des Steuerventils geschlossen zu werden.
• Im Stand der Technik können diese Ventile in einem jeweiligen eigenen Ventilgehäuse innerhalb eines Dampfstromkanals angeordnet werden, wobei das schnellschließende Ventil stromaufwärts bezüglich des Steuerventils angeordnet ist. Das Ventilgehäuse des schnellschließenden Ventils ebenso wie das Ventilgehäuse des Steuerventils bilden eine rechtwinklige Biegung für den Dampfstromkanal, das heißt, die Strömung wird zweimal um 90º umgelenkt. Um das schnellschließende Ventil herum ist konzentrisch ein Dampfsieb angeordnet. Aufgabe des Dampfsiebs ist es, den Dampf zu sieben und Partikel auszusondern, die möglicherweise die Turbine beschädigen könnten. Dieser Aufbau hat folgende Nachteile: Erstens wird der Aufbau kostspielig, da zwei Ventilgehäuse erforderlich sind. Diese beiden Ventilgehäuse sind außerdem platzraubend und belegen dementsprechend eine Menge Platz um die Turbine herum. Außerdem führt das doppelte Umlenken des Dampfstroms zu einem beträchtlichen Druckabfall sowie beträchtlichen Strömungsverlusten und einem hohen Geräuschpegel.
• Die SE-B-411 636 zeigt ein kombiniertes Schnellschließ- und Steuer-Ventil für Dampfturbinenanordnungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Schnellschließ- und Steuerventilkörper sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und sind durch einen jeweiligen zugehörigen Aktuator unabhängig voneinander über eine zugehörige Spindel steuerbar. Außerdem sind sie so angeordnet, daß sie in Richtung auf koaxiale benachbarte Dichtflächen eines gemeinsamen Ventilsitzes verlagert werden können. Der Schnellschließventil-Körper ist glockenförmig ausgebildet mit einem Innenraum, in den der Steuerventilkörper koaxial hineinragt. Außerdem muß bei dieser Lösung der Dampfstrom zweimal um 90º umgelenkt werden. Dadurch ragt der Schnellschließventil-Körper in den Strömungsweg und wird beim Schließen von oben her nach unten in Richtung des Ventilsitzes verlagert. Der Steuerventilkörper ist starr mit einer Spindel verbunden, die nach oben und durch den Ventilsitz ragt, das heißt, er bewegt sich in den Strömungsweg.
• Auch bei dieser Lösung kommt es zu beträchtlichen Strömungsverlusten, da die Strömung zweimal umgelenkt wird. Außerdem werden die Strömungsverluste aufgrund des Umstands beträchtlich, daß der Steuerventilkörper sich nach oben durch den Ventilsitz hindurch erstreckt. Um die von der Spindel des Steuerventilkörpers belegte Fläche zu kompensieren, muß die Durchgangsöffnung des Ventilsitzes vergrößert werden. Außerdem erfordert der Aufbau viel Raum, da die Aktuatoren der Ventile sich an den Seiten des Ventilgehäuses befinden.
• Die DE-A-25 33 519 zeigt einen weiteren Typ von Ventil für Dampfturbinen mit einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer für den Dampfstrom und einem gemeinsamen Ventilgehäuse, bestehend aus einem Schnellschließventil, einem damit gekoppelten Ausblasventil und einem Steuerventil, deren Ventilkörper koaxial angeordnet sind. Dieses Ventil besitzt einen Aktuator mit einer dazugehörigen Spindel für das Schnellschließventil und das Ausblasventil. Wenn das Schnellschließventil geöffnet wird, wird das Ausblasventil geschlossen, und umgekehrt. Darüber hinaus ist der Ventilkörper des Schnellschließventils so ausgebildet, daß er in einen Innenraum des als Glocke ausgebildeten Steuerventils eingeführt wird. Auch dieses Struktur lenkt den Dampfstrom zweimal um 90º um und zeigt eine für den Dampfstrom sehr ungünstige Gestaltung. Darüber hinaus erstreckt sich die Steuerspindel eines Ventilkörpers durch den Ventilsitz hindurch, mithin durch den Dampfstrom. Deshalb gibt es auch bei dieser Struktur beträchtliche Strömungsverluste und einen beträchtlichen Druckabfall. Darüber hinaus ist der Aufbau platzraubend aufgrund der beiden Aktuatoren und der komplizierten Gestaltung des Gehäuses.
• Die DE-A-25 23 297 zeigt eine kombinierte Schnellschließventil- und Steuerventilanordnung für Dampfturbinen, deren Ventilkörper koaxial in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind. Die Ventilkörper wirken von einer jeweils zugehörigen Seite eines gemeinsamen Ventilsitzes und werden unabhängig voneinander durch einen jeweils zugeordneten Aktuator mit einer dazugehörigen Spindel für das Steuerventil und einen weiteren Aktuator über eine zugehörige Spindel gesteuert. Auch in diesem Fall wird der Strom zweimal um 90º umgelenkt, so daß die Strömungsverluste beträchtlich werden, wobei die Aktuatoren der Ventile auf einer jeweils zugehörigen Seite des Ventilgehäuses angeordnet sind, was platzraubend ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht mithin darin, die obigen Nachteile zu beseitigen und eine Ventilanordnung mit einem Aufbau zu schaffen, der kompakt und preislich vorteilhaft ist, außerdem verbesserte Strömungseigenschaften besitzt.
• Erreicht wird dieses Ziel mit Hilfe einer Ventilanordnung der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Da die Auslaßseite des Ventilsitzes den Auslaßkanal des Ventilgehäuses bildet, braucht der Strömungsmittelstrom nicht erneut umgelenkt zu werden, nachdem er den Ventilsitz passiert hat, ein Umstand, der zu geringen Strömungsverlusten und geringeren Geräuschpegeln führt. Dies hat außerdem den Vorteil, daß die Gestaltung des Ventilgehäuses relativ einfach und kompakt sein kann.
• Alternativ stellt die Ventileinrichtung ein Mittel zum Steuern des Steuerventils dar. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind diese Mittel in der Weise angeordnet, daß sie sich in die gleiche Richtung weg von der Einlaßseite des Ventilsitzes erstrecken und dementsprechend völlig außerhalb der Auslaßseite liegen. Hierdurch wird ein freies Strömen des Strömungsmittels durch den Ventilsitz erreicht, ohne daß der Dampfstrom negativ beeinflußt wird durch nach innen vorstehende Ventilspindeln und dergleichen. Erfindungsgemäß ist das Pilotventil so ausgebildet, daß es das Schließventil über den Überdruck des Strömungsmittels steuert. Bei einer solchen Ausgestaltung des Pilotventils besteht keine Notwendigkeit für einen Aktuator mit einer Spindel, um das Schließventil zu steuern. Hierdurch wird beträchtlicher Platz eingespart.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden der Auslaßkanal und der Einlaßkanal einen Winkel in der Weise zueinander, daß die Strömung durch das Ventilgehäuse nur einmal umgelenkt wird. Dies führt dazu, daß die Strömungsverluste niedrig gehalten werden und der Geräuschpegel ebenfalls gering ist. Gleichzeitig ermöglicht dies auch eine einfache und kompakte Gestaltung des Ventilgehäuses.
• Erfindungsgemäß bildet der erste Kegelkörper den Kegelkörper des Steuerventils, und der zweite Kegelkörper bildet den Kegelkörper des Schließventils, welcher Kegelkörper also stromaufwärts bezüglich des Steuerventils liegt.
• Erfindungsgemäß ist das erste Pilotventil in einem Kanalelement vorgesehen, das in den Kanalabschnitt stromaufwärts bezüglich des Schließventils mündet und sich in einen Raum erstreckt, in den das Schließventil zumindest teilweise hineinragt, wenn es sich in der Offenstellung befindet. Durch ein derartiges Kanalelement kann der Überdruck des Strömungsmittels hinter dem Schließventil gehalten und zum Schließen von diesem genutzt werden. Das erste Pilotventil ist in einer ersten Stellung angeordnet, um die Verbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Kanalabschnitt zu öffnen und so den Überdruck in dem Zwischenraum herzustellen und das Schließen des Schließventils herbeizuführen, und in einer zweiten Stellung schließt das Pilotventil die Verbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Kanalabschnitt, um eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum und einer Niederdruckstelle zu öffnen und so den Überdruck in dem Zwischenraum zu beseitigen und das Öffnen des Schließventils herbeizuführen. Gemäß der einen Ausführungsform wird diese Steuerung des Schließventils durch den Umstand ermöglicht, daß die Ventilanordnung eine Mittelachse besitzt, um die herum der erste Kegelkörper und der zweite Kegelkörper angeordnet sind, wobei die Fläche des zweiten Kegelkörpers in dem Zwischenraum, projiziert auf eine Ebene, zu der diese Achse eine Normale bildet, größer ist als die freie Fläche des zweiten Kegelkörpers in dem Kanalabschnitt, projiziert auf diese Ebene, zumindest dann, wenn der Kegelkörper sich in der Schließstellung befindet. Hierdurch ist eine durch den Überdruck auf den Kegelkörper des Schließventils ausgeübte Kraft in Schließrichtung größer als in Öffnungsrichtung. Um die Schließkraft beim Schließventil zu steigern, kann vorteilhaft eine Feder in dem Zwischenraum angeordnet sein, um auf den zweiten Kegelkörper einzuwirken. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine solche Steuerung des Schließventils durch den Umstand ermöglicht, daß die Ventilanordnung eine Mittelachse besitzt, um die herum der erste Kegelkörper und der zweite Kegelkörper angeordnet sind, und der zweite Kegelkörper eine treppenstufenförmige Ausgestaltung hat, demzufolge die Fläche des zweiten Kegelkörpers in dem Zwischenraum, projiziert auf die Ebene, zu der diese Achse eine Normale bildet, wesentlich größer ist als die freie Fläche des zweiten Kegelkörpers in dem Kanalabschnitt, projiziert auf diese Ebene. Durch eine solche Ausgestaltung des zweiten Kegelkörpers läßt sich eine ausreichend große Schließkraft auch ohne Anordnung einer Feder in dem Zwischenraum garantieren.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Kegelkörper ringförmig und umschließt einen Innenraum, in den der erste Kegelkörper in der Weise einführbar ist, daß er von dem zweiten Kegelkörper umschlossen wird. Durch diese Ausgestaltung des Kegelkörpers wird ein besonders kompakter Ventilaufbau erzielt. Vorzugsweise ist der zweite, ringförmige Kegelkörper durch eine ringförmige Hülse ohne Boden gebildet, wobei der Raum, in den der zweite Kegelkörper ragen kann, ebenfalls ringförmig ist. Dies steigert zusätzlich die Möglichkeit, das Ventil kompakt auszubilden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Kanal in der Wand des ringförmigen, zweiten Kegelkörpers derart ausgebildet, daß er eine Verbindung herstellt zwischen dem Kanalabschnitt stromaufwärts des Schließventils und dem Innenraum des Schließventils, wenn letzteres sich in der Schließstellung befindet, um den Überdruck in dem Innenraum herzustellen, wenn das Steuerventil geschlossen wird, um somit das Öffnen des Schließventils zu ermöglichen. Hierdurch wird garantiert, daß das Schließventil nur dann geöffnet werden kann, wenn das Steuerventil geschlossen ist. Dies ist aus Sicherheitsgründen von Bedeutung. Vorteilhafter Weise ist ein zweites Pilotventil in dem Kanal angeordnet und so ausgebildet, daß es den Kanal öffnet, wenn der ringförmige Raum mit der Niederdruckstelle verbunden ist, und den Kanal schließt, wenn der ringförmige Raum mit dem Kanalabschnitt verbunden ist. Dies ermöglicht es, den Kanal nur dann zu öffnen, wenn man das Schließventil öffnen will. Hierdurch wird vermieden, daß der Strömungsmittelfluß kontinuierlich durch den Kanal strömt und Anlaß zu Verlusten und Geräuschen gibt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die erste Steuereinrichtung eine von dem Ringraum umfaßte Spindel. Auf diese Weise ist das gesamte Steuerventil im Inneren des Schließventils angeordnet, was die Ventilanordnung kompakt macht.
• Nach einer noch weiteren Ausführungsform ist um die Ventilkegelkörper herum ein Dampfsieb angeordnet, welches Führungselemente aufweist, um den Strömungsmittelfluß in Richtung der Einlaßseite des Ventilsitzes zu leiten. Ein solches Dampfsieb verbessert die Strömung durch das Ventilgehäuse und den Ventilsitz, ist also etwas, das die Möglichkeit der Steuerung des Strömungsmittelflusses mit dem Steuerventil verbessert und die Geräusche aus der Ventilanordnung dämpft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Erfindung wird im folgenden detaillierter anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert, die in den Figuren dargestellt sind.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilanordnung, wobei ein Schnellschließventil geöffnet ist,
• Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Ventilanordnung mit geschlossenem Schnellschließventil,
• Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
• Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilanordnung nach einer noch weiteren Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Fig. 1 und 2 zeigen eine Ventilanordnung zum Steuern und Sperren eines Dampfstroms zu beispielsweise Dampfturbinen oder Dampfreduzierleitungen. Die Ventilanordnung enthält ein Ventilgehäuse 1 mit einem Einlaßkanal 2, einem Auslaßkanal 3 und einem zwischen diesen Kanälen 2 und 3 befindlichen Kanalabschnitt 4. Das Ventilgehäuse 1 enthält weiterhin einen Ventilsitz 5 mit einer Einlaßseite 6 und einer Auslaßseite 7. Der Ventilsitz 5, der eine konzentrische Mittelachse 8 definiert, ist in dem Auslaßkanal 3 des Ventilgehäuses 1 derart angeordnet, daß die Auslaßseite 7 des Ventilsitzes 5 den Auslaßkanal 3 des Ventilgehäuses 1 bildet. An der stromabwärtigen Seite ist der Auslaßkanal 3 derart ausgebildet, daß er direkt, beispielsweise mittels eines Flansches 9, an die nächste Armatur des Dampfströmungsprozesses, beispielsweise einer Dampfturbine, angebracht werden kann. Hierdurch kann der Dampfstrom entlang einer geraden Linie von der Einlaßseite 6 des Ventilsitzes 5 direkt gerade in beispielsweise eine Dampfturbine strömen, ohne daß er umgelenkt werden muß.
• Die Ventilanordnung hat ein Steuerventil, das in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist und einen Steuerventil-Kegelkörper 10 und eine damit verbundene Spindel 11 aufweist. An diesem anderen Ende außerhalb des Ventilgehäuses 1 ist die Spindel 11 mit einem Aktuator 12 über eine nicht dargestellte Kupplung 12 gekoppelt. Mit Hilfe des Aktuators ist das Steuerventil entlang der Mittelachse 8 auf die Einlaßseite 6 des Ventilgehäuses 5 zu und von ihr weg versetzbar.
• Die Ventilanordnung enthält außerdem ein Schließventil, das in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist und einen Ventil-Kegelkörper 13 besitzt, der als ringförmige, bodenlose Hülse ausgebildet ist. Das Schließventil bildet ein sogenanntes Schnellschließventil, das bei Steuerungsfehlern oder anderen Störungen sehr schnell, das heißt innerhalb von etwa 0,2 s, den Dampfstrom versperren und damit die Dampfturbine sofort zum Halten bringen kann, beispielsweise in einem Notfall. Der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 besitzt eine Mittelachse, die mit der Mittelachse 8 zusammenfällt und verlagerbar in einem ringförmigen Zwischenraum 14 in Richtung auf die Einlaßseite 6 des Ventilsitzes 5 und von ihr weg verlagerbar ist. Der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 liegt an dem Ventilsitz 5 um den Steuerventil-Kegelkörper 10 herum und außerhalb von diesem an, vergleiche Fig. 2. Der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 sperrt folglich den Dampfstrom stromaufwärts bezüglich des Steuerventil-Kegelkörpers 10.
• Die Ventilanordnung enthält außerdem eine ringförmige Dampfhülse 15, die vorzugsweise konzentrisch außerhalb des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 angeordnet ist. Das Dampfsieb 15 hat Führungselemente 16, die den Dampfstrom von dem Einlaßkanal 2 in Richtung der Einlaßseite 6 des Ventilsitzes 5 lenken. Aus dem Kanalabschnitt 4 erstreckt sich ein Kanal 17 zu einem Pilotventil 18, und von dem Pilotventil 18 erstreckt sich ein Kanal 19 einerseits zu dem Ringraum 14 und andererseits erstreckt sich ein Kanal 20, welcher das Pilotventil 18 mit einer Niederdruckstelle verbindet, beispielsweise stromabwärts bezüglich einer Dampfturbine. Das Pilotventil 18 enthält einen Ventil-Kegelkörper 21, der in einer ersten Endstellung den Kanal 20 verschließt und den Kanal 17 öffnet, und der in einer zweiten Endstellung den Kanal 20 öffnet und den Kanal 17 schließt. In der ersten Endstellung bildet der Kanalabschnitt 4 folglich eine Verbindung mit dem Ringraum 14, so daß der gleiche Hochdruck, der in dem Kanalabschnitt 4 vorliegt, auch in dem Ringraum 14 existiert. In der zweiten Endstellung des Ventil-Kegelkörpers 21 steht der Ringraum 14 in Verbindung mit der Niederdruckstelle, so daß ein Druck, der im Vergleich zu dem Druck im Kanalabschnitt 4 wesentlich niedriger ist, in dem Ringraum 14 herrscht.
• Bei dem dargestellten Beispiel ist das Pilotventil 18 an dem Ventilgehäuse 1 der Ventilanordnung angeordnet. Es kann allerdings auch in einer Entfernung von der Ventilanordnung angeordnet und mit dem Ringraum 14 und dem Kanalabschnitt 4 über Druckleitungen verbunden sein, vergleiche Fig. 4. Außerdem mündet im dargestellten Beispiel der Kanal 17 in dem Dampfsieb 14 in den Kanalabschnitt 4, wodurch garantiert wird, daß keine Schmutzpartikel in das Pilotventil 18 oder den Ringraum 14 eindringen. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, den Kanal 17 stromaufwärts bezüglich des Dampfsiebs 15 anzuschließen, beispielsweise aus dem Grund, Raum in dem Ventilgehäuse 1 zur Verfügung zu haben.
• Der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 bildet eine erste freie Fläche A1 in dem Ringraum 14, wenn man eine Projektion auf eine Ebene vornimmt, zu der die Mittelachse 8 eine Normale bildet, ferner eine zweite freie Fläche A2 in dem Kanalabschnitt 4 als Projektion auf jene Ebene, wenn der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 sich in der geschlossenen Stellung befindet. Die erste freie Fläche A1 ist größer als die zweite freie Fläche A2. Hierdurch wird garantiert, daß der ringförmige Ventil-Kegelkörper sich nicht aus der geschlossenen Stellung in die Offenstellung bewegen läßt, solange der Ventil-Kegelkörper 21 sich in der ersten Endstellung befindet. Außerdem ist eine Druckfeder 22 in dem Ringraum 14 zwischen einer oberen Begrenzungswand 23 und dem ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 angeordnet. Die Federkraft der Druckfeder 22 wirkt auf den ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 in Schließrichtung. Wenn der ringförmige Ventil-Kegelkörper sich in der offenen Stellung befindet, ist die freie Fläche in dem Kanalabschnitt 4, projiziert auf die erwähnte Ebene, gerade so groß wie die erste freie Fläche A1. Folglich ist die Kraft, die durch den Druck in dem Kanalabschnitt 4 auf die freie Fläche des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 in dem Kanalabschnitt 4 ausgeübt wird, größer als die Federkraft, und da der Druck in dem Ringraum 14 wesentlich geringer ist als in dem Kanalabschnitt 4, wenn der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 sich in der Offenstellung befindet und das Pilotventil 18 sich in der zweiten Endstellung befindet, reicht diese Kraft aus, um dem Schließen des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 entgegenzuwirken.
• Der ringförmige, hülsenförmige Ventil-Kegelkörper 13 umschließt zusammen mit einer oberen Begrenzungswand 24 des Kanalabschnitts 4 einen Innenraum 25, zumindest dann, wenn er sich in der geschlossenen Stellung befindet. Der Steuerventil-Kegelkörper 10 kann in diesem Innenraum 25 aufgenommen werden, das heißt, der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 kann unabhängig von der Stellung des Steuerventil-Kegelkörpers 10 geschlossen werden. Wenn außerdem der Steuerventil-Kegelkörper 10 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, ist der Innenraum 25 vollständig gegenüber dem Einlaßkanal 2 und dem Auslaßkanal 3 abgeschlossen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Um den ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 öffnen zu können, muß in dem Innenraum 25 ein Druck erzeugt werden, der durch die zweite freie Fläche A2 des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13, die vom Innenraum 25 her zugänglich ist, groß genug ist, um die Federkraft der Feder 22 zu überwinden. Zu diesem Zweck ist der Kanal 26 in der Wand des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 angeordnet. Hierdurch herrscht der gleiche Druck im Innenraum 25 und in dem Einlaßkanal 2. Aufgrund des kleinen Querschnitts des Kanals 26 muß der Steuerventil-Kegelkörper 10 in einer geschlossenen Stellung sein, damit ein Druckausgleich stattfinden kann. Dies ist ein wichtiger Sicherheitsaspekt beispielsweise bei Dampfturbinenanlagen. In seiner einfachsten Ausführungsform ist der Kanal 26 einfach als Loch ausgebildet, welches sich durch die Wand des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 erstreckt, und das eine solche Höhe hat, daß es sich in dem Kanalabschnitt 4 befindet, wenn der ringförmige Ventil- Kegelkörper 13 geschlossen ist, und innerhalb des ringförmigen Raums 14 verborgen ist, wenn der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 offen ist. Um eine Leckage durch den Kanal 26 zu vermeiden, kann das zweite Pilotventil 27 in dem ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 angeordnet werden. Das zweite Pilotventil 27 besitzt einen Ventil-Kegelkörper 28, der verlagerbar in einer Ausnehmung 29 angeordnet ist, die sich parallel zur Mittelachse 8 erstreckt. Der Kanal 26 bildet einen Einlaßteil, der die Ausnehmung 29 mit dem Kanalabschnitt 6 verbindet, und einen Auslaßteil, der die Ausnehmung 29 mit dem Innenraum 25 verbindet. Der Ventil-Kegelkörper 28 kann mittels einer Feder 30 in Richtung eines in der Ausnehmung 29 befindlichen Ventilsitzes zum Schließen des Kanals 26 vorgespannt sein. Außerdem ist der Ventil-Kegelkörper 28 des zweiten Pilotventils 27 über einen Kanal 31 mit dem Ringraum 14 verbunden, demzufolge der Ventil-Kegelkörper 28 gegen den Ventilsitz gedrückt wird, wenn in dem Ringraum 14 Hochdruck herrscht. Außerdem hat der Ventil-Kegelkörper 28 einen kolbenähnlichen Teil, der an der Wand der Ausnehmung 29 anliegt, und einen Teil, der von dem kolbenähnlichen Teil wegsteht und dichtend gegen den Ventilsitz der Ausnehmung 29 anzulegen ist. Hierdurch wird der in der Ausnehmung 29 bei geschlossenem zweiten Pilotventil 27 gebildete Raum gebildet, in den der Einlaßteil des Kanals 26 mündet.
• Wenn der ringförmige Kegelkörper 13 sich in der Schließstellung befindet, herrscht in dem Einlaßkanal 2 der gleiche Druck wie in dem Ringraum 14 und in dem Raum der Ausnehmung 29. Dazu ist der Ventil-Kegelkörper des zweiten Pilotventils 27 derart ausgestaltet, daß die für den Hochdruck von oben zugängliche Fläche, das heißt die von dem Ringraum her zugängliche Fläche, größer ist als die von unten her zugängliche Fläche, also von dem Raum der Ausnehmung 29 her zugängliche Fläche. Hierdurch wirkt der Druck des Dampfstroms auf den Ventil-Kegelkörper des zweiten Pilotventils in Schließrichtung ein. Diese Schließwirkung läßt sich mit Hilfe des Feder 30 noch verstärken. Wird das Pilotventil 18 aus der ersten Endstellung in die zweite Endstellung gebracht, so verschwindet der Überdruck in dem Ringraum 14. Der Überdruck in dem Raum der Ausnehmung 29 verlagert damit den Ventil-Kegelkörper 28 in eine Offenstellung, auch unter Überwindung der Kraft der Feder 30. Wenn daher das Steuerventil 10 geschlossen ist, kann sich der Druck nur in dem Innenraum 25 über den Kanal 26 aufbauen. Wenn dieser Druck aufgebaut ist, wirkt er auf die freie Fläche A2 und drückt den ringförmigen Ventil- Kegelkörper 13 in den Ringraum 14 und öffnet damit das Schließventil 13.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Druckfeder 22 weggelassen. Statt dessen besitzt der ringförmige Ventil-Kegelkörper eine stufenförmige Ausbildung, so daß die freie Fläche A1 wesentlich größer ist als die freie Fläche A2. Hierdurch wirkt der Druck stets in Schließrichtung, wenn sich das Pilotventil 18 in der ersten Endstellung befindet, und der gleiche Druck herrscht in dem Kanalabschnitt 4 und in dem Ringraum 14. Wegen der stufenförmigen Ausgestaltung wird zwischen der Wand des Ringraums 14 und der Wand des ringförmigen Kegelkörpers 13 ein geschlossener Raum 32 gebildet. Dieser geschlossene Raum 32 ist über einen nicht dargestellten Kanal mit der Niederdruckstelle verbunden, um einen möglichen Druckaufbau in dem geschlossenen Raum zu unterbinden, welcher möglicherweise ein Schließen des ringförmigen Ventil-Kegelkörpers 13 verhindern könnte. Außerdem ist der Kanal 26 ohne zweites Pilotventil dargestellt. Allerdings kann man ein solches Ventil in der gleichen Weise vorsehen wie bei der ersten Ausführungsform.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wirkt somit der Druck auf die Fläche A1, die wesentlich größer ist im Vergleich zu der freien Fläche A2, in Schließrichtung, wenn das Pilotventil 18 sich in seiner ersten Endstellung befindet. Wenn das Pilotventil 18 zur zweiten Endstellung hin verlagert wird und der Hochdruck in dem Ringraum 14 verschwindet, reicht die aus dem Kanalabschnitt 4 zugängliche Fläche aus, um das Schließventil 13 zu öffnen und es geöffnet zu halten.
• Fig. 4 zeigt eine noch weitere Ausführungsform, die sich von den anderen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, daß das Pilotventil 18 entfernt von dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, und der ringförmige Ventil-Kegelkörper 13 direkt an der Spindel 11 des Steuerventil-Kegelkörpers 10 verlagerbar angeordnet ist, wobei der Ringraum 14 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Spindel 11 gebildet ist. Um den ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 an der Spindel 11 zu führen, befindet sich zwischen den Teilen eine Buchse 33. Außerdem ist eine im einzelnen nicht dargestellte Dichtung zwischen der Spindel 11 und dem ringförmigen Kegelkörper 13 angeordnet.
• Bei sämtlichen Ausführungsformen sind mehrere Dichtungsringe 34 in dem Ventilgehäuse zwischen dem Ringraum 14 und dem ringförmigen Ventil-Kegelkörper 13 angeordnet, um einen unbeabsichtigten Druckausgleich zwischen dem Ringraum 14 und dem Kanalabschnitt 4 zu verhindern.
• Selbst wenn bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen die Längsachse des Einlaßkanals 2 und die Längsachse des Auslaßkanals 3 rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so sind auch andere Winkel, stumpfe ebenso wie spitze Winkel möglich. Insbesondere die Längsachsen dieser Kanäle können in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sein, um die Strömungsbedingungen zu verbessern und den Druckabfall zu mindern.

Claims (14)

1. Ventilanordnung für die Einflußnahme auf einen Überdruckstrom eines Strömungsmittels, umfassend: ein Steuerventil (10) und ein Schließventil (13), die in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (1) angeordnet sind, welches einen Kanalabschnitt (4) bildet und einen Auslaßkanal (3) und einen Einlaßkanal (2) aufweist, und einen gemeinsamen Ventilsitz (5), der in dem Ventilgehäuse (1) angeordnet ist und eine Einlaßseite (6) und eine Auslaßseite (7) aufweist, wobei das Steuerventil (10) derart ausgestaltet ist; daß es den Strom durch den Kanalabschnitt (4) steuert, das Schließventil (13) so ausgebildet ist, daß es entweder eine allgemein geschlossene Stellung oder eine allgemein geöffnete Stellung einnimmt, und das Schließventil (13) in seiner Offenstellung zumindest teilweise in einen Zwischenraum (14) ragt, der über ein Kanalelement (17, 19) mit dem Kanalabschnitt (4) stromaufwärts bezüglich des Schließventils (13) verbunden ist, das Steuerventil einen ersten Kegelkörper (10) aufweist, der in Richtung des Ventilsitzes (5) verlagerbar ist, und das Schließventil einen zweiten Kegelkörper (13) aufweist, der in Richtung des Ventilsitzes (5) verlagerbar und so ausgebildet ist, daß er an dem Ventilsitz (5) außerhalb des ersten Kegelkörpers und unabhängig von der Stellung des ersten Kegelkörpers anliegt, die Auslaßseite (7) des Ventilsitzes (5) den Auslaßkanal (3) des Ventilgehäuses bildet, welcher Kanal sich von den Kegelkörpern (10, 13) frei weg erstreckt, wobei in dem Kanalelement (17, 19) ein erstes Pilotventil (18) vorgesehen ist und in einer ersten 3() Position die Verbindung zwischen dem Zwischenraum (14) und dem Kanalabschnitt (4) öffnet, um den Überdruck in dem Zwischenraum (14) herrschen zu lassen und das Schließen des Schließventils (13) herbeizuführen, und in einer zweiten Position das Öffnen des Schließventils (13) herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pilotventil (18) derart ausgebildet ist, daß es das Schließventil (13) dadurch öffnet, daß es die Verbindung zwischen dem Zwischenraum (14) und dem Kanalabschnitt (4) schließt und eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum (14) und einer Niederdruckstelle öffnet, um den in dem Zwischenraum (14) herrschenden Überdruck zu beseitigen.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (11, 12) zum Steuern des Steuerventils.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11, 12) und die Kanalelemente (17, 19) derart ausgebildet sind, daß sie sich in die gleiche Richtung weg von der Einlaßseite (6) des Ventilsitzes (5) erstrecken und dementsprechend vollständig außerhalb der Auslaßseite (7) gelegen sind.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalelemente (17, 19) so ausgebildet sind, daß sie das Schließventil (13) mit Hilfe des Strömungsmittel-Überdrucks steuern.

5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (3) und der Einlaßkanal (2) miteinander einen Winkel in der Weise bilden, daß der Strom durch das Ventilgehäuse (1) nur einmal umgelenkt wird.

6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung eine Mittelachse (8) bildet, um die herum der erste Kegelkörper (10) der zweite Kegelkörper (13) angeordnet sind, und daß die Fläche des zweiten Kegelkörpers (13) in dem Zwischenraum (14), projiziert auf eine senkrecht zu der Achse verlaufende Ebene, größer ist als die freie Fläche des zweiten Kegelkörpers (13) innerhalb des Kanalabschnitts (4), projiziert auf diese Ebene, zumindest dann, wenn der Kegelkörper sich in seiner geschlossenen Stellung befindet.

7. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Feder (22) in dem Zwischenraum (14) befindet, wobei die Feder den zweiten Kegelkörper (13) in Schließrichtung vorspannt.

8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung eine Mittelachse (8) definiert, um die herum der erste Kegelkörper (10) und der zweite Kegelkörper (13) angeordnet sind, und daß der zweite Kegelkörper (13) eine stufenförmige Ausgestaltung hat, die die Fläche des zweiten Kegelkörpers (13) innerhalb des Zwischenraums bei Projektion auf eine senkrecht zu der Achse verlaufende Ebene im wesentlichen größer macht als die freie Fläche des zweiten Kegelkörpers (13) in dem Kanalabschnitt (4), projiziert auf diese Ebene.

9. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kegelkörper (13) ringförmig ist und einen Innenraum (25) umschließt, und daß der erste Kegelkörper (10) in den Innenraum (25) einführbar ist, so daß er von dem zweiten Kegelkörper umschlossen wird.

10. Ventilanordnung nach Anspruche 9, dadurch gekenzeichnet, daß der zweite, ringförmige Kegelkörper (13) durch eine ringförmige Hülse ohne Boden gebildet wird, und daß der Zwischenraum, in den der zweite Kegelkörper einführbar ist, ringförmig ist.

11. Ventilanordnung nach einem der Ansprüch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des ringförmigen zweiten Kegelkörpers (13) ein Kanal (26) in der Weise angeordnet ist, daß er eine Verbindung zwischen dem Kanalabschnitt (4) stromaufwärts bezüglich des Schließventils (13) und dem Innenraum (25) des Schließventils bildet, wenn das Schließventil sich in der geschlossenen Stellung befindet, um den Überdruck in dem Innenraum (25) herrschen zu lassen, wenn das Steuerventil (10) geschlossen ist, um dadurch das Öffnen des Schließventils (13) zu ermöglichen.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (26) ein zweites Pilotventil (27) angeordnet ist, um den Kanal (26) zu öffnen, wenn der ringförmige Zwischenraum (14) mit der Niederdruckstelle verbunden ist, und um den Kanal (26) zu schließen, wenn der ringförmige Zwischenraum (14) mit dem Kanalabschnitt (4) verbunden ist.

13. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Spindel (11) aufweist, die von dem ringförmigen Zwischenraum (14) umgeben ist.

14. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um die Ventilkegelkörper (10, 13) herum ein Dampfsieb (15) angeordnet ist, welches Führungselemente (16) aufweist, um den Strömungsmittelstrom in Richtung der Einlaßseite (6) des Ventilsitzes (5) zu leiten.