EP3797215A1 - Ventilanordnung und fluidstromkontrollelement - Google Patents

Ventilanordnung und fluidstromkontrollelement

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EP3797215A1
EP3797215A1 EP19739921.5A EP19739921A EP3797215A1 EP 3797215 A1 EP3797215 A1 EP 3797215A1 EP 19739921 A EP19739921 A EP 19739921A EP 3797215 A1 EP3797215 A1 EP 3797215A1
Authority
EP
European Patent Office
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fluid flow
valve arrangement
flow control
piston
control element
Prior art date
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Pending
Application number
EP19739921.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Christ
Mathias STARK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3797215A1 publication Critical patent/EP3797215A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a valve arrangement. Furthermore, the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention. Furthermore, the present invention relates to a flow machine system comprising a valve arrangement and / or a fluid flow control element. Furthermore, the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system comprising a Ventilan arrangement and / or fluid flow control element. Furthermore, the present invention relates to the use of a Ventilanord voltage or a fluid flow control element.
  • Turbomachinery systems are an important part of today's industry and are of particular importance, for example, in the generation of energy.
  • turbomachine systems of this type have undergone various further developments.
  • Even very established systems such as steam turbine systems are constantly subject to further developments and new requirements.
  • new challenges such as balancing the fluctuating feed-in from renewable energy sources such as wind energy and solar energy or even stricter requirements with regard to occupational safety and increased cost pressure result in a constant need to optimize such systems more and more.
  • the present invention relates to a valve arrangement for regulating a fluid flow, comprising a stationary element and a movable element, the stationary element having a cavity in which the movable element moves, the movable element being suitable for translation along a first axis to be moved within the cavity of the stationary element, the movable element comprising a piston element and a rod-shaped coupling element, the piston element having an outer side parallel to the first axis, the valve arrangement being designed such that a flow of the fluid flow between stationary Element and outside of the piston element is prevented, the piston element having a contact edge which is suitable for contacting a valve seat, the piston element having a rear side opposite the contact edge, the coupling element being on the rear side of the piston element s is attached.
  • the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention, a fluid flow line and a fluid flow inlet opening comprising a valve seat within the fluid flow line, the valve seat being suitable to contact the contact edge of the valve arrangement.
  • the present invention relates to a turbomachine system comprising at least one valve arrangement according to the invention and / or a fluid flow control element according to the invention.
  • the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system, preferably a steam turbine system, the method comprising the installation or repair of a valve arrangement according to the invention or of a fluid flow control element according to the invention.
  • the present invention relates to the use of a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention for regulating the fluid flow of a turbomachine system, preferably a steam turbine system.
  • the term “regulation” in the sense of the present invention denotes the setting of a desired fluid flow and in particular the blocking of the fluid flow.
  • Figure 1 shows a schematic cross section of a fluid flow control element according to the invention as a side view.
  • Figure 2 shows a schematic cross section of the fluid flow control element according to the invention shown in Figure 1 as a 3D view.
  • Figure 3 shows a schematic cross section of a similar fluid flow control element with a conventional valve arrangement as a side view.
  • the present invention relates to the aforementioned valve arrangement.
  • valve arrangement according to the invention the required actuating force even when regulating high pressures of the fluid flow, such as more than 100 bar, for example 150 bar, by more than 90% compared to known systems, such as using a known valve arrangement such as shown in Figure 3, reduced who can. This is attributed to the fact that, in contrast to existing valve arrangements, the pressure of the fluid flow cannot act on the rear of the piston element.
  • the valve arrangement is preferably designed such that the piston element is at least partially within the cavity of the stationary element even when the valve is in the closed position.
  • “closed position” is understood to mean that the contact edge is in contact with the valve seat.
  • a flow between the outside of the piston element and the stationary element prevents the fluid flow from flowing to the rear of the piston element in an otherwise uncontrolled manner and thus, in particular, only making it possible to open the valve using very large actuating forces like the embodiment mentioned below, in which the piston element is designed in a pot shape that is open to the contact edge side not only provides reliable control, but also exceptional long-term stability.
  • valve arrangement according to the invention has a significantly increased reliability and, at the same time, reduced production costs compared to solutions such as double-seat valves which, for example, have problems with the provision of the required tightness and at the same time involve a very high production cost.
  • the steam turbine systems are particularly worth mentioning, in which a high pressure must be regulated safely.
  • the rear side has at least one passage, the at least one passage connecting the area behind the rear side and the opposite area within the contact edge. This allows a particularly simple printing on both sides. For example, since no pressure equalization with the space outside the fluid flow line is required, it is a closed system, which further increases operational safety.
  • the piston element has a pot shape which is open on the contact edge side and has a side wall, the piston element having a rear wall opposite the contact edge, the rear wall having at least one passage.
  • the piston diameter is at least 75% of the valve seat diameter, more preferably at least 85% of the valve seat diameter, even more preferably at least 90% of the valve seat diameter.
  • compact fluid flow control elements can be realized with this.
  • the piston diameter is at most 99.5%, more preferably at most 99%, of the valve seat diameter. Surprisingly, it typically turned out to be advantageous to widen the area of the contact edge, an improved contact between the contact edge and the valve seat being achieved.
  • the contact edge is located on a thickening of the piston element, preferably a bead.
  • the thickening extends at least partially away from the first axis.
  • the outside of the piston element has at least one seal, more preferably at least two seals, the seal preferably being selected from the group consisting of labyrinth seals such as see-through labyrinth seals, piston rings and brush seals, more preferably from the Group consisting of labyrinth seals such as see-through labyrinth seals and piston rings.
  • the outside of the side wall and / or the inside of the cavity opposite the outside of the side wall, preferably the outside of the side wall has at least one labyrinth seal and at least one piston ring.
  • Labyrinth seals can be designed in different forms.
  • they can either protrude from the surface in question or be present in the form of cutouts in the surface in question.
  • Corresponding millings for labyrinth seals are typically produced in a particularly simple manner, essentially perpendicular to the corresponding surface. However, one of like milling can of course also be angled. Preferably, corresponding millings have an angle of 45 ° to 135 °, more preferably an angle of 55 ° to 125 °, even more preferably an angle of 80 ° to 100 °, based on the corresponding surface in which the millings are introduced become.
  • the outside of the side wall and / or the inside of the cavity opposite the outside of the side wall preferably the outside of the side wall, has at least one labyrinth seal and at least one piston ring.
  • a labyrinth seal is typically sufficient to keep the leakage below an acceptable limit value, for example in highly stressed applications such as in steam feed lines to the turbine in steam turbine systems.
  • the combination with, for example, a piston ring for further reduction and protection not only makes it possible to further reduce the leakage, but also to further increase the reliability.
  • the piston element has a round shape.
  • the cross section of the piston element perpendicular to the first axis is oval or circular, more preferably circular.
  • other shapes such as rectangular, square or triangular, in particular with rounded edges, are also conceivable, such round shapes have proven to be particularly advantageous for the present case, since they are excellent to seal and easy to manufacture.
  • a stuffing box packing is arranged between the coupling element and the stationary element.
  • the stuffing box packing provides a particularly reliable seal against, for example, steam escaping from the valve arrangement or entering the atmosphere in the valve arrangement.
  • different rings and / or bushings are preferably combined in order to achieve a highly to achieve durable yet reliable sealing.
  • the rings and / or bushings particularly preferably consist of graphite and / or stainless steel at least partially, more preferably at least 50% based on their number, more preferably completely.
  • the coupling element is at least partially, more preferably in the area of the stuffing box packing, coated with a hard material coating.
  • a coating can be, for example, detonation coating, laser cladding, nitriding, plasma spraying, low-temperature plasma coating, flame spraying or combinations thereof, more preferably detonation coating, laser cladding, nitriding, plasma spraying or combinations thereof, even more preferably detonation coating, laser cladding, or combinations thereof ,
  • a particularly preferred coating method is detonation coating. With this, particularly resilient coatings can be targeted.
  • the stationary element has an injection channel in the area of the stuffing box packing.
  • Such an injection channel can be used, for example, to inject a sealing compound such as graphite paste and to carry out an emergency repair. This is a very advantageous additional safeguard in order to further increase the reliability and safety of the valve arrangement.
  • the coupling element has a fastening element, the fastening element being suitable for being detachable or non-detachable, preferably detachable, for being fastened to an electromechanical drive.
  • the fastening element can be selected from the group consisting of indentations, indentations, threads for fastening screw connections and cavities for fastening by means of cylindrical pins.
  • the end of the coupling element can be designed as a hammer head, the electromechanical drive for transmitting the translatory movement being releasably connected to the hammer head end of the coupling element via a suitable counterpart.
  • connection between the drive and the movable element is non-positive or positive, more preferably positive.
  • a powerful connection also achieves very good results.
  • the positive connection for typical applications has proven to be an advantageous type of connection in order to provide a high level of reliability, but the connection can also be released again quickly, for example to replace the drive.
  • the rear or the rear wall has at least 2 passages, more preferably at least 3 passages, even more preferably at least 4 passages. It is typically preferred that the passages are arranged symmetrically on the rear side or the rear wall.
  • the use of several passages proved to be particularly advantageous, since this apparently results in a more uniform flow of the fluid through the piston element or the rear wall, and the movement of the movable element can take place evenly, even if the movement is to take place very quickly. This is particularly advantageous, for example, for applications such as use as a main valve or as a valve in the fluid flow line of a steam turbine system between the steam generator and the steam tower.
  • the contact edge is rounded and is suitable for providing a line contact with the valve seat.
  • a particularly reliable seal is achieved when the fluid storm is to be stopped completely. A such rounding is clearly visible, for example, in a cross section along the first axis.
  • the present invention relates to a fluid flow control element comprising a valve arrangement according to the invention, a fluid flow line and a fluid flow inlet opening comprising a valve seat within the fluid flow line, the valve seat being suitable to contact the contact edge of the valve arrangement.
  • a fluid flow control element is preferably used in a turbomachine system.
  • the fluid flow controlled here is used by the turbomachine for energy generation.
  • the fluid flow control elements according to the invention are also suitable for the extremely high requirements of the control of the fluid flow used as an energy carrier in a turbomachine system.
  • he fluid flow control element according to the invention can be installed particularly advantageously in the fluid flow line in front of the turbine of the flow machine.
  • the fluid flow line has a piston chamber in the region of the valve arrangement, the piston chamber having an indentation, the indentation extending in the direction of the movable element. It was observed here that such a non-uniform shape of the piston chamber surprisingly enables an even better controlled movement of the movable element.
  • the indentation narrows the distance between the piston space and the outside of the piston element to less than 75%, more preferably less than 65%, even more preferably to less than 55%, of the average distance between the piston space and the outside of the movable element , related to the cross section perpendicular to the first axis through the middle of the part of the movable element that in the closed position from the cavity of the stationary element protrudes.
  • the indentation extends over at least 3%, more preferably at least 5%, even more preferably at least 7%, of the piston space, based on the cross section perpendicular to the first axis through the center of the part of the movable element that protrudes from the cavity of the stationary element in the closed position. It has proven to be advantageous not to make the indentation too small, in particular for applications in the case of fluid flows at high pressure, such as steam flows in steam turbine systems. In particular, high reliability is achieved here.
  • the indentation extends over at most 20%, more preferably at least 17%, even more preferably at least 15%, of the piston space, based on the cross section perpendicular to the first axis through the middle of the part of the movable Elements that protrude from the cavity of the stationary element in the closed position. It was also found that an excessively large dimensioning of the indentation typically does not bring about any improvement. In individual cases, the positive effect achieved by the indentation can even be reduced as a result.
  • the fluid flow control element comprises an electromechanical drive which is releasably or non-releasably, preferably releasably, connected to the coupling element of the movable element and wherein the electromechanical drive is suitable for moving the movable element along the first axis.
  • the detachable connection with an easily replaceable electromechanical drive surprisingly allows a quick and safe replacement of the drive even during operation.
  • the present invention relates to a turbomachine system comprising at least one valve arrangement according to the invention and / or a fluid flow control element according to the invention.
  • the turbomachine system is a steam turbine system.
  • the high vapor pressure typically used here results in particularly high actuating forces required for regulating a conventional valve, as a result of which such fluid machine systems particularly benefit from the valve arrangements and fluid flow control elements according to the invention.
  • valve arrangement and / or the fluid flow control element are arranged in the steam line between the steam generator and the steam turbine. Since the highest vapor pressures are typically present here, the advantages according to the invention prove to be particularly great.
  • valve arrangement and / or the fluid flow control element is part of the main shutoff.
  • valve arrangement and / or the fluid flow control element function as a quick-closing valve. Since lower forces have to be applied and high reliability is achieved at the same time, use at this point has proven to be particularly advantageous.
  • valve arrangement and / or the fluid flow control element be part of a removal control valve.
  • part of the fluid flow can be removed in order to be used for example to heat a preheater in front of the steamer.
  • part of the fluid flow is removed and used as process steam.
  • the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system, preferably a steam turbine system, the method comprising the installation or repair of a valve arrangement according to the invention or of a fluid flow control element according to the invention.
  • the method comprises the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a high-pressure hydraulic drive for providing a fluid flow control element according to the invention comprising a low-pressure hydraulic drive or an electromechanical drive.
  • high-pressure hydraulic drive preferably refers to a drive with at least 60 bar, more preferably at least 80 bar, pressure.
  • low-pressure drive in the context of the present invention preferably also refers to a drive with a pressure of at most 30 bar, more preferably at most 20 bar, even more preferably at most 10 bar. With such upgrade methods, particularly large improvements are achieved for typical applications.
  • the method comprises the at least partial replacement of an existing fluid flow control element comprising a non-electromechanical drive with a fluid flow control element according to the invention comprising an electromechanical drive.
  • a fluid flow control element according to the invention comprising an electromechanical drive.
  • the change of the drive system in accordance with the present invention in connection with the high reliability of the fluid flow control element offers a particularly advantageous combination for typical turbomachine systems such as steam turbine systems.
  • the present invention relates to the use of a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention for regulating the fluid flow of a turbomachine system, preferably before a steam turbine system. Under control here in particular the setting of a desired vapor pressure and in particular the blocking of the fluid flow were ver.
  • valve arrangement according to the invention and the fluid flow control element according to the invention not only permit reliable closure of the fluid flow line, but also allow precise reduction or enlargement of the fluid flow. In particular in combination with the electromechanical drive, this enables fast and precise control depending on the current requirements.
  • a valve arrangement according to the invention or a fluid flow control element according to the invention can theoretically also be used for regulating a secondary fluid flow such as a hydraulic oil flow, it is particularly preferably used for regulating the fluid flow used for generating energy in a turbomachine. Here it turned out to be particularly advantageous.
  • Figure 1 shows a schematic cross section of a fluid flow control element according to the invention as a side view.
  • the fluid flow control element comprises a valve arrangement 1, a fluid flow line 18 and a fluid flow inlet opening 17 within the fluid flow line 18.
  • idstrom inlet opening 17 has a valve seat which is suitable for contacting the contact edge 8 of the valve arrangement 1.
  • the fluid flow line 18 has a piston chamber 15 in the region of the valve arrangement 1. In this piston chamber 15 there is an indentation 16, the indentation 16 extending in the direction of the movable element 3.
  • the valve arrangement 1 serves to regulate the fluid flow that flows through the fluid flow line 18.
  • the case shown is the fluid flow to egg NEN steam flow from the steam generator of a Dampfturbi nenstrom as an example of the turbomachine system
  • the valve arrangement 1 comprises a stationary element 2 and a movable element 3, the stationary element 2 having a cavity 4 in which the movable element can translate along a first axis.
  • the movable structure comprises a piston element 5 and a coupling element 6.
  • the piston element 5 according to the embodiment shown in FIG. 1 is characterized by a cylindrical shape, the cylinder having an open pot shape on the side of the contact edge 8.
  • the side wall 7 of the piston element 5 is limited by the outside of the Kol benelements 5, which extends parallel to the first axis and represents the outer surface of the cylinder.
  • the Ventilan arrangement 1 is designed such that a flow of the fluid flow between the stationary element 2 and the outside of the piston element 5 is prevented. Since this means that the high-pressure fluid flow cannot reach the back of the piston element 5, the valve is relieved and can be moved with lower actuating forces.
  • the outside of the piston element 5 has a labyrinth seal and a piston ring as seals 11. These seals 11 are naturally found in the area of the outside, which is not moved out of the cavity 4 of the stationary element 2 even in the closed position, so that a flow of the fluid flow between the outside and the stationary element 2 is reliably prevented.
  • the piston element 5 identifies the contact edge 8 and the opposite rear wall 9.
  • the contact edge 8 is rounded in order to reach a line contact with the valve seat and to reliably close it. Furthermore, detects the contact edge 8 on a bead of the Kolbenele element 5, whereby an additional safeguarding of the valve takes place in the closed position.
  • the rear wall 9 has 4
  • the coupling element 5 of the valve assembly 1 is fastened centrally to the rear wall 9 of the piston element 5 and represents just if a cylindrical shape.
  • the coupling element 6 is provided with a hard material coating and surrounded by a stuffing box packing 12.
  • the gland packing 12 includes rings and bushings made of graphite and stainless steel.
  • the stationary element 2 has an injection channel in the area of the stuffing box packing 12, which makes it possible to inject graphite paste. In an emergency, this allows temporary sealing until repairs can take place.
  • the coupling element 5 is detachably connected to an electromechanical drive 14 which can translate the movable element 3 within the stationary element 2 from left to right and back.
  • the connection takes place here in a form-fitting manner via an indentation 16 on the coupling element 6 and a corresponding counterpart on the electromechanical drive 14.
  • the fluid flow control element can be used in new flow machine systems, but can also be integrated, for example, as part of an upgrade into an existing system.
  • the simple maintenance which allows, for example, simple replacement of the electromechanical drive 14 during operation, also makes repair work on new and existing systems particularly simple and also increases the overall safety of the systems. In the event of damage, there is no need to shut down the turbomachine system. which can even be serviced for the next maintenance cycle, but the flexible exchange in the shortest possible time enables the repair of such damage without further delay.
  • Even low-pressure hydraulic drives for example, can be repaired at least in a simplified manner, since a central high-pressure hydraulic circuit is no longer required for operation. Much more, a separate low-pressure hydraulic system can be used, which no longer requires the decommissioning of other components, but can also be switched off and repaired separately.
  • Figure 2 shows a schematic cross section of the fluid flow control element according to the invention shown in Figure 1 as a 3D view.
  • Figure 3 shows a schematic cross section of a similar fluid flow control element with conventional valve arrangement 1 as a side view.
  • the fluid flow control element has an indentation 16 'in the piston space 15' in order to provide comparable conditions to the fluid flow control element according to the invention.
  • the usual valve arrangement 1 is used, that by means of a nes drive 14 'based on high-pressure hydraulics, the movable element 3' within the stationary element 2 'translationally along the first axis and pressed onto the valve seat.
  • a nes drive 14 ' Based on high-pressure hydraulics
  • the fluid flow control element is part of the fluid flow line 18 ', which in turn is part of a steam turbine system as an example of a turbomachine system.
  • the fluid flow control element is located in the area of the fluid flow line 18 'between the steam generator and the steam turbine.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1) für eine Dampfturbine, wobei die Ventilanordnung (1) zur Regelung eines Fluidstroms einen hohlen zylinderförmigen Ventilkörper (3) aufweist, der mit einem entsprechenden Ventilsitz kooperiert. Der Ventilkörper (3) weist eine linienförmige Kontaktkante (8) auf und besitzt mehrere Ausgleichsbohrungen (10) für den Druckausgleich. Der Ventilkörper (3) wird über ein Koppelelement (6) elektromechanisch in einem stationären Element (2) bewegt. Zusätzlich weist die Ventilanordnung (1) ein Gehäuse mit einer Wölbung (16) auf, die sich in Richtung des Ventilkörpers (3) erstreckt.

Description

Beschreibung
Ventilanordnung und Fluidstromkontrollelement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung. Fer ner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidstromkontrol lelement umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsma schinenanlage umfassend eine Ventilanordnung und/oder ein Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandset zung einer Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Ventilan ordnung und/oder Fluidstromkontrollelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Ventilanord nung oder eines Fluidstromkontrollelements .
Strömungsmaschinenanlagen sind ein wichtiger Bestandteil der heutigen Industrie und sind beispielsweise bei der Energieer zeugung von besonderer Bedeutung. Hierbei haben derartige Strömungsmaschinenanlagen vielfältige Weiterentwicklungen durchlaufen. Auch sehr etablierte Systeme wie Dampfturbinen anlagen sind hierbei beständig Thema von Weiterentwicklungen und neuen Anforderungen ausgesetzt. Beispielsweise resultie ren neue Herausforderungen wie der Ausgleich der schwankenden Einspeisungen von erneuerbaren Energiequellen wie Windenergie und Solarenergie oder auch verschärfte Anforderungen hin sichtlich Arbeitssicherheit und verstärkter Kostendruck in einem beständigen Bedarf auch derartige Systeme immer weiter zu optimieren.
Beispielsweise ist hierbei der Wunsch nach einem einfach re gelbaren und wartungsfreundlicheren Regelungssystem des Flu idstroms der Strömungsmaschinenanlagen vorhanden. Gleichzei tig muss hierbei jedoch die Sicherheit insbesondere für die Mitarbeiter zumindest beibehalten werden. Vorzugsweise soll auch hierbei eine Verbesserung erzielt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung für Systeme wie die Dampfturbinenanla gen, bei denen ein Fluidstrom unter hohem Druck eingesetzt wird. Gleichzeitig soll das System jedoch möglichst zuverläs sig und wartungsarm sein, wobei auch ein hoher Fertigungsauf wand resultierend in hohen Ersatzteilkosten und erhöhtem Ri siko von Produktionsmängeln möglichst minimiert werden soll.
Diese Aufgaben werden durch die Vorrichtungen, das Verfahren und die Verwendung, wie hierin beschrieben und in an Ansprü chen ausgeführt, gelöst. Die abhängigen Ansprüche und weitere Beschreibung enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung, welche weitere Vorteile bereitstellen, die auch zu sätzliche Probleme lösen können.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilanordnung zur Regelung eines Fluidstroms umfassend ein stationäres Element und ein bewegliches Element, wobei das stationäre Element einen Hohlraum aufweist, in dem sich das bewegliche Element bewegt, wobei das bewegliche Element ge eignet ist entlang einer ersten Achse translatorisch inner halb des Hohlraums des stationären Elements bewegt zu werden, wobei das bewegliche Element Kolbenelement und eine stabför miges Koppelelement umfasst, wobei das Kolbenelement eine Au ßenseite parallel zur ersten Achse aufweist, wobei die Ven tilanordnung derart gestaltet ist, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element und Außenseite des Kolbenelements verhindert wird, wobei das Kolbenelement eine Kontaktkante aufweist, die geeignet ist einen Ventilsitz zu kontaktieren, wobei das Kolbenelement gegenüber der Kontakt kante eine Rückseite aufweist, wobei das Koppelelement an der Rückseite des Kolbenelements befestigt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung Fluidstromkontrollelement umfassend eine erfindungsgemä ße Ventilanordnung, eine Fluidstromleitung und einer Flu idstromeintrittsöffnung umfassend einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante der Ventilanordnung zu kontaktieren. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Ventilanordnung und/oder ein erfindungsgemä ßes Fluidstromkontrollelement .
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung ei ner Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbi nenanlage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instand setzung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements zur Regelung des Fluidstroms einer Strömungsmaschinenanlage, vor zugsweise einer Dampfturbinenanlage. Der Begriff „Regelung" im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Einstel lung eines gewünschten Fluidstroms sowie insbesondere das Blockieren des Fluidstroms.
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfin dung wird auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und der in Verbindung hiermit beschriebenen Abbildungen verwie sen. Die Abbildungen sind hierbei jedoch nur als Verdeutli chung der Erfindung zu verstehen und stellen nur besonders bevorzugte Ausführungsformen und keine Einschränkung der Er findung dar.
Abbildung 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines er findungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als Seitenansicht.
Abbildung 2 zeigt einen schematischen Querschnitt des in Ab bildung 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fluidstromkontrol lelements als 3D-Ansicht. Abbildung 3 zeigt schematischen Querschnitt eines ähnlichen Fluidstromkontrollelements mit gebräuchlicher Ventilanordnung als Seitenansicht.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die vorgenannten Ventilanordnung.
Diese erlauben die Kontrolle eines Fluidstroms insbesondere einer Strömungsmaschinenanlage wie einer Dampfturbinenanlage unter Einsatz nur sehr geringer Stellkräfte. Überraschender weise hat sich gezeigt, dass mittels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung die erforderliche Stellkraft auch bei Rege lung hoher Drücke des Fluidstroms wie beispielsweise mehr als 100 bar, beispielsweise 150 bar, um mehr als 90 % gegenüber bekannten Systemen, wie unter Einsatz eines bekannten Ven tilanordnung wie in Abbildung 3 dargestellt, verringert wer den kann. Dies wird hierauf zurückgeführt, dass im Gegensatz zu bestehenden Ventilanordnungen der Druck des Fluidstroms nicht auf die Rückseite des Kolbenelements einwirken kann.
Die Ventilanordnung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass das Kolbenelement sich auch bei Geschlossenstellung des Ven tils zumindest teilweise innerhalb des Hohlraums des statio nären Elements befindet. Unter „Geschlossenstellung" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Kon taktkante in Kontakt ist mit dem Ventilsitz. Zwar sind auch Ausführungsformen mit beispielsweise zusätzlich abgetrennten Kammern denkbar, jedoch erhöht dies typischerweise lediglich die apparativen Anforderungen ohne merklichen Mehrgewinn. Die Ausgestaltung unter Verhinderung eines Durchflusses zwischen Außenseite des Kolbenelements und stationären Element verhin dert hierbei, dass der Fluidstrom in ansonsten unkontrollier ter Weise zur Rückseite des Kolbenelements strömt und somit insbesondere das Öffnen des Ventils nur unter Einsatz sehr großer Stellkräfte möglich macht. Überraschenderweise kann hierbei selbst ein scheinbar filigraner Aufbau wie die nach folgend angeführte Ausführungsform, bei der das Kolbenelement in einer zur Kontaktkantenseite offenen Topfform ausgeführt wird, nicht nur eine zuverlässige Regelung, sondern auch eine außergewöhnliche Dauerstabilität bereitstellt .
Dies erlaubt den Einsatz von Antriebselementen mit drastisch verringerten Anforderungen auch in hochbelasteten Bereichen beispielsweise bei Strömungsmaschinenanlagen wie Dampfturbi nenanlagen. Insbesondere können hierbei einfache elektrome chanische Antriebselemente genutzt werden, die eine exakte Regelung, einen einfachen Austausch, deutlich verminderte Be triebskosten, Wartungskosten und Anschaffungskosten, sowie eine erhöhte Betriebssicherheit bieten. Selbst der Einsatz von beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen Antrieb selementen, welche für diese deutlich niedrigeren Stellkräfte ausgelegt sind, hat noch immer deutliche Vorteile gegenüber der Verwendung von beispielsweise derzeit verwendeten Hoch druckhydrauliken .
Gleichzeitig zeigte sich überraschenderweise, dass die erfin dungsgemäße Ventilanordnung ein deutlich erhöhte Zuverlässig keit bei gleichzeitig vermindertem Fertigungsaufwand vergli chen mit Lösungen wie Doppelsitzventilen, die beispielsweise Probleme hinsichtlich der Bereitstellung der erforderlichen Dichtigkeit aufweisen und gleichzeitig einen sehr hohen Fer tigungsaufwand mit sich bringen. Dies gilt insbesondere für hochbelastete Einsatzzwecke wie in den Zuleitungsbereichen des Fluidstroms zur Turbineneinheit bei Strömungsmaschinenan lagen. Als Beispiel sind hierbei insbesondere die Dampfturbi nenanlagen zu nennen, bei denen ein hoher Druck sicher gere gelt werden muss.
Nachfolgend werden exemplarisch einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die weitere spezielle Vorteile bieten. Die Gegenstände dieser Ausführungsformen können auch beliebig miteinander kombiniert werden, um beson ders vorteilhafte Ausführungsformen für spezielle Anwendungs fälle bereitzustellen. Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Rückseite mindestens einen Durchgang aufweist, wobei der min destens eine Durchgang den Bereich hinter der Rückseite und den gegenüberliegenden Bereich innerhalb der Kontaktkante verbindet. Dies erlaubt einen besonders einfachen Druckaus gleich auf beiden Seiten. Da beispielsweise kein Druckaus gleich mit dem Raum außerhalb der Fluidstromleitung erforder lich ist, handelt es sich somit um ein abgeschlossenes Sys tem, was die Betriebssicherheit weiter erhöht.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Kolbenelement eine auf der Kontaktkantenseite offene Topfform mit einer Seitenwand aufweist, wobei das Kolbenelement gegen über der Kontaktkante eine Rückwand aufweist, wobei die Rück wand mindestens einen Durchgang aufweist. Hierdurch wird es möglich das Gewicht des Kolbenelements deutlich zu reduzie ren, wobei überraschenderweise die Ventilanordnung noch immer zuverlässig genug für den Einsatz auch in hochbelasteten Fäl len wie in den Dampfleitungen einer Dampfturbinenanlage bei spielsweise zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine ist.
Überraschenderweise zeigten sich entsprechende Ventilanord nungen insbesondere hinsichtlich ihres Verschleißes über län gere Nutzung als typischerweise überlegen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Kolbendurchmesser mindestens 75 % des Ventilsitzdurchmessers, mehr bevorzugt mindestens 85 % des Ventilsitzdurchmessers, noch mehr bevorzugt mindestens 90 % des Ventilsitzdurchmes sers beträgt. Hiermit können insbesondere kompakte Flu- idstromkontrollelemente realisiert werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Kolbendurchmesser höchstens 99,5 %, mehr bevorzugt höchsten 99 %, des Ventilsitzdurchmessers beträgt. Überraschenderweise erwies es sich typischerweise als vorteilhaft den Bereich der Kontaktkante zu verbreitern, wobei ein verbesserter Kontakt zwischen Kontaktkante und Ventilsitz erreicht wurde. Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Kontaktkante auf einer Verdickung des Kolbenelements, vorzugsweise einer Wulst, befindet. Insbesondere ist es be vorzugt, dass sich die Verdickung zumindest teilweise weg von der ersten Achse erstreckt. Durch die Bereitstellung einer derartigen Verdickung kann beispielsweise eine Angriffsfläche für den Fluidstrom bereitgestellt werden, die in der Ge schlossenstellung des Ventils einen zusätzlichen Druck ausübt und das Ventil geschlossen hält. Dies ist beispielsweise vor teilhaft, sollte das Koppelelement brechen oder eine Siche rung der Position des beweglichen Elements während des Aus- tauchs der Antriebs versagen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Au ßenseite des Kolbenelements mindestens eine Dichtung, mehr bevorzugt mindestens zwei Dichtungen, aufweist, wobei die Dichtung vorzugsweise ausgewählt wird aus der Gruppe beste hend aus Labyrinthdichtungen wie Durchblicklabyrinthdichtun gen, Kolbenringen und Bürstendichtungen, mehr bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Labyrinthdichtungen wie Durchblick labyrinthdichtungen und Kolbenringen. Insbesondere ist es ty pischerweise bevorzugt, wenn die Außenseite der Seitenwand und/oder die der Außenseite der Seitenwand gegenüberliegende Innenseite des Hohlraums, vorzugsweise die Außenseite der Seitenwand, mindestens eine Labyrinthdichtung und mindestens einen Kolbenring aufweist. Labyrinthdichtungen können hierbei in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Beispielsweise können sie entweder aus der betreffenden Oberfläche herausra gen oder in der Form von Einfräsungen in der betreffenden Oberfläche vorliegen. Für Anwendungsfälle von hohen Drücken des Fluidstromes wie beispielsweise bei Dampfturbinenströ mungsanlagen hat es sich typischerweise als vorteilhaft er wiesen die Labyrinthdichtung in der Form von Einfräsungen der Oberfläche auszuführen.
Entsprechende Einfräsungen für Labyrinthdichtungen werden ty pischerweise besonders einfach, im Wesentlichen senkrecht zur entsprechenden Oberfläche, hergestellt. Jedoch kann eine der- artige Einfräsung natürlich auch angewinkelt werden. Vorzugs weise weisen entsprechende Einfräsungen einen Winkel von 45° bis 135°, mehr bevorzugt einen Winkel von 55° bis 125°, noch mehr bevorzugt einen Winkel von 80° bis 100°, auf, bezogen auf die entsprechende Oberfläche, in der die Einfräsungen eingebracht werden.
Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, wenn die Außen seite der Seitenwand und/oder die der Außenseite der Seiten wand gegenüberliegende Innenseite des Hohlraums, vorzugsweise die Außenseite der Seitenwand, mindestens eine Labyrinthdich tung und mindestens einen Kolbenring aufweist. Bereits eine derartige Labyrinthdichtung ist typischerweise ausreichend, um die Leckage unter einem akzeptablen Grenzwert auch bei spielsweise bei hochbelasteten Anwendungen wie in Dampfzulei tungen zur Turbine bei Dampfturbinenanlagen zu halten. Die Kombination mit beispielsweise einem Kolbenring zur weiteren Verringerung und Absicherung erlaubt nicht nur die Leckage weiter zu reduzieren, sondern auch die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen.
Typischerweise ist es bevorzugt, dass das Kolbenelement eine runde Form aufweist. Insbesondere ist es typischerweise be vorzugt, dass der Querschnitt des Kolbenelements senkrecht zur ersten Achse oval oder kreisförmig, mehr bevorzugt kreis förmig, ist. Zwar sind auch andere Formen wie rechteckig, quadratisch oder dreieckig, insbesondere mit abgerundeten Kanten, denkbar, jedoch haben sich derartige Runde Formen für den vorliegenden Fall als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese hervorragend abzudichten und einfach herzustellen sind.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass zwi schen Koppelelement und stationärem Element eine Stopfbuchs packung angeordnet ist. Die Stopfbuchspackung stellt eine be sonders zuverlässige Abdichtung gegen beispielsweise Dampf austritt aus dem Ventilanordnung oder Atmosphäreneintritt in der Ventilanordnung bereit. Hierbei werden vorzugsweise ver schiedene Ringe und/oder Buchsen kombiniert, um eine hochbe- lastbare und dennoch zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Insbesondere bevorzugt bestehen die Ringe und/oder Buchsen zumindest teilweise, mehr bevorzugt zu mindestens 50% bezogen auf deren Anzahl, mehr bevorzugt vollständig, aus Graphit und/oder Edelstahl.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Koppelelement zumindest teilweise, mehr bevorzugt im Bereich der Stopfbuchspackung, mit einer Hartstoffbeschichtung be schichtet ist. Eine derartige Beschichtung kann beispielswei se mit Detonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen, Nit rieren, Plasmaspritzen, Niedertemperaturplasmabeschichtung, Flammspritzen oder Kombinationen hiervon, mehr bevorzugt De tonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen, Nitrieren, Plasmaspritzen oder Kombinationen hiervon, noch mehr bevor zugt Detonationsbeschichtung, Laserauftragsschweißen oder Kombinationen hiervon, versehen werden. Ein besonders bevor zugtes Beschichtungsverfahren ist die Detonationsbeschich tung. Hiermit können besonders belastbare Beschichtungen er zielt werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das stationäre Element im Bereich der Stopfbuchspackung einen Einspritzkanal aufweist. Ein derartiger Einspritzkanal kann beispielsweise genutzt werden, um eine abdichtende Masse wie Graphitpaste einzuspritzen und eine Notreparatur durchzufüh ren. Dies ist eine sehr vorteilhafte zusätzliche Absicherung, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Ventilanordnung weiter zu erhöhen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Koppelelement ein Befestigungselement aufweist, wobei das Be festigungselement geeignet ist lösbar oder unlösbar, vorzugs weise lösbar, an einem elektromechanischen Antrieb befestigt zu werden. Beispiele des Befestigungselements können ausge wählt werden aus der Gruppe bestehend aus Einbuchtungen, Aus buchtungen, Gewinden zur Befestigung von Schraubverbindungen und Hohlräumen zur Befestigung mittels Zylinderstiften. Bei- spielsweise kann das Ende des Koppelelements als Hammerkopf ausgeführt sein, wobei der elektromechanische Antrieb zur Übertragung der translatorischen Bewegung über ein passendes Gegenstück lösbar mit dem Hammerkopfende des Koppelelement verbunden wird.
Typscherweise ist es bei vielen Ausführungsformen bevorzugt, dass die Verbindung zwischen Antrieb und beweglichem Element kraftschlüssig oder formschlüssig, mehr bevorzugt formschlüs sig, erfolgt. Zwar erzielt auch eine kraftförmige Verbindung sehr gute Ergebnisse. Insbesondere hat sich jedoch die form schlüssige Verbindung für typische Anwendungsfälle als vor teilhafte Verbindungsart erwiesen, um eine hohe Zuverlässig keit bereitzustellen, wobei die Verbindung jedoch auch schnell wieder gelöst werden kann, um beispielsweise den An trieb auszutauschen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Rückseite bzw. die Rückwand mindestens 2 Durchgänge, mehr be vorzugt mindestens 3 Durchgänge, noch mehr bevorzugt mindes tens 4 Durchgänge, aufweist. Typischerweise ist es bevorzugt, dass die Durchgänge symmetrisch auf der Rückseite bzw. der Rückwand angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Durchgänge erwies sich insbesondere als vorteilhaft, da hiermit offenbar ein gleichmäßigerer Fluss des Fluids durch das Kolbenelement bzw. die Rückwand erzielt wird und die Bewegung des bewegli chen Elements noch gleichmäßiger erfolgen kann, auch wenn die Bewegung sehr schnell erfolgen soll. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft für Anwendungen wie die Verwendung als Hauptventil oder auch als Ventil in der Fluidstromleitung ei ner Dampfturbinenanlage zwischen Dampferzeuger und Dampftur bine .
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Kontaktkante abgerundet ist und geeignet ist einen Linienkon takt mit dem Ventilsitz bereitzustellen. Hierbei wird typi scherweise eine besonders zuverlässige Abdichtung erzielt, wenn der Fluidstorm vollständig gestoppt werden soll. Eine derartige Abrundung ist beispielsweise gut ersichtlich in ei nem Querschnitt entlang der ersten Achse.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Fluidstromkontrollelement umfassend eine erfindungs gemäße Ventilanordnung, eine Fluidstromleitung und einer Flu idstromeintrittsöffnung umfassend einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante der Ventilanordnung zu kontaktieren. Vorzugswei se findet ein derartiges Fluidstromkontrollelement Einsatz in einer Strömungsmaschinenanlage. Insbesondere ist es hierbei bevorzugt, dass der hierbei kontrollierte Fluidstrom von der Strömungsmaschine zur Energieerzeugung genutzt wird. Überra schenderweise sind die erfindungsgemäßen Fluidstromkontrol- lelemente auch für die äußerst hohen Anforderungen der Steue rung des in einer Strömungsmaschinenanlage als Energieträger genutzten Fluidstroms geeignet. Beispielsweise kann das er findungsgemäße Fluidstromkontrollelement besonders vorteil haft in die Fluidstromleitung vor der Turbine der Strömungs maschine eingebaut werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Fluidstromleitung im Bereich der Ventilanordnung einen Kol benraum aufweist, wobei der Kolbenraum eine Einbuchtung auf weist, wobei sich die Einbuchtung in Richtung des beweglichen Elements erstreckt. Hierbei wurde beobachtet, dass eine der artige ungleichmäßige Ausformung des Kolbenraums überra schenderweise eine noch besser kontrollierte Bewegung des be weglichen Elements ermöglicht.
Typischerweise ist es bevorzugt, dass die Einbuchtung den Ab stand zwischen Kolbenraum und Außenseite des Kolbenelements auf weniger als 75 %, mehr bevorzugt weniger als 65 %, noch mehr bevorzugt auf weniger als 55 %, des durchschnittlichen Abstands zwischen Kolbenraum und Außenseite des beweglichen Elements verengt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Ele ments, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des stationären Elements ragt. Dies resultiert überraschender weise in einer Stabilisierung des beweglichen Elements, wodurch dessen Abnutzung merklich verringert wird.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Einbuchtung über mindestens 3 %, mehr bevorzugt mindes tens 5 %, noch mehr bevorzugt mindestens 7 %, des Kolbenraums erstreckt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Elements, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des statio nären Elements ragt. Insbesondere für Anwendungsfälle bei Fluidströmen mit hohem Druck wie beispielsweise Dampfströmen in Dampfturbinenanlagen hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Einbuchtung nicht zu klein zu gestalten. Insbesondere wird hierbei eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich die Einbuchtung über höchstens 20 %, mehr bevorzugt mindes tens 17 %, noch mehr bevorzugt mindestens 15 %, des Kolben raums erstreckt, bezogen auf den Querschnitt senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte des Teils des beweglichen Ele ments, dass in der Geschlossenstellung aus dem Hohlraum des stationären Elements ragt. Auch zeigte sich, dass eine zu große Dimensionierung der Einbuchtung typischerweise keine Verbesserung bewirkt. In Einzelfällen kann der mittels der Einbuchtung erzielte positive Effekt hierdurch sogar wieder verringert werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Fluidstromkontrollelement einen elektromechanischen Antrieb umfasst, der mit dem Koppelelement des beweglichen Elements lösbar oder unlösbar, vorzugsweise lösbar, verbunden ist und wobei der elektromechanische Antrieb geeignet ist das beweg liche Element entlang der ersten Achse zu bewegen. Insbeson dere die lösbare Verbindung mit einem leicht auswechselbaren elektromechanischen Antrieb erlaubt überraschenderweise einen schnellen und sicheren Austausch des Antriebs auch im laufen den Betrieb. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Ventilanordnung und/oder ein erfindungsgemä ßes Fluidstromkontrollelement .
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenanlage ist. Bei spielsweise resultiert der typischerweise hierbei verwendeter hoher Dampfdruck in besonders hohen erforderlichen Stellkräf ten zur Regelung eines gebräuchlichen Ventils, wodurch derar tige Strömungsmaschinenanlagen besonders von den erfindungs gemäßen Ventilanordnungen und Fluidstromkontrollelementen profitieren .
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement in der Dampfleitung zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine angeord net sind. Da hier typischerweise die höchsten Dampfdrücke vorhanden sind, erweisen sich die erfindungsgemäßen Vorteile als besonders groß.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement Be standteil der Hauptabsperrung ist. Insbesondere ist es typi scherweise bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement hierbei als Schnellschlussventil fungieren. Da hierbei geringere Kräfte aufgewendet werden müssen und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit erzielt wird, hat sich der Einsatz an dieser Stelle als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Ventilanordnung und/oder das Fluidstromkontrollelement Be standteil eines Entnahmeregelventils ist. Beispielsweise kann hierbei ein Teil des Fluidstroms entnommen werden, um bei spielsweise zur Aufheizung eines Vorwärmers vor dem Dampfer zeuger eingesetzt zu werden. Auch kann hierbei beispielsweise ein Teil des Fluidstroms entnommen und als Prozessdampf ein gesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung ei ner Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbi nenanlage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instand setzung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements umfasst.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhande nen Fluidstromkontrollelements umfassend einen Hochdruckhyd raulikantrieb zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Flu idstromkontrollelements umfassend einen Niederdruckhydrauli kantrieb oder einen elektromechanischen Antrieb umfasst. Vorzugsweise bezieht sich der Begriff „Hochdruckhydraulikan trieb" auf einen Antrieb mit mindestens 60 bar, mehr bevor zugt mindestens 80 bar, Druck. Ferner bezieht sich der Be griff „Niederdruckantrieb" im Rahmen der vorliegenden Erfin dung vorzugsweise auch einen Antrieb mit einem Druck von höchstens 30 bar, mehr bevorzugt höchstens 20 bar, noch mehr bevorzugt höchstens 10 bar. Bei derartigen Upgradeverfahren werden für typische Anwendungen besonders große Verbesserun gen erzielt.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhande nen Fluidstromkontrollelements umfassend einen nicht elektro mechanischen Antrieb gegen ein erfindungsgemäßes Fluidstrom- kontrollelement umfassend einen elektromechanischen Antrieb umfasst. Wie bereits beschrieben wurde, bietet der gemäß der vorliegenden Erfindung mögliche Wechsel des Antriebssystems in Verbindung mit der hohen Zuverlässigkeit des Fluidstrom kontrollelements eine besonders vorteilhafte Kombination für typische Strömungsmaschinenanlagen wie insbesondere Dampftur binenanlagen . Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung oder eines erfindungsgemäßen Fluidstromkontrollelements zur Regelung des Fluidstroms einer Strömungsmaschinenanlage, vor zugsweise einer Dampfturbinenanlage. Unter Regelung werden hierbei insbesondere die Einstellung eines gewünschten Dampf drucks sowie insbesondere das Blockieren des Fluidstroms ver standen. Überraschenderweise erlaubt die erfindungsgemäße Ventilanordnung und das erfindungsgemäße Fluidstromkontrol- lelement nicht nur einen zuverlässigen Verschluss der Flu idstromleitung, sondern erlaubt auch eine präzise Verringe rung oder Vergrößerung des Fluidstroms. Insbesondere in Kom bination mit dem elektromechanischen Antrieb erlaubt dies ei ne schnelle und präzise Regelung je nach den gegenwärtigen Anforderungen. Zwar kann eine erfindungsgemäße Ventilanord nung oder eine erfindungsgemäße Fluidstromkontrollelement theoretisch auch zur Regelung eines sekundären Fluidstroms wie eines Hydraulikölstroms genutzt werden, jedoch wird es besonders bevorzugt für die Regelung des für die Energieer zeugung in einer Strömungsmaschine genutzten Fluidstroms ge nutzt. Hierbei erwies es sich als besonders vorteilhaft.
Abbildung 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines er findungsgemäßen Fluidstromkontrollelements als Seitenansicht. Das Fluidstromkontrollelement umfasst eine Ventilanordnung 1, eine Fluidstromleitung 18 und einer Fluidstromeintrittsöff nung 17 innerhalb der Fluidstromleitung 18. Die Flu
idstromeintrittsöffnung 17 weist einen Ventilsitz auf, der geeignet ist die Kontaktkante 8 der Ventilanordnung 1 zu kon taktieren .
Die Fluidstromleitung 18 weist im Bereich der Ventilanordnung 1 einen Kolbenraum 15 auf. In diesem Kolbenraum 15 findet sich eine Einbuchtung 16, wobei die Einbuchtung 16, sich in Richtung des beweglichen Elements 3 erstreckt.
Die Ventilanordnung 1 dient der Regelung des Fluidstroms, der durch die Fluidstromleitung 18 fließt. In dem in Abbildung 1 dargestellten Fall handelt es sich bei dem Fluidstrom um ei nen Dampfstrom, der von dem Dampferzeuger einer Dampfturbi nenanlage als Beispiel der Strömungsmaschinenanlage zur
Dampfturbine geleitet wird.
Die Ventilanordnung 1 umfasst ein stationäres Element 2 und ein bewegliches Element 3, wobei das stationäre Element 2 ei nen Hohlraum 4 aufweist, in dem sich das bewegliche Element entlang einer ersten Achse translatorisch bewegen kann.
Die bewegliche Struktur umfasst ein Kolbenelement 5 und einem Koppelelement 6. Das Kolbenelement 5 gemäß der in Abbildung 1 dargestellten Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine Zylinderform, wobei der Zylinder eine auf der Seite der Kon taktkante 8 offene Topfform aufweist. Die Seitenwand 7 des Kolbenelements 5 ist begrenzt durch die Außenseite des Kol benelements 5, die sich parallel zu ersten Achse erstreckt und die Mantelfläche des Zylinders darstellt. Die Ventilan ordnung 1 ist hierbei derart gestaltet, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element 2 und Außenseite des Kolbenelements 5 verhindert wird. Da hierdurch der unter hohem Druck stehende Fluidstrom nicht zur Rückseite des Kol benelements 5 gelangen kann, wird das Ventil entlastet und kann mit geringeren Stellkräften bewegt werden. Um den Durch fluss des Fluidstrom zwischen Außenseite und stationären Ele ment 2 noch sicherer zu verhindern, weist die Außenseite des Kolbenelements 5 eine Labyrinthdichtung sowie einen Kolben ring auf als Dichtungen 11 auf. Diese Dichtungen 11 finden sich naturgemäß im Bereich der Außenseite, der auch bei Ge schlossenstellung nicht aus dem Hohlraum 4 des stationären Elements 2 heraus bewegt wird, damit zuverlässig ein Durch fluss des Fluidstroms zwischen Außenseite und stationärem Element 2 verhindert wird.
Ferner kennzeichnet das Kolbenelement 5 die Kontaktkante 8 und die gegenüberliegende Rückwand 9. Die Kontaktkante 8 ist abgerundet, um einen Linienkontakt mit dem Ventilsitz zu er reichen und diesen zuverlässig zu verschließen. Ferner befin- det sich die Kontaktkante 8 auf einer Wulst des Kolbenele ments 5, wodurch eine zusätzliche Absicherung des Ventils in der Geschlossenstellung erfolgt. Die Rückwand 9 weist 4
Durchgänge auf, welche symmetrisch um die Verbindungstelle von Rückseite des Kolbenelements 5 und Koppelelement 6 ange ordnet sind. Dies ermöglicht einen Druckausgleich des Berei ches innerhalb des topfförmigen Kolbenelements 5 und dem Hohlraum 4 zwischen der Rückseite des Kolbenelements 5 und dem stationären Element 2.
Das Koppelelement 5 der Ventilanordnung 1 ist mittig an der Rückwand 9 des Kolbenelements 5 befestigt und stellt eben falls eine zylindrische Form dar. Hierbei ist das Koppelele ment 6 mit einer Hartstoffbeschichtung versehen und von einer Stopfbuchspackung 12 umgeben. Die Stopfbuchspackung 12 um fasst Ringe und Buchsen bestehend aus Graphit und Edelstahl. Das stationäre Element 2 weist im Bereich der Stopfbuchspa ckung 12 einen Einspritzkanal auf, der es ermöglicht Graphit paste einzuspritzen. Dies erlaubt im Notfall eine vorüberge hende Abdichtung, bis eine Instandsetzung erfolgen kann.
Das Koppelelement 5 ist lösbar mit einem elektromechanischen Antrieb 14 verbunden, der das bewegliche Element 3 innerhalb des stationären Elements 2 translatorisch von links nach rechts und zurück bewegen kann. Die Verbindung erfolgt hier bei formschlüssig über eine Einbuchtung 16 an dem Koppelele ment 6 und ein entsprechendes Gegenstück am elektromechani schen Antrieb 14.
Das Fluidstromkontrollelement kann bei neuen Strömungsmaschi nenanlagen eingesetzt werden, jedoch auch beispielsweise im Rahmen eines Upgrades in bestehende Anlage integriert werden. Die einfache Wartung, die beispielsweise einen einfachen Aus tausch des elektromechanischen Antriebs 14 im laufenden Be trieb erlaubt, macht auch Instandsetzungsarbeiten an neuen und bestehenden Anlage besonders einfach und erhöht auch die Gesamtsicherheit der Anlagen. So muss im Falle eines Schadens nicht bis zum Herunterfahren der Strömungsmaschinenanlage o- der gar zum nächsten Wartungszyklus gewartet werden, sondern der flexible Austausch in kürzester Zeit ermöglicht die Behe bung derartiger Schäden ohne weitere Verzögerung. Auch bei spielsweise niederdruckhydraulische Antriebe können zumindest vereinfacht repariert werden, da kein zentraler Hochdruckhyd raulikkreislauf mehr erforderlich ist für den Betrieb. Viel mehr kann eine separate Niederdruckhydraulik verwendet wer den, die nicht mehr die Stilllegung anderer Bestandteile er forderlich macht, sondern auch separat ausgeschaltet und re pariert werden kann.
Im Rahmen eines entsprechenden Upgrades wird hierbei einfach zumindest ein Teil des Fluidstromkontrollelements , insbeson dere die bestehende Ventilanordnung und der bestehende An trieb ausgetauscht, wobei eine bestehende Zuleitung einer Hochdruckhydraulik stillgelegt werden kann. Nachfolgend kann über bestehende oder neue Kontrollelektronik eine direkte Re gelung erfolgen und im Falle eines Schadens direkt eine Repa ratur unabhängig von einem gegebenenfalls noch vorhandenen Hochdruckhydrauliksystems im Rest der Strömungsmaschinenanla ge vorgenommen werden. Insbesondere vorteilhaft erwies sich der Austausch des bestehenden Antriebs gegen einen elektrome chanischen Antrieb 14, da hierbei beispielsweise komplett auf einen ölbasierten Hydraulikkreislauf verzichtet werden kann, der zusätzliche Anforderungen, Sicherheitsrisiken und einen größeren Platzbedarf mit sich bringt.
Abbildung 2 zeigt einen schematischen Querschnitt des in Ab bildung 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fluidstromkontrol lelements als 3D-Ansicht.
Abbildung 3 zeigt schematischen Querschnitt eines ähnlichen Fluidstromkontrollelements mit gebräuchlichem Ventilanordnung 1 als Seitenansicht. Auch hierbei weist das Fluidstromkon- trollelement eine Einbuchtung 16' im Kolbenraum 15' auf, um vergleichbare Bedingungen zum erfindungsgemäßen Fluidstrom- kontrollelement bereitzustellen. Abweichend wird jedoch die gebräuchliche Ventilanordnung 1 eingesetzt, dass mittels ei- nes Antriebs 14 ' basierend auf einer Hochdruckhydraulik das bewegliche Element 3 ' innerhalb des stationären Elements 2 ' translatorisch entlang der ersten Achse bewegt und auf den Ventilsitz presst. Insbesondere zur Öffnung der Flu
idstromeintrittsöffnung 17 ' ist hierbei eine große Kraft er forderlich, welche die Hochdruckhydraulik erforderlich macht.
Analog dem in Abbildung 1 dargestellten Fall ist das Flu- idstromkontrollelement Bestandteil der Fluidstromleitung 18', welche wiederum ein Bestandteil einer Dampfturbinenanlage als Beispiel einer Strömungsmaschinenanlage ist. Hierbei befindet sich das Fluidstromkontrollelement im Bereich der Fluidstrom leitung 18' zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfturbine.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Erläuterungszwecken an hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Erfin dung soll jedoch nicht auf die konkrete Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Vielmehr soll der
Schutzbereich der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Ventilanordnung (1, 1') zur Regelung eines Fluidstroms umfassend ein stationäres Element (2, 2') und ein bewegliches Element (3, 3' ) ,
wobei das stationäre Element (2, 2') einen Hohlraum (4) auf weist, in dem sich das bewegliche Element (3, 3' ) bewegt, wobei das bewegliche Element (3, 3' ) geeignet ist entlang ei ner ersten Achse translatorisch innerhalb des Hohlraums (4) des stationären Elements bewegt zu werden,
wobei das bewegliche Element (3, 3' ) ein Kolbenelement (5) und eine stabförmiges Koppelelement (6) umfasst,
wobei das Kolbenelement (5) eine Außenseite parallel zur ers ten Achse aufweist, wobei die Ventilanordnung (1, 1') derart gestaltet ist, dass ein Durchfluss des Fluidstroms zwischen stationärem Element und Außenseite des Kolbenelements (5) verhindert wird,
wobei das Kolbenelement (5) eine Kontaktkante (8) aufweist, die geeignet ist einen Ventilsitz zu kontaktieren,
wobei das Kolbenelement (5) gegenüber der Kontaktkante (8) eine Rückseite aufweist,
wobei das Koppelelement (6) an der Rückseite des Kolbenele ments (5) befestigt ist.
2. Ventilanordnung (1, 1') gemäß Anspruch 1, wobei die Kon taktkante (8) abgerundet ist und geeignet ist einen Linien kontakt mit dem Ventilsitz bereitzustellen.
3. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis
2, wobei sich die Kontaktkante (8) auf einer Verdickung des Kolbenelements (5) befindet.
4. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei die Rückseite mindestens einen Durchgang (10) auf weist, wobei der mindestens eine Durchgang (10) den Bereich hinter der Rückseite und den gegenüberliegenden Bereich in nerhalb der Kontaktkante (8) verbindet.
5. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis
4, wobei das Kolbenelement (5) eine auf der Seite der Kon taktkante (8) offene Topfform aufweist,
wobei das Kolbenelement (5) gegenüber der Kontaktkante (8) eine Rückwand (9) aufweist, wobei die Rückwand (9) mindestens einen Durchgang (10) aufweist.
6. Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis
5, wobei die Außenseite der Seitenwand (7) des Kolbenelements (5) mindestens eine Dichtung (11) aufweist, wobei die Dich tung (11) vorzugsweise ausgewählt wird aus der Gruppe beste hend aus Labyrinthdichtungen, Kolbenringen und Bürstendich tungen .
7. Fluidstromkontrollelement umfassend eine Ventilanordnung
(1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, eine Fluidstrom leitung und einer Fluidstromeintrittsöffnung (17, 17') umfas send einen Ventilsitz innerhalb der Fluidstromleitung, wobei der Ventilsitz geeignet ist die Kontaktkante (8) der Ventilanordnung (1, 1') zu kontaktieren.
8. Fluidstromkontrollelement gemäß Anspruch 7, wobei die
Fluidstromleitung im Bereich der Ventilanordnung (1, 1') ei nen Kolbenraum (15, 15') aufweist,
wobei der Kolbenraum (15, 15') eine Einbuchtung (16) auf weist,
wobei sich die Einbuchtung (16) in Richtung des beweglichen Elements erstreckt.
9. Fluidstromkontrollelement gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Fluidstromkontrollelement einen elektrome chanischen Antrieb (14, 14') umfasst, der mit dem Koppelele ment (6) des beweglichen Elements lösbar oder unlösbar ver bunden ist und wobei der elektromechanische Antrieb (14, 14') geeignet ist das bewegliche Element (3, 3' ) entlang der ers ten Achse zu bewegen.
10. Strömungsmaschinenanlage umfassend mindestens eine Ven tilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder ein Fluidstromkontrollelement gemäß einem der An sprüche 6 bis 7.
11. Strömungsmaschineanlage gemäß Anspruch 10, wobei die
Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenanlage ist, und wobei vorzugsweise die Ventilanordnung (1, 1') und/oder das
Fluidstromkontrollelement in der Dampfleitung zwischen Dampf erzeuger und Turbine angeordnet ist.
12. Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung einer Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbinenan lage, wobei das Verfahren den Einbau oder die Instandsetzung einer Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines Fluidstromkontrollelements gemäß einem der An sprüche 7 bis 9 umfasst.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Verfahren den zu mindest teilweisen Austausch eines vorhandenen Fluidstromkon trollelements umfassend einen Hochdruckhydraulikantrieb (14, 14') zur Bereitstellung eines Fluidstromkontrollelements ge mäß einem der Ansprüche 6 bis 7 umfassend einen Niederdruck hydraulikantrieb (14, 14') oder einen elektromechanischen An trieb (14, 14') umfasst.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das Verfahren den zumindest teilweisen Austausch eines vorhande nen Fluidstromkontrollelements umfassend einen nicht elektro mechanischen Antrieb gegen ein Fluidstromkontrollelement ge mäß einem der Ansprüche 6 bis 7 umfassend einen elektromecha nischen Antrieb (14, 14') umfasst.
15. Verwendung einer Ventilanordnung (1, 1') gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 6 oder eines Fluidstromkontrollelements gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Regelung des Fluidstroms ei ner Strömungsmaschinenanlage, vorzugsweise einer Dampfturbi nenanlage .
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929475A1 (de) * 2020-06-25 2021-12-29 Danfoss A/S Druckempfindliches ventil

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1122928A (en) * 1912-06-18 1914-12-29 Baldwin Locomotive Works Valve for locomotives.
FR1248029A (fr) * 1959-10-28 1960-10-31 Alsthom Cgee Robinet à soupape
EP2503105A2 (de) * 2011-03-25 2012-09-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Dampfventilvorrichtung und Dampfturbinenanlage

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1807446A (en) * 1927-04-19 1931-05-26 Westinghouse Electric & Mfg Co Valve
US2091669A (en) * 1935-09-07 1937-08-31 Westinghouse Electric & Mfg Co Elastic fluid turbine
US2633857A (en) * 1949-07-06 1953-04-07 Worthington Corp Governor steam control and emergency valve for steam turbines
DE1911522A1 (de) 1969-03-07 1970-09-24 Georg Weisheit Regelventil mit verringerten Stellkraeften und Ausgleichsmoeglichkeit bei auftretenden Erosionen
DE3137654A1 (de) 1981-09-22 1983-04-07 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Stellventil, insbesondere zur steuerung und regelung von dampfturbinen
US4766932A (en) * 1987-05-14 1988-08-30 Westinghouse Electric Corp. Steam control valve
SE469088B (sv) * 1991-09-23 1993-05-10 Vattenfall Utveckling Ab Ventil foer reglering och/eller avstaengning av floedet av en vaetska i en ledning
US5277403A (en) * 1993-05-12 1994-01-11 Dresser-Rand Company Balanced, steam control valve assembly, and a plug-type valving element therefor
US6030174A (en) * 1996-01-26 2000-02-29 Dresser-Rand Company Variable characteristic double-sealed control valve
AU2003903803A0 (en) 2003-07-23 2003-08-07 Goyen Controls Co Pty Ltd Poppet type flow control valve
JP2010112539A (ja) 2008-11-10 2010-05-20 Cci Kk 圧力バランス型制御弁
US9022070B2 (en) 2012-07-16 2015-05-05 Fisher Controls International Llc Bolted valve control element
US9279345B2 (en) * 2014-01-17 2016-03-08 General Electric Company Steam turbomachine valve having a valve member and seal assembly
WO2017063187A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Emerson Process Management (Tianjin) Valves Co., Ltd. Multiple stage anti-surge valves
DE102016205454A1 (de) * 2016-04-01 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Ermittlung und/oder Vorhersage des betriebsbedingten Zustandes wenigstens eines Einströmventils sowie Verfahren zum Betreiben einer Anlage mit einer Dampfturbine
CN107387786B (zh) * 2017-03-02 2023-04-28 成都凯远流体控制工程有限公司 兼具良好密封性的多功能压力/流量控制阀及其操作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1122928A (en) * 1912-06-18 1914-12-29 Baldwin Locomotive Works Valve for locomotives.
FR1248029A (fr) * 1959-10-28 1960-10-31 Alsthom Cgee Robinet à soupape
EP2503105A2 (de) * 2011-03-25 2012-09-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Dampfventilvorrichtung und Dampfturbinenanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2020007728A1 *

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Publication number Publication date
US11920683B2 (en) 2024-03-05
WO2020007728A1 (de) 2020-01-09
US20210156482A1 (en) 2021-05-27
DE102018211102A1 (de) 2020-01-09
CN112543841A (zh) 2021-03-23

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