DE703927C - - Google Patents

Description

• Entlastetes Hochdruck-Absperr- oder -Drosselventil Um den von dem hohen Dampfdruck belasteten Ventilkörper eines in ,eine Hochdruckdampfleitung eingebauten Absperr- oder Drosselventils leicht aus der Schließ- in die Offenlage überführen zu können, sieht man bekanntlich ein besonderes, zusätzliches Umgehungs- oder Entlastungsventil vor. Bei geöffnetem Umgehungsventil ist dann der Ventil--körper des noch geschlossenen Hauptventils fast völlig entlastet, so daß es entweder von Hand mit einem nur geringen Kraftaufwand oder mittels eines leistungsschwachen kleinen Motors geöffnet werden kann. Bei Ventilen, bei denen die Ventilsitzfläche und die diese berührende Abdichtungsfläche des Ventilkörpers gewölbt sind, ändert sich während des Öffnungsvorganges das Maß der erwähnten Entlastung, da -sich, infolge der wölbten Flächen der Durchmesser des Durchgangsquerschnittes während des Öffnungsvorganges ändert. Dies führt zu dem Übelstand, daß der Ventilkörper währenddes Öffnungsvorganges und in der Offenstellung in axialer Richtung dauernd kleine Hi.nundherbe-,vegungen ausführt, die zu einer unzulässigen Beanspruchung der Ventilstange und des Ventilantriebes führen.
• Dieser Übelstand ist nach der Erfindung bei einem entlasteten Hochdruck-Absperr- oder -Drosselventil mit gewölbter Ventilsitz- und Ventilkörperdichtfläche,dadurch ,beseitigt, daß die Entlastung des Ventilkörpers, nachdem dieser beim Öffnungsvorgang eine bestimmte Zwischenstellung erreicht hat, teilweise allmählich wiederaufgehoben wird.
• Ein Ausführungsbeispiel des Ventils nach der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
• Fig. f zeigt das Ventil im axialen Längsschnitt.

  Die Fig.2, 3 und 4 zeigen in größerem

  laßstab und gleicher Darstellung den Ventil-

  körper mit dein zugehörigen Ventilsitz 111,

  verscliieclenen Betriebsstellungen.

  Fin. > zeigt in der gleichen Darstellune.

  ,#,,;

  form ein abgeändertes Ausführungsbeispiel

  Das finit einem Einlaßstutzen 11 und eine#,1

  Auslaßstutzen 12 versehene Ventilgehäuse i o

  enthält den Ventilkörper 13, der mit dem

  Ventilsitz i4 zusammenwirkt. An den ge-

  ineinsanien Berührungsflächen sind Ventil-

  körper und Ventilsitz leicht gewölbt. Die den

  Ventilkörper steuernde Ventilstange 15 ist

  axial verschiebbar in Buchsen 16 und 17 ge-

  lagert. In dein unteren Geliätiseteil ig ist (lei-

  nicht dargestellte Ventilantriebsmotor unter-

  gebracht, der mit der Ventilstange 15 ge-

  kuppelt ist. Die untere Ventilkammer i9 ist

  finit einem üblichen Wasserabflußrohr 20 ver-

  sehen. Außerdem ist eine üffnung 21 für den

  Leckclampf vorhanden. Zum Schätz der lw-

  «-eglichen Ventilteile gegen etwa mitgeführte

  l-' reinclkörpei- ist in der oberen Ventilkammer

  23 ein Siebzylinder 22 angeordnet. Der mit-

  tels Bolzen 25 befestigte Gehäusedeckel 2.4 ist

  mit einem zvlindrischen Ansatz 26 ausge-

  rüstet, der sich kolbenartig nach unten er-

  streckt und gleichachsig zum Veiitilkörperi3

  bzw. zum Ventilsitz 14 liegt. An seinem

  unteren Ende trägt der Kolben 26 mehrere

  Dichtungsrinne 27, über die der hohle Ventil-

  körper 13 mit seinem oberen, als Führungs-

  zylinder ausgebildeten Ende 2S greift. Die

  @entilstan"e i.5 ist durch eine Offnung 29 des

  Ventilkörpertellers 30 sowie durch die Boh-

  rurig 31 (Fi-. 2) einer waagerechten Zwischen-

  wand 32 des hohlen Ventilkörper: 13 hin-

  durchgeführt. Das obere Ende der Ventil-

  s stan - eitend in eine axiale Bohrung

  ge greift 1 el

  33 des Kolbens : 6 ein. An der Ventilstange

  sitzt ein Bund 34. Dieser Bund bildet den

  Ventilkörper des Entlastungsventils, dessen

  zitgeliörige Sitzfläche von dem Rand der Off-

  nun- 29 gebildet ist. In der Zwischenwand 32

  des Ventilkörpers 13 vorgesehene Öffnungen

  35 stellen eine Verbindung -zwischen dem

  Innern des Führungszylinders 28 des Ventil-

  h(**)rpers und der Öffnung 29 ini Ventilteller

  39 her.

  Es sei angenommen, claß sich (las Ventil in

  fier in Fig.2 veranschaulichten Schließstel-

  lung befnclet, so daß also der Ventilkcirperi3

  auf seinem Sitz 14 und der Ventilkörper 34

  fies 1?ntlastungsventils auf seinem durch den

  Rand (leg Öffnung 29 gebildeten Sitz auf-

  liegen. Es sei ferner angenommen, daß ini

  I"iiilaßsttitzeii i i ein Druck PI von beispiels-

  weise 85 hg(cm= und iiil Auslaßstutzen 12 ein

  Druck P_ gleich Null herrscht. Der Druck P,

  wirkt über den Ventilkörper auf <leg Ventil-

  sitz innerhalb eines Kreises mit dein Durch-

  inesser A. Obwohl die Dichtungsringe 27

  j z@visclieii (teilt Führungszylinder 28 des Ventil-

  -örpers und dem Koll)ei1 26 abdichtend wir-

  sollen, wird trotzdem eine gewisse Menge

  tupf bei geschlossenem Vemtil hindurch -

  fen, so daß im Innern des Ventilkörpers 13

  ett£alls der Druck P, herrscht. Ferner wird

  noch eine gewisse Menge Dampf längs des

  oberen Teiles der Ventilstange 15 in die axiale

  Bohrung 33 eindringen, so claß die durch den

  Durchmesser A gekennzeichnete Ventilkörper-

  fläche einem nach unten gerichteten Druck P,

  ausgesetzt ist. Infolge der Wölbung der

  Dichtungsfläche des Ventilkörpers 13 und der

  zugehörigen Sitzfläche 14 ist der Berührungs-

  durcliniess.er B etwas kleiner als der Außen-

  durchmesser A des Ventilkörpers. Die dem

  Schließdruck des Dampfes ausgesetzte Nwr`k-

  sameFläche ist also durch den Durchmesser B

  gekennzeichnet, weil der auf die gewölbte

  untere Kante des Ventilkörpers außerhalb der

  Berührungsfläche wirkende Dampfdruck ent-

  gegengesetzt zu dem auf den Ventilkörper

  ausgeübten Abwärtsdruck gerichtet ist. Beim

  U iffnungsvorgang wird die Ventilstange 15

  zunächst etwas angehoben, wie Fig.3 zeigt.

  Die hierzu, also zum Offnen des Entlastungs-

  ventils 34, erforderliche Kraft ist verhältnis-

  mäßig gering, da der Druck P, nur innerhalb

  der kleineren Fläche C auf den Ventilkörper

  34 wirkt. Durch (las 15ffnen des Ventils 34

  findet ein Druckausgleich zwischen dem Innern

  des Ventilkörpers 13 und der Ventilöffnung

  29 statt. Dieser Druckausgleich bleibt auch

  dann bestehen, wenn durch die Dichtung 27

  noch weiterer Dampf von dem Druck P, hin=

  durchtreten sollte, cla die Öffnung 29 verhält-

  nismäßig groß ist. Innerhalb der durch den

  Durchmesser D gekennzeichneten Fläche des

  Ventilkörpers 13 ist dieser also entlastet,

  während auf die übrige Fläche des Ventil-

  körpers, also auf die Differenz der Flächen B

  und D, der Schließdruck P, wirkt. Diese

  Ringfläche kann beliebig klein gehalten wer-

  den, wenn der Innendurchmesser des Führungszylinders 28 des Ventilkörpers nur wenig kleiner' ist als der Durchmesser B der Sitzfläche des Ventilkörpers 13. Da die Schließkraft des Ventilkörpers 13 auf diese Weise erheblich vermindert ist, kann das Ventil, durch Anheben der Ventilstange 15 nunmehr leicht in die Offenstellung nach Fig. 4 iibergeführt werden. Beim Antieben der Ventilstange i 5 legt sich der Ventilkörper 34 des 1?titlastungsvetitils dicht an die Zwischenwand 32 an, so claß der Ventilkörper 13 an der Aufwärtsbewegung der Ventilstange 15 teilnehmen muß.
• Fig. 4 läßt erkennen, elaß der Durchmesser des freien Durchgangsquerschnittes des Ventils infolge der gewölbten Form cler Ventil- Sitzflächen sich in dem Maße vermindert, wie sich das Ventil öffnet. Der freie Durchgangsquerschnitt ist dabei an derjenigen Stelle zu messen, an welcher der Ventilkörper den kürzesten Abstand von der Sitzfläche hat. Beini Beginn des Öffnungsvorganges hat der Durchgangsquerschnitt einen mit dem Maß B nahezu übereinstimmenden Durchmesser, jedoch verinindert sich dieser Durchmesser in dem Maße, wie sich das Ventil weiter öffnet, bis er sein kleinstes Maß E gemäß Fig. ,4 erreicht. In der Betriebsstellung gemäß Fig.:I ist die Differenz der Flächen A und E größer als die Differenz der Flächen A und D. In dieser Stellung ist infolge des auf die Differenz der Flächen D und E wirkenden Druckes P, das Gleichgewicht des Ventilkörpers in der Aufwärtsrichtung gestört, so daß der Ventilkörper 13 nach oben gedrückt und die Öffnung 29 geschlossen' Wird, weil sich der Ventilkörper 34 von der Zwischenwand 32 des Ventilkörpers 13 löst. Hierdurch wird der Innenraum des Ventilkörpers 13 abgeschlossen, so daß der bis dahin in ihrn herrschende Druck P., infolge :des .durch die Dichtung 27 eindringenden Leckdampfes allmählich auf den Druck P1 steigt. Sobald sich nun im Innenraum des Ventilkörpers 13 ein Druck bestimmter Höhe gebildet hat, beginnt der Ventilkörper 13 sich wieder nach abwärts zu bewegen, so daß der Ventilkörper 34 die Entlastungsöffnung 29 wieder freigibt. DerDruck im- Innenraum des Ventilkörpers 13 beginnt also wieder zu sinken, so daß sich der Ventilkörper 13 bei einem bestimmten Mindestdruck im Innenraum des Ventilkörpers 13 wieder nach oben bewegt, worauf das beschriebene Spiel von neuem beginnt. Der Ventilkörper 13 führt also dauernd schlagartige Auf- und Abwärtsbewegungen aus, deren Anzahl pro Zeiteinheit von verschiedenen äußeren Umständen abhängt.
• Eine solche Unstabilität des Ventilkörpers 13 in der Offenstellung könnte durch Beinessung des Ventils verhindert werden, indem dafür gesorgt wird, daß der Durchmesser des Durchgangsquerschnittes niemals kleiner wird als der Innendurchmesser des Führungszylinders 28. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn auf einer verhältnismäßig großen Fläche des Ventilkörpers 13 in. dessen Offenstellung der Druck P1 winkt. Eine solche Unstabilität des in der Offenlagebefindlichen Ventilkörpers ist jedoch stets vorhanden, wenn der Ventilkörper zwecks Erleichterung des Offnungsvorganges möglichst entlastet wird.
• Zur Vermeidung einer solchen Unstabilität sind nach der Erfindung mehrere Stifte 41 an der unteren Stirnfläche des Kolbens 26 befestigt. Diese Stifte greifen in die Bohrungen 35 der Zwischenwand 32 des Ventilkörpers 13 ein und schließen diese Bohrungen, sobald der Ventilkörper r@3 eine bestimmte Offenstellung erreicht hat. Die Stifte4r stellen also zusammen mit .den Bohrungen 35 Nadelventile dar. Diese Nadeln 4i sind an ihren unteren Enden mit Aussparungen .I2 versehen, so daß sie bei Beginn .des Offnens des Entlastungsventils 34-nicht verhindern, daß eine Verbindung zwischen dem Innern des Führungszviind.ers 28 und der Ventilöffnung 29 leergestellt wird. Erst wenn der Ventilkörper 13 beim Öffnungsvorgang die Stellung gemäß Fig. 4. .erreicht hat, ragen die Stifte 41 mit ihrem oberen, vollzylindrischen Teil in die Öffnungen 35 hinein, so daß die Verbindung zwischen dem Innern des Ventilfüh.rungs--zv1inderS 28 und der Entlastungsöffnung 29 abgesperrt ist. Diese Absperrung hat zur Folge, daß der Druck im Innenraum des Ventilführungszylinders 28 ansteigt. Hierdurch wird diejenige Fläche des Ventilkörpers 13, auf welcher .der ein Schließen des Ventils anstrebende Druck P, ruht, beträchtlich vergrößert gegenüber derjenigen Fläche, auf die der Druck wirkt, der eine. Bewegung des Ventilkörpers 13 nach oben anstrebt. Infolgedessen bleibt der Ventilkörper während des weiteren Öffnungsvorganges in seiner Lage zur Ventilstange 15 stehen, d. h. er hebt sich gegenüber dem Ventilstangensitz nicht an. Die dieses Abheben verhindernde, .abwärts gerichtete Kraft kann durch Herstellung eines mehr oder weniger paßrechten Sitzes der Stifte 41 in den zugehörigen Bohrungen 35 der Größe nach genau festgelegt werden. Die Wirkung der Stifte 41 kann ferner noch durch die Formgebung der Schultern .:1.3 geregelt «-erden. .
• Das beschriebene Ventil ist daher in jeder Lage des Ventilkörpers 13 stabil, da es ständig einer zusätzlichen Schließkraft ausgesetzt ist. In allen Zwischenstellungen sitzt der Ventilkörper mit seiner Zwischenwand 32 auf dem Bund 34 auf. Schlagartige Reaktionskräfte des Ventilkörpers 13 auf die Ventilstange 15 werden also durch :die in die Öffnungen 34 hineinragenden Stifte .1 .z verhindert, die gleichzeitig den Ventilkörper auch gegen Verdrehung auf der Ventilstange i 5 sichern.
• Wenn das Ventil als Drosselventil benutzt werden soll, muß der Ventilkörper 13 in allen Zwischenstellungen durch die beschriebenen Mittel nach unten gedrückt werden. Soll das Ventil jedoch als Absperrventil dienen, also nur in die Schließ- und Offenstell:u,ng übergeführt werden, braucht der Ventilkörper während des Öffnungsvorganges nicht auf der Ventilstange 15 bzw. deren Bund 34 aufzuruhen. In diesem Fall wird auf folgende Weise dafür gesorgt, daß der Ventilkörper in der äußersten Offenlage festgehalten wird. Gemäß Fig. 5 sind die Stifte nahezu auf ihrer ganzen Länge mit Aussparungen 44 und außerdem mit Schultern 45 versehen, die als Anschläge für den Ventilkörper 13 dienen und diesen in einer solchen. Stellung halten, (laß der Ventilkörper 34 des Entlastungsventils sich nicht an die Zwischenwand 32 anlegen kann. Der durch die Dichtung 27 hindurchströmende Dampf kann also durch die Öffnungen 35 und 29 hindurchtreten. Infolgedessen bleibt der Ventilkörper 13 unter der Wirkung des Druckes Pl, der auf die Differenz der Flüchen D und F. wirkt, in s s einer oberen Affenlage stehen.

Claims (4)

1. PATr_NTANSI'1tÜCH1's: 1. Entlastetes Hochdruck-Absperr- oder -Drosselventil mit gewölbter Ventilsitz-und Ventilkörperdichtfläche, .dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastung des Ventilkörpers (13), nachdem dieser beim Öffnungsvorgang eine bestimmte Zwischenstellung erreicht hat, teilweise allmählich wieder aufgehoben wird.
2. 2. Hochdruck-Absperr- oder -Drosselventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Entlastung des Ventilkörpers (13) bewirkende Umgehung:-Leitung über den hohlen Ventilkörper selbst geführt ist und außer dem Entlastungsventil (29, 34) noch ein oder mehrere zusätzliche Absperrventile (q.1-43) enthält, welche die Umgehungsleitung bei geöffnetem Entlastungsventil absperren, sobald der Ventilkörper einen bestimmten C)ffnungsweg zurückgelegt hat.
3. 3. Hochdruck-Ahsperr- oder -Drosselventil nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) als Hohlzylinder (28) ausgebildet ist und auf einem feststehenden Kolben (26) gleitet, dessen in dem Ventilkörperhohlraum hineinragende Stirnfläche mit Ventilnadeln (41-q.3) besetzt ist, die in Öffnungen (35) einer Zwischenwand (32) des Hohlzylinders eindringen und diese Öffnungen absperren, sobald der Hohlzylinder (28) einen bestimmten Öffntrngshul) zurückgelegt hat.
4. 4. Hochdruck-Absperr- oder -Drosselventil nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D) des Hohlzylinders (28) kleiner als der Abdichtungsdurchmesser (B) des Ventilkörpers (13), jedoch größer ist als der Durchmesser (E) des Durchgangsquerschnittes bei geöffnetem Ventil.