DE849245C

DE849245C - Absperr- oder Steuerorgan fuer Dampf- oder Gasturbinen mit hohen Betriebstemperaturen

Info

Publication number: DE849245C
Application number: DEE1757D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1943-03-26
Filing date: 1944-02-08
Publication date: 1952-09-11
Also published as: CH231542A; BE455161A; NL65312C; FR902873A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. SEPTEMBER 1952

E 1757 Ia/i4g

Die Erfindung betrifft ein Absperr- oder Steuerorgan für Dampf- oder Gasturbinen mit hohen Betriebstemperaturen.

Bei hohen Betriebstemperaturen, d. h. wenn die Temperaturen des der Turbine zuströmenden Arbeitsmittels 500⁰ und mehr betragen, besteht die Gefahr, daß die Betätigungsspindeln von Absperroder Steuerkörpern, die mit solchen Arbeitsmitteln in Berührung kommen, in den Führungsbüchsen festklemmen, beispielsweise weil sie sich verziehen, ferner infolge Kriechens der Werkstoffe u. dgl. Um diesen Nachteil zu beheben, sind schon eingeschliffene Führungsbüchsen und Spindeln verwendet worden, die an den zum Zusammenarbeiten bestimmten Flächen große Harte aufweisen. Bei Temperaturen von über 500⁰ werden jedoch auch hochwertige Baustoffe verhältnismäßig weich, so daß dann die Spindeln wiederum zum Festklemmen neigen. Um diesen Nachteil zu beheben, sind nun bei einem Absperr- oder Steuerorgan gemäß der Erfindung Vorrichtungen vorgesehen, welche der Spalte zwischen einer den Absperr- bzw. Steuerkörper betätigenden Spindel und mindestens einer Führungsbüchse für letztere Arbeitsmittel zufüh-

ren, dessen Temperatur tiefer ist als die des Arbeitsmittelteils, welcher mit dem Absperr- bzw. Steuerkörper in Berührung kommt. Zweckmäßig kann auch der Druck des in die Spalte eingeführten Arbeitsmittels höher sein als der des Arbeitsmittelteils, welcher mit dem Absperr- bzw. Steuerkörper in Berührung kommt. Auf diese Weise läßt sich eine Kühlung der Spindel erreichen und dadurch ein Klemmen derselben verhindern. ίο In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι einen axialen Längsschnitt durch ein Absperrventil, bei dem die den Absperrkörper tragende Spindel in einer Büchse geführt ist, und

Fig. 2 einen Teil eines axialen Längsschnittes durch ein Absperrventil, dessen den Absperrkörper tragende Spindel in einer oberen und unteren Führungsbüchse geführt ist.

In Fig. ι bezeichnet 1 ein Ventilgehäuse, 2 einen Ventilkörper, der axiale Durchlässe 2¹ für das Arbeitsmittel aufweist, und 3 eine zur Betätigung dieses Ventilkörpers 2 dienende Spindel. Zur Führung der letzteren dient eine im oberen Teil des Gehäuses ι eingelassene !Büchse 4. Ferner bezeichnet 5 eine Leitung, welche an eine nicht gezeigte Stelle angeschlossen ist, an der das Arbeitsmittel eine tiefere Temperatur und einen höheren Druck hat als der Arbeitsmittelteil, welcher durch eine Leitung 10 ins Innere des Gehäuses 1 gelangen kann. Bei einer Dampfturbine kann sich die betreffende Stelle beispielsweise vor dem Dampfüberhitzer oder vor dem Endteil des letzteren befinden. Auf der Innenseite des Gehäuses 1 sind Verschalungen 6, 7, 8 und 9 vorgesehen, die zusammen mit dem Gehäuse Hohlräume 6¹ bzw. 7¹, 8¹ und 9¹ begrenzen. 11 bezeichnet eine Bohrung, welche die Spalte zwischen der Ventilspindel 3 und ihrer Führungsbüchse 4 mit dem Hohlraum 6¹ verbindet. Letzterer steht seinerseits durch eine Leitung 12 mit dem Hohlraum 9¹ und durch eine Leitung 13, welche von der Leitung 12 abzweigt, mit dem Hohlraum 7¹ in Verbindung. 14 bezeichnet einen Bypaß, der von der Leitung 13 abzweigt und mit dem Raum 15 in Verbindung steht, durch den bei gehobenem Ventilkörper 2 das Arbeitsmittel aus dem Ventilgehäuse 1 ausströmen kann. In dem Bypaß 14 ist ein Ventil 16 angeordnet, das mittels einer Vorrichtung 17 in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke, die in den Räumen 7¹ und 15 herrschen, eingestellt wird. Der Hohlraum 8¹ steht durch eine öffnung 18 mit dem Raum 15 und der Hohlraum 9¹ durch eine öffnung 19 mit dem Innern eines zylindrischen Körpers 20 in Verbindung, durch den das durch die Leitung 10 zufließende Arbeitsmittel in das Innere des Ventils 1 gelangt.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Absperrventils ist folgende: Befindet sich der Ventilkörper 2 in der Schließlage, so ist der diesen Körper vor dessen Absperrstelle unmittelbar umgebende Raum mit Arbeitsmittel gefüllt. Durch die Leitung 5 strömt der Spalte zwischen der Ventilspindel 3 und ihrer Führangsbüchse 4 Arbeitsmittel von tieferer Temperatur und höherem Druck zu, als sie der in jenem Raum gelangte Arbeitsmittelteil hat. Der in die erwähnte Spalte eindringende Arbeitsmittelteil entweicht zum Teil nach unten und gelangt dabei durch die Bohrung 11 in den Hohlraum 6¹, von diesem durch die Leitung 12 in den Hohlraum 9¹ und durch die Leitung 13 in den Hohlraum 7¹. Aus letzterem strömt der betreffende Arbeitsmittelteil in den Hohlraum 8¹ und von diesem durch die öffnung 18 in den Raum 15, während der in den Hohlraum 9¹ gelangte Arbeitsmittelteil durch die öffnung 19 in den zylindrischen Körper 20 überströmt. Auf diese Weise entsteht eine schwache Strömung von Arbeitsmittel längs der Spalte zwischen Spindel 3 und Führungsbüchse 4 sowie durch die Hohlräume 6¹, 7¹, 8¹ und 9¹, so daß die Spindel 3 und das Ventilgehäuse 1 gekühlt werden. Dadurch wird ein Festklemmen der Spindel 3 verhindert und das Gehäuse 1 vor gefährlichen Wärmebeanspruchungen geschützt. Diese Kühlung erlaubt auch Werkstoffe von geringer Wärmefestigkeit für den Körper 2 zu verwenden.

Der von der Leitung 5 längs der Spalte zwischen Ventilspindel 3 und Führungsspindel 4 nach oben entweichende Arbeitsmittelteil kann durch eine Leitung 21 abströmen und einer weiteren Verwendungsstelle für denselben, beispielsweise einer Stufe nie- drigeren Drucks einer Dampfturbine, zugeführt werden.

Um zu verhindern, daß bei einer starken Drosselung im Hohlraum 7¹ gegenüber dem im Raum 15 herrschenden Druck ein Überdruck entsteht, ist der Bypaß 14 vorgesehen. Wird die betreffende Druckdifferenz zu groß, so bewirkt die Vorrichtung 17 ein öffnen des im Bypaß 14 angeordneten Ventils 16, so daß dann Dampf aus dem Raum 7¹ durch die Leitung 13 und den Bypaß 14 in den Raum 15 abfließen kann, wodurch ein Ausgleich der in den Räumen 7¹ und 15 herrschenden Drücke herbeigeführt wird.

In Fig. 2 bezeichnet 22 einen Ventilkörper und 23 eine zu dessen Betätigung dienende Spindel. Diese ist sowohl in einer oberen Büchse 24 als auch in einer unteren Büchse 25 geführt. 26 bezeichnet eine Leitung, welche dazu dient, von einer nicht gezeigten Stelle herkommendes Arbeitsmittel von tieferer Temperatur und höherem Druck als sie der vor die Absperrstelle des Ventilkörpers 22 gelangende Arbeitsmittelteil aufweist, in den Bereich der Spalte zwischen Ventilspindel 23 und oberer Führungsbüchse 24 zu bringen. An die Stelle, wo dieser Arbeitsmittelteil in den Bereich der Spalte kommt, schließt sich eine in der Ventilspindel 23 vorgesehene Bohrung 27 an, die über einen Hohlraum 28 zwischen Spindel 23 und Ventilkörper 22 sowie einen in letzterem vorgesehenen Kanal 29 mit einem ringförmigen Hohlraum 30 im Ventilkörper 22 verbunden ist. Der Hohlraum 30 steht über einen zylindrischen Hohlraum 31 mit einem zweiten ringförmigen Hohlraum' 32 des Ventilkörpers 22 in Verbindung, der seinerseits durch einen Kanal 33 im Ventilkörper 22 und einen Hohlraum 34 zwisehen Ventilkörper 22 und Ventilspindel 23 mit

einer zweiten Bohrung 35 in der Ventilspindel 23 in Verbindung steht. Die Bohrung 35 steht durch eine öffnung 36 mit der Spalte zwischen der Spindel 23 und ihrer unteren Führungsbüchse 25 in Verbindung.

Bei dieser zweiten Ausführungsform entweicht ein Teil des durch die Leitung 26 zuströmenden Arbeitsmittels durch die Spalte 37 zwischen der oberen Führungsbüchse 24 und der Ventilspindel 23 in den Hohlraum 38, während der übrige Teil die Spindelbohrung 27, den Hohlraum 28, den Kanal 29, den ringförmigen Hohlraum 30, dann den zylindrischen Hohlraum 31, den ringförmigen Hohlraum 32, den Kanal 33, die zweite Spindelbohrung 35 und die öffnung 36 durchströmt, um schließlich in die Spalte zwischen der unteren Führungebüchse 25 und der Ventilspindel 23 zu gelangen. Der durch die Leitung 26 zufließende Arbeitsmittelteil bewirkt somit sowohl eine Kühlung der Ventilspindel

ao 23 in der oberen Führungsbüchse 24 und in der unteren Führungsbüchse 25 als auch des Ventilkörpers 22.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch an Steuerorganen anwenden.

as Wenn die den Absperr- bzw. Steuerkörper tragende Spindel sowohl in einer oberen als auch unteren Führungsbüchse geführt ist, kann es unter Umständen genügen, in der Ventilspindel eine einzige durchgehende, axiale Längsbohrung vorzusehen, so daß dann der in diese Bohrung eintretende Arbeitsmittelteil nur noch der unteren Führungsbüchse, nicht al>er auch Hohlräumen des Absperrbzw. Ventilkörpers zugeführt wird. Ist andererseits in der in Fig. 1 gezeigten Weise für den Ventilkörper ein Ventilkäfig vorgesehen, so kann es sich empfehlen, in der Nähe der zum Zusammenarbeiten bestimmten Fläche des Ventilkörpers und -käfigs Hohlräume zum Einführen von kühlendem Arbeitsmittel vorzusehen, um zu erreichen, daß sich die betreffenden Teile genau gleich ausdehnen und daher auch in der Schließlage des Ventilkörpers mit Bestimmtheit ein dichtes Anliegen des letzteren gegen die Gegenflächen des Ventilkäfigs zu erreichen ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Absperr- oder Steuerorgan für Dampfoder Gasturbinen mit hohen Betriebstemperaturen, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, welche der Spalte zwischen einer den Absperrbzw. Steuerkörper betätigenden Spindel und mindestens einer Führungsbüchse für diese Spindel Arbeitsmittel zuführen, dessen Temperatur tiefer ist als die des Arbeitsmittelteils, welcher mit dem Absperr- bzw. Steuerkörper in Berührung kommt.
2. Absperr- oder Steuerorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Druck des in die Spalte eingeführten Arbeitsmittels höher ist als der des Arbeitsmittelteils, welcher mit dem Absperr- bzw. Steuerkörper in Berührung kommt.
3. Absperr- oder Steuerorgan für Dampfturbinen mit Überhitzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Spalte einzuführende Arbeitsmittel vor dem Überhitzer aus der Dampfzuführungsleitung oder vor dem Endteil des Überhitzers aus letzterem entnommen wird.
4. Absperr- oder Steuerorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des durch die Spalte dringenden Arbeitsmittels in auf der Innenseite des den Absperr- bzw. Steuerkörper aufnehmenden Gehäuses vorgesehene Hohlräume gelangt und sich nach Durchströmen dieser Räume mit dem Arbeitsmittel vor der Absperrstelle jenes Körpers mischt.
5. Absperr- oder Steuerorgan nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil, das in Abhängigkeit vom Unterschied der Drücke, die in einem der Hohlräume und im Raum unmittelbar nach der Absperrstelle des Absperr- bzw. Steuerkörpers herrschen, beeinflußt wird, die Freigabe eines Bypasses beherrscht, welcher jene Räume verbinden kann.
6. Absperr- oder Steuerorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Spalte austretende Arbeitsmittel auch noch Hohlräume des Absperr- bzw. Steuerkörpers go durchströmt und diesen dabei kühlt.
7. Absperr- oder Steuerorgan nach Anspruch ι mit einer zweiten Führungsbüchse für die den Absperr- bzw. Steuerkörper tragende Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spindel eine Bohrung vorgesehen ist, durch die ein Teil des der Spalte zugeführten Arbeitsmittels in die Spalte zwischen der Spindel und ihrer zweiten Führungsbüchse gelangen kann.
8. Absperr- oder Steuerorgan nach Anspruch ι mit einer zweiten Führungsbüchse für die den Absperr- bzw. Steuerkörper tragende Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spindel vorgesehene Bohrungen einem Teil des der Spalte zugeführten Arbeitsmittels durch die Spindelbohrungen in Hohlräumen des Absperr- bzw. Steuerkörpers und nach dem Durchströmen dieser Hohlräume in die Spalte zwischen der Spindel und ihrer zweiten Führungsbüchse zu gelangen gestatten. no

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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