DE102014007475A1

DE102014007475A1 - Valve arrangement for controlled pressure relief of fluid-filled lines under increased safety requirements

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Publication number: DE102014007475A1
Application number: DE102014007475.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2034-05-22
Also published as: DE102014007475B4

Abstract

Hydraulische Druckentlastungseinrichtungen für Abstellorgane an Gas- und Dampfturbinen werden zur Erzielung einer besonders hohen Abschaltsicherheit i. d. R. in Form einer 2 aus 3-Logik so ausgestaltet, daß bei Schaltversagen eines einzelnen Ventilelements der Schaltzustand der Gesamtanordnung nicht verändert wird. Bekannte Anordnungen dieser Art weisen verschiedene Nachteile auf, wie eine hohe Zahl an Einzelteilen bei Lösungen mit hydraulisch vorgesteuerten Sitzventilen, die die erzielbare Ausfallsicherheit beeinträchtigen, eine hohe Störungsempfindlichkeit bei ablaufseitigen Druckschwankungen, hochgradig verschmutzungsempfindliche Düsensysteme, infolge Kleinstserienherstellung unwirtschaftliche Elektromagnete mit besonders hohen erforderlichen Betätigungskräften, und/oder eine fehlende Abfragemöglichkeit in einer der beiden jeweiligen Ventilschieber-Endlagen. Die vorliegende Lösung vermeidet diese Nachteile durch ihre Bauweise als hydraulisch vorgesteuerte Schieberventilgruppe in 2 aus 3-Logik mit leicht umsetzbarer beidseitiger Stellungsabfrage, großen Betätigungskräften der Vorsteuer- und Hauptventilschieber und somit geringster Verschmutzungsempfindlichkeit, sowie einer vergleichsweise geringen Zahl an beweglichen Einzelteilen, wodurch eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet ist.Hydraulic pressure relief devices for Abstellorgane at gas and steam turbines are to achieve a particularly high shutdown i. d. R. in the form of a 2 out of 3 logic designed so that when switching failure of a single valve element, the switching state of the overall arrangement is not changed. Known arrangements of this type have various disadvantages, such as a high number of items in solutions with hydraulically piloted poppet valves, which affect the achievable reliability, high interference sensitivity at downstream pressure fluctuations, highly contamination-sensitive nozzle systems, as a result of small series production uneconomical electromagnets with particularly high required actuating forces, and / or a missing Abfragemöglichkeit in one of the two respective valve spool end positions. The present solution avoids these disadvantages by their design as a hydraulically piloted gate valve group in 2 out of 3 logic with easy to implement two-sided position query, large actuation forces of pilot and main valve spool and thus lowest pollution sensitivity, and a relatively small number of moving parts, creating a high reliability is guaranteed.

Description

Es sind Ventilanordnungen zur gesteuerten Druckentlastung fluidgefüllter Leitungen unter erhöhten Sicherheitsanforderungen bekannt. Bei Anwendungen wie z. B. hydraulisch betätigten Abstellorganen an Gas- und Dampfturbinen werden diese so gestaltet, daß bei Schaltversagen eines einzelnen Ventilelements der Schaltzustand der Gesamtanordnung nicht verändert wird. Üblich ist hier eine 2 aus 3-Logik, d. h. erst wenn 2 von 3 vorhandenen Ventilen oder Ventiluntergruppen der Anordnung umschalten, ändert sich damit der Schaltzustand der Gesamtanordnung. Somit ist gewährleistet, daß ein beliebiges Element oder sogar eine ganze Untergruppe von Elementen innerhalb der Gesamtanordnung fehlerhaft geschaltet sein darf, ohne daß sich dies auf die dahinter liegenden Anlagenkomponenten auswirkt. Dies sichert Abschaltvorgänge und verhindert Fehlabschaltungen.There are known valve assemblies for controlled pressure relief fluid-filled lines under increased safety requirements. For applications such. As hydraulically operated Abstellorganen of gas and steam turbines, these are designed so that when switching failure of a single valve element, the switching state of the overall arrangement is not changed. Usual is a 2 out of 3 logic, d. H. only when 2 out of 3 existing valves or valve subgroups switch over the arrangement, the switching state of the overall arrangement changes. Thus, it is ensured that any element or even an entire subset of elements within the overall arrangement may be switched incorrectly, without this having an effect on the underlying plant components. This ensures shutdowns and prevents false shutdowns.

Bekannte Anordnungen dieser Art weisen Nachteile auf, die im Folgenden beschrieben sind.Known arrangements of this type have disadvantages which are described below.

Eine aus EP 2 074 488 B1 bekannte Anordnung basiert auf einem Ventilblock mit Schieberventilkolben, die von einer Seite elektromagnetisch betätigt und im unbetätigten Zustand auf der gegenüberliegenden Seite von einer Feder in die entgegengesetzte Richtung gedrückt werden. Für eine einfache Bauweise des Gehäuses mit 3 parallelen Kanalbohrungen sind hier 3 voneinander verschiedene Schieberventilkolben erforderlich, da jeder der 3 Schieberventilkolben eine andere der 3 parallelen Kanalbohrungen dauerhaft durchgängig lassen muß. Zudem liegt eine unvorteilhafte Besonderheit der hier verwendeten Schieberventilkolben darin, daß diese nicht ringförmig (oder zumindest symmetrisch) sie umgebende Kanäle freigeben oder versperren, sondern radial aus einer einzigen Richtung und somit unsymmetrisch mit Drucköl beaufschlagt werden, wodurch beim Umschalten eine erhebliche Reibkraft überwunden werden muß. Dies erfordert wiederum starke Rückstellfedern und dadurch noch stärkere und somit große und/oder teure Elektromagnete für ihre direkte Betätigung. Die große Bauform der Magnete schränkt hier zudem die Möglichkeiten der Anbringung einer Stellungsüberwachung für die entsprechend zugeordnete Endlage ein.One out EP 2 074 488 B1 known arrangement is based on a valve block with slide valve piston, which are electromagnetically actuated from one side and pressed in the unactuated state on the opposite side of a spring in the opposite direction. For a simple construction of the housing with 3 parallel channel bores here 3 different valve spool valves are required here, since each of the 3 slide valve piston must leave a different of the 3 parallel channel holes permanently consistent. In addition, a disadvantageous feature of the slide valve piston used here is that they do not open or obstruct annularly (or at least symmetrically) surrounding channels, but are acted upon radially from a single direction and thus asymmetrically with pressure oil, whereby a considerable frictional force must be overcome when switching , This in turn requires strong return springs and thus even stronger and thus large and / or expensive electromagnets for their direct operation. The large design of the magnets also limits the possibilities of attaching a position monitoring for the correspondingly assigned end position here.

Bekannte Anordnungen, in denen hydraulisch vorgesteuerte Sitzventile (”Cartridge-Ventile”) zur Anwendung kommen, insbesondere solche der üblichen Bauform mit nur einem Steueranschluß ohne öffnend wirkende Steuerfläche und somit ohne vergößerte schließend wirkende Steuerfläche (passive Cartridge-Ventile), reagieren in ihrem Schaltverhalten z. T. sehr empfindlich auf ablaufseitige Druckschwankungen, die beim Entlastungsvorgang über die Vorsteuerventile direkt an die Steuerkammer der Sitzventile weitergeleitet werden. Je nach Art und Leistungsfähigkeit der vorgeschalteten Fluidversorgungseinheit, internen Strömungswiderständen sowie dem Bedarf des nachgeschalteten Steuerorgans sind ebenso wie im Vorsteuerventilablauf auch im Vorsteuerventilzulauf Druckschwankungen vorstellbar, die sich auf das Schaltverhalten auswirken können.Known arrangements in which hydraulically piloted poppet valves ("cartridge valves") are used, in particular those of the conventional design with only one control terminal without opening acting control surface and thus without enlarged closing acting control surface (passive cartridge valves), react in their switching behavior z. T. very sensitive to drain-side pressure fluctuations, which are forwarded during the discharge process via the pilot valves directly to the control chamber of the poppet valves. Depending on the type and performance of the upstream fluid supply unit, internal flow resistances and the need of the downstream control device as well as in the pilot valve flow in the pilot valve inlet pressure fluctuations are conceivable that can affect the switching behavior.

Insbesondere passive Cartridge-Ventile erfordern bei üblicherweise gleichem Druckniveau auf Steuer- und Durchflußseite eine zusätzliche schließend wirkende Feder, um ein sicheres Schließen zu gewährleisten, die beim Schließen der Gesamtanordnung (zunächst) einen Restdruck am zu steuernden Anschluss bedingen kann.In particular, passive cartridge valves usually require the same level of pressure on the control and flow side, an additional closing-acting spring to ensure a safe closing, which (at first) can cause a residual pressure at the port to be controlled when closing the overall arrangement.

Aufgrund der geforderten Sicherheit wird bei den bekannten Anordnungen regelmäßig eine Überwachung der Ventilanordnung vorgesehen.Due to the required safety monitoring of the valve assembly is provided regularly in the known arrangements.

Ein Teil der bekannten Anordnungen verfügt hierzu über eine direkte Stellungsüberwachung der Einzelventile, z. B. in Form einer doppelten Abfrage für eine Endlage, jedoch nicht mittels einer deutlich aussagefähigeren 2 aus 3-Logik pro Ventil. Somit kann im Fall des Ausfalls eines einzigen Überwachungselements bereits eine sehr zeitnahe Überprüfung der Anordnung vor Ort nötig werden.A part of the known arrangements for this purpose has a direct position monitoring of the individual valves, z. B. in the form of a double query for an end position, but not by means of a much more meaningful 2 of 3 logic per valve. Thus, in the case of the failure of a single monitoring element already a very timely review of the arrangement can be required locally.

Ein anderer Teil der bekannten Anordnungen verfügt über eine indirekte Überwachung, die zusätzliche Bauteile erfordert und damit in ihrer Aussagefähigkeit von verschiedenen Wechselwirkungen abhängig ist. Insbesondere im Fall einer Kombination von Drucküberwachung und Düsensystem, wie in OS DE 10 2005 040 039 A1 beschrieben, besteht ein prinzipieller Nachteil in der sehr großen Abhängigkeit des sich einstellenden Drucks von der Geometrie im engsten Strömungsquerschnitt der einzelnen Düsen. Hier besteht in der konkreten Anwendung ein erhebliches Risiko bzgl. fehlerhafter Rückmeldungen infolge von aus thermisch bedingter Oxidation des Arbeitsfluids resultierender Verschmutzung des Düsensystems und damit verbundener z. T. erheblicher Abweichung des sich an der Meßstelle einstellenden Drucks.Another part of the known arrangements has an indirect monitoring, which requires additional components and is therefore dependent on different interactions in their informative value. Especially in the case of a combination of pressure monitoring and nozzle system, as in OS DE 10 2005 040 039 A1 described, there is a fundamental disadvantage in the very large dependence of the pressure setting itself on the geometry in the narrowest flow cross-section of the individual nozzles. Here, in the concrete application, there is a considerable risk with regard to erroneous feedback as a result of contamination of the nozzle system resulting from thermally induced oxidation of the working fluid and associated z. T. significant deviation of the adjusting at the measuring point pressure.

Diese Verschmutzung ist je nach Anwendung herkunftbedingt nur schwer vermeidbar (bzw. wird teilweise sogar vom Anlagenbetreiber billigend in Kauf genommen) und kann über die Beeinflussung des Düsensystems hinaus auch die Hauptventile der Anordnung, bzw. deren vollständiges Erreichen der Endlagen, beeinträchtigen. Somit kann auch die Stellungsüberwachung nur einer Endlage der Hauptventile in diesem Einsatzbereich zu einer irreführenden Rückmeldung führen, wenn diese Endlage infolge von Ablagerungen nicht vollständig erreicht wird.Depending on the application, this contamination is difficult to avoid depending on the application (or even accepted in part by the plant operator) and can also affect the main valves of the arrangement, or their complete achievement of the end positions, beyond influencing the nozzle system. Thus, the position monitoring only an end position of the main valves in this area can lead to a misleading feedback when this end position is not fully achieved due to deposits.

Generell führt der Einsatz von hydraulisch vorgesteuerten Sitzventilen zu einer großen Zahl an voneinander mechanisch unabhängig beweglichen Bestandteilen, die eine ebenfalls große Zahl an Abfrage-Elementen nahelegt und somit regelmäßig auch auf Seiten der Leittechnik einen erheblichen Aufwand verursacht. In general, the use of hydraulically piloted poppet valves leads to a large number of mutually mechanically independent moving components, which also suggests a large number of query elements and thus regularly causes considerable expense on the part of the control technology.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch eine entsprechend den Patentansprüchen 1 bis 15 ausgestaltete Ventilanordnung gelöst.The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned. This object is achieved by a designed according to claims 1 to 15 valve assembly.

Im Folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen beschrieben.In the following, various embodiments will be described.

1 zeigt die grundsätzliche Ausgestaltung der Schieberventilkolben 1 mit Gehäuse 2. Drei dieser Gehäuse sind gemeinsam mit einem vierten Anschlußgehäuse 3 gemäß Patentanspruch 1 um je 90° gedreht um eine Mittelachse angeordnet. Der Schnitt A-A zeigt die Verschaltung der entsprechenden Schieberventilgehäusebohrungen. Die Ventilgruppe bildet eine 2 aus 3-Logik, d. h. die Hauptanschlüsse 4 der Gesamtanordnung sind genau dann getrennt, wenn mindestens 2 der 3 Schieberventilkolben 1 in einer (hier der unteren) Endlage liegen. Umgekehrt sind die Hauptanschlüsse der Gesamtanordnung genau dann verbunden, wenn mindestens 2 der 3 Schieberventilkolben 1 in der anderen (hier der oberen) Endlage liegen. 1 shows the basic design of the slide valve piston 1 with housing 2 , Three of these housings are common with a fourth connector housing 3 rotated according to claim 1 by 90 ° about a central axis. Section AA shows the interconnection of the corresponding spool valve housing bores. The valve group forms a 2 out of 3 logic, ie the main connections 4 the entire assembly are separated exactly when at least 2 of the 3 slide valve pistons 1 lie in one (here the lower) end position. Conversely, the main ports of the overall assembly are connected if and only if at least 2 of the 3 spool valve pistons 1 lie in the other (here the upper) end position.

2 zeigt den zur Anordnung aus 1 passenden Schaltplan einschließlich der in 1 nicht angedeuteten Vorsteuerventile 6, die die ganz oben bzw. ganz unten am Schieberventilkolben 1 befindlichen Stirnflächen 5 wechselweise mit Druck beaufschlagen. Die im Schaltplan mit den Vorsteueranschlüssen verbundenen Düsen 7 symbolisieren einerseits die Leckage entsprechend Patentanspruch 2 entlang des Schieberventilkolbens 1 (in 1) an den Grenzflächen zum Gehäuse 2 hin, können alternativ aber auch zusätzlich dazu als eigenständige Elemente vorliegen. 2 shows the arrangement 1 matching schematic including the in 1 not indicated pilot valves 6 at the top or bottom of the spool valve piston 1 located end faces 5 alternately pressurize. The nozzles connected in the circuit diagram with the pilot control connections 7 on the one hand symbolize the leakage according to claim 2 along the slide valve piston 1 (in 1 ) at the interfaces to the housing 2 Alternatively, they may also be available as separate elements.

In beiden Fällen bewirkt dies bei vom Vorsteuerventil 6 her verschlossenen Vorsteuerleitungen eine Bewegung der Schieberventilkolben 1 in die Offen-Stellung. Somit ist durch einfaches Verschließen der Vorsteuerleitungen bereits eine sichere Endlagenstellung gewährleistet. Diese Tendenz kann insbesondere durch eine zu Schnitt A-A in 1 bzgl. der Waagrechten spiegelbildliche Ausgestaltung, bzw. durch umgekehrtes Anschließen der Hauptanschlüsse, umgekehrt werden. Dies kann sinnvoll sein bei einer zweiten Ventilgruppe, wenn neben der Druckentlastung auch ein Absperren des Zulaufs durch diese zweite Ventilgruppe mit eigenen Vorsteuerventilen ermöglicht werden soll. Diese Variante wird weiter unten behandelt.In both cases, this causes the pilot valve 6 ago closed pilot control lines, a movement of the slide valve piston 1 in the open position. Thus, a safe end position is already ensured by simply closing the pilot lines. In particular, this tendency can be explained by a section AA in 1 with respect to the horizontal mirror image embodiment, or by reversing connecting the main terminals, be reversed. This may be useful in a second valve group, if in addition to the pressure relief and a shut-off of the inlet to be made possible by this second valve group with its own pilot valves. This variant is discussed below.

Die Vorsteuerfluidzu- und -abfuhr erfolgt in 2 getrennt von den Hauptleitungen. Eine Alternative dazu entsprechend Patentanspruch 3 zeigt 3. Hier ist die Vorsteuerfluidzufuhr redundant gestaltet: Solange ein nennenswerter Druck in RST ansteht (nur dann ist ggf. noch ein Umschalten in den Entlastungszustand erforderlich, andernfalls nicht mehr), wird dieser über eine Gruppe aus 2 × 2 Rückschlagventilen 8 zur Vorsteuerung der Schieberventilkolben herangezogen. Mit dieser 2 × 2-Anordnung wird sichergestellt, daß diese Gruppe auch bei Ausfall eines beliebigen der vier Rückschlagventile 8 insgesamt noch ihr Gesamtfunktion als Rückschlagventil vollständig erfüllt, unabhängig davon, ob das ausgefallene Rückschlagventil geöffnet oder geschlossen ist. Somit ist auch bei Ausfall der eigentlichen Vorsteuerfluidversorgung eine sichere Druckentlastung durchführbar, je nach internen Reibungswiderständen der Anordnung zumindest bis auf ein zuverlässig niedriges Druckniveau.The Vorsteuerfluidzu- and -abfuhr takes place in 2 separated from the mains. An alternative thereto according to claim 3 shows 3 , Here is the pilot fluid supply redundant: As long as a significant pressure in RST is pending (only then may still need to switch to the discharge state required, otherwise not more), this is a group of 2 × 2 check valves 8th used for pilot control of the slide valve piston. With this 2 × 2 arrangement ensures that this group even in case of failure of any of the four check valves 8th Overall, their entire function as a check valve completely fulfilled, regardless of whether the failed check valve is open or closed. Thus, even if the actual pilot fluid supply fails, reliable pressure relief can be carried out, depending on the internal frictional resistance of the arrangement, at least up to a reliably low pressure level.

Darüber hinaus zeigt 3 zur Erläuterung des Patentanspruchs 6 eine Drucküberwachung 9 der Vorsteuerleitungen.In addition, shows 3 to explain the claim 6, a pressure monitoring 9 the pilot control lines.

Weiterhin zeigt 3 zur Erläuterung des Patentanspruchs 4 eine beidseitige, mehrfache Stellungsüberwachung 10 des Schieberventilkolbens 1, insbesondere eine dreifache Abfrage. Als Besonderheit kann diese nicht nur in Form einer 2 aus 3-Logik ausgewertet, sondern mit unterschiedlichen Schaltpositionen (axialen Schaltabständen) versehen werden, sodaß eine beginnende Verschmutzung (z. B. infolge Ölkohleablagerungen) insbesondere im Bereich der Endlagen-Anschläge frühzeitig bemerkt und vergleichsweise zuverlässig diagnostiziert werden kann. Überdies zeigt 3 zur Erläuterung des Patentanspruchs 5 eine Stellungsüberwachung 11 der Vorsteuerventile, hier beispielhaft in einfacher einseitiger Ausführung.Further shows 3 to explain the claim 4 a bilateral, multiple position monitoring 10 the slide valve piston 1 , in particular a triple query. As a special feature, this can not only be evaluated in the form of a 2-out-of-3 logic, but provided with different switching positions (axial switching distances), so that incipient contamination (eg as a result of carbon deposits) is noticed early and comparatively, especially in the area of the limit stops can be reliably diagnosed. Moreover, shows 3 to explain the claim 5, a position monitoring 11 the pilot valves, here for example in a simple single-sided design.

Zu Zwecken der Energieeinsparung, Begrenzung der Erwärmung des Arbeitsfluids oder aus anderen Gründen kann es naheliegen, nicht nur eine Druckentlastung des Abstellorgans auszulösen, sondern auch das Nachströmen des Arbeitsfluids von der Fluidversorgungseinheit her vollständig zu unterbinden. Letzteres kann mittels einer gesonderten Funktionseinheit erfolgen, die je nach der geforderten Sicherheit des Absperrvorgangs bestehen kann z. B. aus einem oder drei einzelnen, einfachen 2/2-Wegeventilen, bis hin zu einer kompletten zweiten Anordnung der bisher geschilderten Art, die entsprechend Patentanspruch 7 zwischen der Fluidversorgungseinheit und der Leitung zum Abstellorgan angebracht ist. Für den letzteren Fall entsprechend Patentanspruch 8 ist der zugehörige Schaltplan in 4 dargestellt. Hier sind pro Gesamt-Steuerkanal zwei Vorsteuerventile 12 und zwei Schieberventilkolben 13 vorhanden, die mit den bislang genannten Druck- bzw. Stellungsüberwachungen 14 ausgestattet sein können. Je zwei Vorsteuerventile können entsprechend Patentanspruch 9 durch je eins ersetzt werden, in dem Fall können auch je zwei Schieberventilkolben entsprechend Patentanspruch 10 zu einem zusammengefaßt werden.For purposes of saving energy, limiting the heating of the working fluid or other reasons, it may be obvious not only to trigger a pressure relief of Abstellorgans, but also to completely prevent the flow of the working fluid from the fluid supply unit ago. The latter can be done by means of a separate functional unit, which may exist depending on the required security of the shut-off z. B. from one or three individual, simple 2/2-way valves, to a complete second arrangement of the type described so far, which is mounted according to claim 7 between the fluid supply unit and the line to Abstellorgan. For the latter case according to claim 8 is the associated circuit diagram in 4 shown. Here are two pilot valves per total control channel 12 and two slide valve pistons 13 existing with the previously mentioned pressure or position monitoring 14 can be equipped. Each two pilot valves can be replaced by one each according to claim 9, in the case can also be combined per two slide valve piston according to claim 10 to a.

Die mögliche geometrische Umsetzung der zuletzt genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten zeigen die 5 bis 7.The possible geometric implementation of the latter design options show the 5 to 7 ,

5 zeigt zur Erläuterung der Patentansprüche 8 und 9 die Anordnung einer Zulauf-Schieberventilgruppe 15 und einer Ablauf-Schieberventilgruppe 16 an einem gemeinsamen Anschlußgehäuse 17. Die insgesamt sechs bzw. drei Vorsteuerventile sind nicht gezeichnet. Die Verbindung der Vorsteuerleitungen der oberen zur unteren Schieberventilgruppe kann im letzteren Fall mittels unmittelbar anliegender stirnseitiger Flächen mit Dichtung, über als Zwischenplattenventile gestaltete Vorsteuerventile oder auf anderem Weg erfolgen. Wie an früherer Stelle angedeutet, ist eine entsprechende Gestaltung bzw. Ausrichtung der Schieberventilkolben 18 sinnvoll, die bei verschlossenen Vorsteuerleitungen (sicherheitserhöhend, auch wenn dies im regulären Betrieb nicht zu erwarten ist) über die vorhandene Leckage die Zulauf-Schieberventilgruppe 15 in die Geschlossen-Stellung und die Ablauf-Schieberventilgruppe 16 in die Offen-Stellung bringen. 5 to explain the claims 8 and 9, the arrangement of a feed gate valve group 15 and a drain gate valve group 16 on a common connection housing 17 , The six or three pilot valves are not drawn. The connection of the pilot lines of the upper to the lower slide valve group can be done in the latter case by means of directly abutting frontal surfaces with seal, designed as an intermediate plate valves pilot valves or other means. As indicated earlier, an appropriate design or orientation is the spool valve piston 18 It makes sense, if the pilot lines are closed (increasing the safety, even if this is not to be expected during normal operation), that the inlet leakage valve group is present via the existing leakage 15 in the closed position and the drain gate valve group 16 into the open position.

Das gleiche Verhalten im Zusammenhang mit Leckage ist auch bei der zur Erläuterung des Patentanspruchs 10 in 6 gezeigten Anordnung sichergestellt. Hier ist je ein Zulauf- und ein Ablauf-Schieberventilkolben zu einem einzigen Schieberventilkolben 19 zusammengefaßt. Dies reduziert zudem die für eine gleichwertige Aussagefähigkeit erforderliche Zahl der Stellungsüberwachungen.The same behavior in connection with leakage is also in the explanation of the patent claim 10 in 6 ensured arrangement ensured. Here is an inlet and a drain spool valve piston to a single spool valve piston 19 summarized. This also reduces the number of position monitoring required for equivalent meaningfulness.

Eine Zwischenlösung bzgl. der Unterdrückung des Nachströmens zeigt zur Erläuterung des Patentanspruchs 11 7. Hier ist der Zulaufbereich nicht mit einer 2 aus 3-Logik ausgestattet, sondern verhält sich ähnlich der Anordnung aus OS DE 10 2005 040 039 A1 so, daß bei richtiger Einstellung der Strömungswiderstände im Zulaufbereich im Fall einer gestörten Ventileinheit nur wenig ungewollt nachfließendes Arbeitsfluid zusätzlich abgeführt werden muß, bzw. nur wenig benötigtes zufließendes Arbeitsfluid ausbleibt.An intermediate solution with regard to the suppression of the afterflow is shown in explanation of patent claim 11 7 , Here the inlet area is not equipped with a 2 out of 3 logic, but behaves similar to the arrangement of OS DE 10 2005 040 039 A1 so that with proper adjustment of the flow resistance in the inlet region in the event of a faulty valve unit only slightly unintentionally nachfließendes working fluid must be additionally dissipated, or only little needed inflowing working fluid fails.

Mit zunehmender Baugröße nimmt auch die benötigte Vorsteuerfluidmenge zu, wenn die Schaltzeiten nicht unzulässig verlängert werden sollen. Sollen Wegeventile in Schieberbauweise als Vorsteuerventile verwendet werden, dann zeigt sich, daß oberhalb einer Nennweite von 10 mm kein unkomplizierter Bezug von unempfindlichen direktbetätigten Ventilen dieser Bauform möglich ist; die nächstgrößere Bauform wird üblicherweise in intern hydraulisch vorgeteuerter Ausführung geliefert. Die damit einhergehende höhere Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung und anderen Einflüssen stellt insbesondere bei niedrigen Betriebsdrücken ein deutlich erhöhtes Ausfallrisiko dar. Um dies zu umgehen, kann je Haupt-Schieberventilkolben eine mehrfache Anordnung der direkt betätigten Vorsteuer- Wegeventile sinnvoll sein. Liegen diese, in gleicher Ausführung je Vorsteuerventil wie bisher beschrieben, nun in Parallelschaltung vor, dann ist eine Begrenzung der Strömung, insbesondere der dem jeweiligen Vorsteuerventil zufließenden Strömung, angebracht, insbesondere in Form einer Blende je Vorsteuerventil. Damit wird vermieden, daß bei Falschstellung eines einzigen Vorsteuerventils der Vorsteuerfluid-Zufluß nahezu ungedrosselt mit dem -Abfluß verbunden wird.With increasing size also increases the amount of pilot fluid required, if the switching times should not be extended inadmissible. If directional control valve valves are to be used as pilot valves, then it can be seen that above a nominal diameter of 10 mm no uncomplicated connection of insensitive directly operated valves of this design is possible; The next largest design is usually delivered internally hydraulically vorgeteuerter execution. The associated higher sensitivity to contamination and other influences, especially at low operating pressures, represents a significantly increased risk of failure. In order to avoid this, a multiple arrangement of the directly actuated pilot control directional control valves may make sense per main spool valve piston. If these, in the same design per pilot valve as described so far, now in parallel before, then a limitation of the flow, in particular of the respective pilot valve inflowing flow, mounted, in particular in the form of an orifice per pilot valve. This avoids that in the wrong position of a single pilot valve, the pilot fluid inlet is almost unthrottled connected to the -Abfluß.

Ist generell ein erhöhter Vorsteuerfluidverbrauch auf längere Zeit auch bei einer solchen Fehlfunktion nicht erwünscht, dann besteht eine zweite Möglichkeit, mehrere, insbesondere zwei Vorsteuer- Wegeventile je Haupt-Schieberventilkolben einzusetzen, in einer Ausführung wie zur Erläuterung von Patentanspruch 16 im Folgenden beschrieben.Is generally an increased pilot fluid consumption for a long time even with such a malfunction is not desirable, then there is a second way to use several, in particular two pilot control valves per main spool valve piston, in an embodiment as described for the explanation of claim 16 below.

8 zeigt den zugehörigen Hydraulikschaltplan bei einer Ausführung der Einrichtung ausschließlich mit gesteuerter Druckentlastung (d. h. ohne Absperren des Zulaufs). Die Vorsteuer- Wegeventile 20 sind so ausgeführt, daß sie in einer Endlage, nämlich der unbetätigten (stromlosen) Endlage zweikanalig, also mit etwa dem doppelten Gesamt-Strömungsquerschnitt wie bislang, durchlässig sind und in der anderen Endlage jede Verbindung absperren. Sie werden zwischen Vorsteuerfluid-Zulauf und Haupt-Schieberventilkolben sowie zwischen Haupt-Schieberventilkolben und Vorsteuerfluid-Ablauf angeordnet und bewegen den Haupt-Schieberventilkolben im unbetätigten (d. h. durchlässigen) Zustand jeweils in die Entlastungsstellung. Um den Haupt-Schieberventilkolben nach dem Schließen der Vorsteuer- Wegeventile in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, reicht aufgrund der deutlich längeren dafür zur Verfügung stehenden Zeit eine deutlich kleinere Menge an Vorsteuerfluid aus, die somit z. B. über Blenden 21 den beiden Haupt-Schieberventilkolben-Steuerflächen zugeführt werden kann. Diese Blenden werden dazu umgekehrt wie die Vorsteuer- Wegeventile mit dem Vorsteuerfluidzu- und -Ablauf und dem Haupt-Schieberventilkolben verbunden. 8th shows the associated hydraulic circuit diagram in one embodiment of the device only with controlled pressure relief (ie without shutting off the inlet). The pilot control valves 20 are designed so that they are in an end position, namely the unactuated (currentless) end position two-channel, so with about twice the total flow cross section as before, permeable and shut off in the other end position each compound. They are placed between pilot fluid inlet and main spool valve piston and between main spool valve piston and pilot fluid drain, and move the main spool valve spool in the unactuated (ie, permeable) state to the relief position, respectively. To move the main spool valve piston after closing the pilot control valves in the opposite direction, due to the significantly longer time available for a much smaller amount of pilot fluid from which thus z. B. via apertures 21 the two main spool valve piston control surfaces can be supplied. Conversely, these orifices are connected to the pilot fluid inlet and outlet and the main spool valve piston in the same manner as the pilot spool valves.

Da in dieser Anordnung die erwünschten kleinen Vorsteuerfluidströme in die entgegengesetzte Richtung fließen wie bisher die Leckage am Haupt-Schieberventilkolben, bietet sich ein entsprechender Aufbau des Haupt-Schieberventilkolbens umgekehrt zur Darstellung in 1 an.Since in this arrangement the desired small Vorsteuerfluidströme flow in the opposite direction as before the leakage at the main spool valve piston, a corresponding structure of the main spool valve piston offers the opposite of the representation in 1 at.

Der Vorteil dieser Ausführung mit je einem Vorsteuer- Wegeventil je Haupt-Schieberventilkolben-Steuerfläche besteht vor allem darin, daß bei Fehlfunktion eines Vorsteuer- Wegeventils kein (insbesondere kein dauerhafter) nennenswerter Vorsteuerfluidverbrauch auftritt. The advantage of this design, each with a pilot control valve per main spool valve piston control surface is mainly that in case of malfunction of a pilot control valve no (especially no permanent) appreciable pilot fluid consumption occurs.

Da hier zur Vermeidung der vorzeitigen Beendigung des Entlastungsvorgangs aufgrund der Blendenströmung ausreichend lange Vorsteuerfluid zur Verfügung stehen muß, ist es naheliegend, eine Gruppe 22 von Rückschlagventilen entsprechend Patentanspruch 3 einzusetzen, mit der bei vorhandenem Restdruck am Entlastungsanschluß dieser Restdruck an die Vorsteuerventile weitergeleitet wird, auch wenn die reguläre Vorsteuerfluidversorgung nicht zur Verfügung steht.Since, in order to avoid the premature termination of the discharge process due to the diaphragm flow sufficiently long pilot fluid must be available, it is obvious, a group 22 use of check valves according to claim 3, with the existing residual pressure at the discharge port of this residual pressure is forwarded to the pilot valves, even if the regular pilot fluid supply is not available.

Bei einer Ausführung der Einrichtung mit zusätzlichem Absperren des Zulaufs ist der Hydraulikschaltplan bzgl. der Vorsteuerventilgruppen zu erweitern analog zu einer Erweiterung von 2 auf 4; oder der Aufbau des Haupt-Schieberventilkolbenbereichs wäre zu erweitern von einer zu 1 umgekehrten Anordnung auf eine Umkehrung der Schieberventilkolbenstruktur zu 6, auf die hier nicht näher eingegangen wird.In one embodiment of the device with additional shut-off of the inlet of the hydraulic circuit diagram with respect. The pilot valve groups to expand analogous to an extension of 2 on 4 ; or the structure of the main spool valve piston area would be to expand from one to 1 reverse arrangement to an inversion of the spool valve piston structure 6 , which will not be discussed here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2074488 B1 [0003]
DE 102005040039 A1 [0008, 0023]

Claims

Valve arrangement for controlled pressure relief of fluid-filled lines under increased safety requirements, characterized by a drain valve group formed from three essentially identical valve units, which is connected in a 2-by-3-logic system and which reliably opens the fluid discharge overall, both during regular operation and when one valve unit fails, further characterized by the design of the main valves as slide valves, further characterized by the design of the main valves as hydraulically piloted valves, further characterized by the activation of the main valves by a pilot valve per main valve, further characterized by a subdivision into three slide valve housings connected to one another and to a connection housing, in particular when the valve bodies are rotated in the same direction through 90 °, which thus form a rectangular arrangement together with the connection housing; alternatively at 60 ° or another angle between 0 ° and 120 ° rotated against each other arranged slide valve housings.

Valve arrangement according to claim 1, characterized by an orientation and configuration of the slide valve piston and / or the slide valve housing such that when the pilot lines are closed or generally in the absence of other acting on the slide valve piston actuation forces triggering factors, the existing leakage moves the slide valve piston in a position that of that in the unloaded state of the overall arrangement (ie in particular the shutdown position of the actuator of a turbine), in particular by play between the slide valve piston and slide valve housing and / or additional permeabilities directed in the same direction to the aforementioned leakage fluid flows, in particular z. As nozzles between a pilot port and the drain and the other pilot port and the line to the actuator, alternatively the inlet.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 2, and generally valve assembly for controlled pressure relief of fluid-filled lines under increased safety requirements with hydraulic pilot control, characterized by a directional flow resistance, which favors a fluid flow from the line leading to the actuator or from the main inlet to the common pilot fluid supply line, executed in the form a group of two or more parallel connected groups of two or more check valves in series.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 3, characterized by a position monitoring of the slide valve piston, in particular each end positions in one or more than one per end position, in particular in 2 of 3 logic per end position and / or with different switching distances in the axial direction for early and reliable detection of deposits.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 4, characterized by a one- or two-sided single or multiple, possibly also executed in 2 out of 3 logic position monitoring the pilot valves.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 5, characterized by a pressure monitoring of the pilot control lines in single or multiple form per pilot line.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 6, characterized by an additional device for complete or almost complete suppression of the afterflow of working fluid in the discharge case, in particular by means of a 2/2-way valve in the inlet per drain valve unit, in particular z. B. either electromagnetically directly actuated, hydraulically piloted by a separate pilot valve, or hydraulically piloted by the pilot valve of the respective associated drain valve unit.

Valve arrangement according to claim 7, characterized by a drain valve group designed in addition to the in FIG. 2 of 3-logic also in 2 from 3-logic designed inlet valve group.

Valve arrangement according to one of the claims 7 to 8, characterized by the common pilot control of each one valve unit for inlet and outlet.

Valve arrangement according to claim 7, characterized by the summary of each one inlet and outlet valve unit to a single slide valve, which is both with respect. Fluid inlet and drain a 2 of 3 logic maps.

Valve arrangement according to claim 10, characterized by a 2 of 3 logic only with respect to the Fludiablaufs, while the spool valve piston separate the fluid inlet in parallel only partially for themselves or connect to the line to Abstellorgan.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 11, however, characterized in that in the supply and / or discharge valve group instead of the 2 of 3 logic is a principle comparable logic with higher selection rank, such. B. 3 off 5, 4 of 7 o. The like., With a correspondingly larger number of valve groups and possibly main valve control areas or edges.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 12, characterized by a direct actuation of the main valves, in particular electromagnetically, instead of a hydraulic pilot control.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 13, characterized by the constant unilateral admission of some or all slide valve piston with a force, in particular z. B. by means of spring or fluid pressure.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 14, characterized by a reduction of the effective pilot control surfaces of some or all spool valve piston and thus reducing the effective control oil volumes, in particular to increase the switching speed, in particular by the execution of the spool valve piston with an additional, to about the maximum spool valve piston stroke of offset previous end of the slide valve piston and in a matching housing or housing cover bore running piston skirt surface with a smaller diameter and with a low-flow connection between the already existing slide valve piston end face (with the full diameter) and the new slide valve piston end face with the smaller Diameter of the aforementioned additional piston skirt surface, in particular with execution of the low-flow connection as a coaxial through-hole through the entire ski eberventilkolben.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 15 with the exception of the claims 2 and 13, However, characterized by a plurality, in particular two pilot valves per slide valve piston, of which one is two-channel connected to one of the two valve spool valve end faces; which are further connected to the precursor fluid inlet and outlet, respectively, to move the spool valve piston together into the unloaded position together in the unactuated state, and shut off both spool valve piston end surfaces from the pilot fluid supply and drain when actuated, further characterized by a construction of the spool valve pistons and the associated permeabilities and / or additional permeabilities, in particular, orifices, inversely to the manner described in claim 2, so that the permeabilities, taken in their own right, would lead to movement of the spool valve piston against the unloading position, Further characterized by the assurance of the pilot fluid supply in the absence of external Vorsteuerfluidzufluß, in particular by a connection with directional flow resistance between the line leading to the actuator and the pilot fluid supply line according to claim 3.

Valve assembly for controlled pressure relief fluid-filled lines under increased safety requirements, otherwise partially or completely different than the features mentioned in the previous claims, but has one or more hydraulically or pneumatically piloted slide valve piston, characterized by the execution of the or the slide valve piston in the in claim 15 described way.