DE7516726U

DE7516726U - Kombiniertes schnellschluss- und regelventil

Info

Publication number: DE7516726U
Application number: DE7516726U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1975-05-26
Publication date: 1977-03-03
Also published as: US4114651A; IN145746B; FR2309709B3; CA1041982A; DE2523296A1; FR2309709A1; CH583371A5

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Bader. (Schweiz)

Kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil für den Einbau in Arbeitsmediumsleitungen von Turbomaschinen, dessen Schnellschlussventilkörper und Regelventilkörper unabhängig voneinander in einem gemeinsamen /entilgehäuse angeordnet sind, wobei die Ventilkörper mit koaxialen und unmittelbar an einer Durchflussöffnung nebeneinanderliegenden Ventilsitzen ausgerüstet sind.

Im allgemeinen werden den in die Arbeitsmediumsleitung von Turbinen, insbesondere Dampfturbinen, eingebauten Regelventilen immer Schnellschlussventile zugeschaltet, um bei Regelversagen oder irgendwelchen äusseren Einflüssen zumindest die Schnellabschaltung durchführen zu können, wobei das Prinzip der zwei-

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fachen Sicherheit für die gesamte Kraftwerksanlage gewahrt bleibt. Auch ist es seit längerem üblich, in die Zwischendampfleitung von Dampfturbinen mit Zwischenüberhitzern Abfangventile einzusetzen, da ansonsten das im Zwischenüberhitzer und in der Verbindungsleitung vorhandene Dampfvolumen ausreichen würde, um die Turbine trotz abgesperrtem Hochdruckteil nach der Abschaltung auf eine unzulässig hohe Ueberdrehzahl zu beschleunigen, die nicht nur die Turbine, sondern auch die gesamte Kraftwerksanlage an sich gefährden würde. Zur Vermeidung dieses Effektes werden daher in der Zwischendampfleitung vor dem Eintritt in den dem Zwischenüberhitzer nachgeschalteten Turbinenteil Abfangventile angeordnet.

Es sind Abfangventile bekannt, die nicht aus zwei getrennten Ventilgehäusen bestehen, sondern deren Regelventil und Schnellschlussventil in einem gemeinsamen Ventilgehäuse untergebracht ist. Dabei wird der Vorteil .des verminderten Strömungswiderstandes aufgrund eines gemeinsamen Ventilsitzes für den Schnellschluss- und Regelteil ausgenützt.

Eine bekannte Ausführungsform sieht vor, dass der·Regelventilkörper glockenförmig ausgebildet ist, in dessen Ausnehmung der tellerförmige Schnellschlussventilkörper während des Oeffnungshubes eintaucht. Dabei werden vorzugsweise die Ventile so geschaltet, dass sich die beiden Ventilkörper in den Endstellungen

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in derselben Lage relativ zueinander befinden.

Im Zuge der Entwicklung der Kraftwerke lag; es nahe, eine solche Ventilform bei grossen Dampfvolumen aucti als Fr-ischdampf-Regelventile einzusetzen. Dabei dient das glockenförmige Hegelventil zur Anpssung des Betriebsverhaltens der Dampfturbine bei Leistungsänderungen.

Es hat sich aber gezeigt, dass diese Ventilform bei längerem Teillastbetrieb, also mit gedrosselter Regelventilstellung eine Vibrationsneigung aufweist und dadurch Schäden durch Abnützung und Wechselbeanspruchung entstehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nunmehr darin gelegen, die vorangeführten Nachteile zu vermeiden.

Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass d r Schnellsehlussventilkörper als Glocke ausgebildet ist, in deren inneren Hohlraum der Regelventilkörper koaxial eintaucht, wobei sowohl der Schnellsehlussventilkörper als auch der Regelventilkörper mit einer axialen Führung versehen sind, und dass das Schnellschlussventil in Strömungsrichtung vor dem Regelventil liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist sowohl der Regelventilkörper als auch der Schnellsehlussventilkörper

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mit je einem Vorhubventil ausgerüstet, wobei der Regelventilkörper einerseits an dem als Vorhubventί1 ausgebildeten Spindelkopf und andererseits in einer Führungsbüchse, deren äussere Kontur mit dem Ventilsitz zusaromen einen Kreisringdiffusor bildet, axial geführt ist. Besonders zweckmässig ist es, wenn ein Führungsspalt zwischen Führungsbüchse und Ventilkörper in Strömungsrichtung konisch verläuft, um eine hydrodynamische Zentrierung des Ventilkö^pers zu gewährleisten.

Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darin zu sehen, dass bei dem in Strömungsrichtung vor dem Regelventil liegenden Schnellschlussventil eine vibrationsfreie Fixierung des Ventilkörpers durch die volle Druckdifferenz zwischen Frischdampf und der Atmosphäre in der offenen Stellung erreicht wird. Darüberninaus wird der Ventilkörper nicht irehr durch den gedrosselten Massenstrahl des Regelventils während des Betriebet; angeströmt, wodurch eine weitere Vibrationsquelle ausgeschaltet ist.

Für das Regelventil ergibt sich dagegen eine zweifache axiple Führung in jeder Regelstellung, die durch die dynamische Zentrierung des über das Vorhubventil fliessenden Arbeitsmediumstromes während des Betriebes unterstützt wird.

Ein weiterer Vorteil ist in der Vereinfachung des Ventilaufbaus zu sehen, da die Ventilkörper aus einem einzigen Stück

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hergestellt werden können und damit einige vibrationsgefähr- :> deie Stellen vermieden werden. *[

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Es ist ein Ausschnitt des Ventilgehäuses 1 dargestellt, dessen Zufluss- und Abflussstutzen zur Verdeutlichung des eigentlichen Erfindungsgegenstandes weggelassen wurden. Das Arbeitsmedium tritt in der Pfeilrichtung A in das Ventilgehäuse 1 ein und trifft zunächst auf ein Sieb 2, das einerseits zwischen Gehäusedeckel 3 und Ventilgehäuse 1 und andererseits zwischen Ventilsitz 4 und Ventilgehäuse 1 eingesetzt ist. Der Ventilsitz M bildet die äussere Begrenzung eines Kreisringdiffusors, wobei der Innenteil desselben als Büchse 5 zur Führung der Spindel 6 des Regelventils 7 dient. Die Führungsbüchse 5 weist an ihrem dem Regelventil 7 zugewandten Ende einen pilzartiger. Kopf 8 auf und wird an seinem anderen Ende als dichtender Abschluss in das Ventilgehäuse 1 eingesetzt. Im Gehäusedeckel 3 und im Innenteil 5 sind Lagerstellen und Dichtungen für die jeweils hindurchragenden Spindeln 6 und 19 des Regel- bzw. Schnellschlussventil 7 bzw. 20 untergebracht, die jedoch wegen der Uebersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt oder nicht näher bezeichnet wurden .

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Das Regelventil 7 besteht aus dem Ventilkörper 11, in dem das als Spindelkopf ausgebildete Vorhubventil 12 untergebracht ist. Am Ventilkörper 11 ist die Steuerkante 10 angeordnet, die zusammen mit der Sitzfläche 15 am Ventilsitz 4 im Folgenden Hauptsitz genannt, die Regelabschliessung bildet. An der Innenseite | des hülsenförmigen Ventilkörpers 11 ist eine Gleitfläche 16 vor- j gesehen, die mit der konischen Aussenkontur des Kopfes 8 der

Führungsbüchse 5 einen konischen Führungsspalt 35 bildet. Dies . j

bildet die erste axiale Führung des Ventilkörpers 11. Das Vor-. j

hubventil 12 liegt bei geschlossener Stellung auf dem Sitz 17 I des Ventilkörpers 11 auf. In jeder Regelstellung wird der Spin-

delkopf jedoch am Ventilkörperboden 18 anliegen und die dauernde ] Zuströmung des Arbeitsmediums über die Bohrungen 14 zum Sitz 17 |

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freigeben. . i

Der Spindelkopf weist eine Gleitbahn 16♦ am Aussenumfang auf, auf der der Ventilkörper 11 die zweite axiale Führung erhält.

Das Schnellschlussventil 20 ist aus dem glockenförmigen Ventilkörper 21 gebildet, in dessen Boden 24 das Vorhubventil 22 am Ende der Spindel 19 angeordnet ist. Am Boden 24 ist ein Flach- . ! sitz 25 vorgesehen, der an dem Sitz 26 am Gehäusedeckel 3 bei offenem Schnellschlussventil 20 dichtend anliegt. Der gehäusedeckelseitige Kegelsitz 27 des Vorhugbentils 22 ist durch dieses ebenfalls dichtend abgeschlossen, üeber den Kegelsitz 28 und die

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Kanäle 29 mit der Zentralbohrung 30 erfolgt eine teilweise ] Schubentlastung des Ventilkörpers 21. Am Gehäusedeckel 3 ist ; eine am Aussenumfang des Ventilkörpers 21 anliegende Führungs- j

I büchse 31 befestigt, die die axiale Führung des Schnellschluss- j

ventiles 20 bildet. Das Schnellschlussventil 20 sitzt in der J

Schliessstellung am Ventilsitz H mit seiner Sitzpartie 23 auf und versperrt somit den Durchtritt in den Kreisdiffusor.

Die Wirkungsweise wird nachfolgend an einem Oeffnungsvorgang des Ventiles beschrieben, bei dem beide Ventile 7 und .20 zu Beginn geschlossen sind. Das Schnellschlussventil 20 wird durch die Betätigung der Spindel 19 geöffnet_s wobei zuerst das Vorhubventil 22 vom Kegelsitz 28 gelöst wird und am Kegelsitz 27 an- j

legt. Das' Arbeitsmedium kann nun über die Kanäle 29 und die ! Zentralbohrung 30 in den Raum zwischen Schnellschlussventilkörper 21 und Regelventilkörper 11 gelangen. Daraus ergibt sich bei geschlossenem Regelventil 7 ein Druckausgleich zwischen dem Aussenraum und dem Innenraum des Schnellschlussventils 20.

Nach dem Erreichen einer minimalen Druckdifferenz wird der Sehne I¹.-schlussventilkörper 21 soweit gehoben, bis der Flachsitz 25, 26 den Zugang des Arbeitsmediums zur Stopfbüchse der Spindel 19 im Gehäusedeckel 3 versperrt. Gleichzeitig wird der Raum innjrhalb des Schnellschlussventilkörpers 21 mit Frischdampfdruck beaufschlagt. Bei dichten Sitzen 25, 26 und 22, 27 wird der Raum über

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dem Boden 2h durch die Spindelleckage auf Atmosphärendruck entlastet und damit der Ventilkörper 21 durch den erwähnten Frischdampfdruck auf den Flachsitz 25 des Gehäusedeckels 3 gepresst. Das Regelventil 7 muss gegen diesen vollen Dampfdruck geöffnet werden. Bei Betätigung der Spindel 6 öffnet zuerst das Vorhubventil 12 den Sitz 17. Der Ventilkörper wird aber noch immer aufgrund des Differenzdruckeb gegen die Sitzfläche 15 am Ventilsitz ²J gepresst. Mit zun-hmendem Vorhub steigt der Massenstrom und damit der Druck im Hohlraum 34, bis er bei voller· Vorhubhöh^ über 90? des Druckes am Eintritt des Ventilgehäuses 1 erreicht.

Bei weiterem Anheben der Spindel 6 hebt sich der Sitz 10 des Regelventilkörpers von der Sitzfläche 15 des Ventilsitzes 4, so dass das Arbeitsmedium in grösserer Durchflussmenge in den Kreisringdiffusor gelangen kann.

Die weiterhin durch den konischen Führungsspalt 35 strömende Dampfmenge bewirkt eine hydrodynamische Zentrierung des Ventilkörpers 11. Ferner bewirkt die axialgerichtete Strömung am Spaltaustritt 3^ tine Umlenkung des über die Sitzfläche 15 einströmenden Massenstromes in axialer Richtung, wasj das Anliegen der Strömung über den Hauptsitz an der äusseren Diffusorkcntur begünstigt.

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Claims

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1. Kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil für den Einbau an Arbeitsmediumsleitungen von Turbomaschinen, dessen Schnellschlussventilkörp^r und Regelventilkörper unabhängig voneinander in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind, wobei die Ventilkörper mit koaxialen und unmittelbar an einer Durchflussöffnung nebeneinanderliegenden Ventilsitzen ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellschlussventilkörper (21) als Glocke ausgebildet ist, in deren inneren Hohlraum der Regelventilkorper (11) koaxial eintaucht, wobei sowohl der· Schnellschlussventilkörper (21) als auch der Regelventilkorper (11) mit mindestens einer axialen Führung (16, 3D versehen sind und dass das Schnellschlussventil (20) in Strömungsrichtung vor dem Regelventil (7) liegt.

2. Kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil nach A:.3prucn 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Regel ventilkürper (11) aus auch der Schnellschlussver.tilkörpcr (21) mit J·· einem Vorhubventil (12, 22) ausgerüstet sind.

3. Kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil naci. A::.;prach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventiikürper

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(11) einerseits an dem als Vorhubventil (12) ausgebildeten Spindelkopf und andererseits an eier als Teil eines Kreisringdiffusors ausgebildeten Führungsbüchse (5) axial geführt ist.

Kombiniertes Schnellschluss- und Regelventil nach AruprucL 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pührungsbücnse (5) a;i dem dem Regelventil (7) zugewandten Ende eitlen pilzförrnig erweiterten Kopf (8) aufweist, dessen Aussenkontur konisch verläuft.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Eoveri & Cie.

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