DE102013003976B4 - Vorrichtung zum Betätigen eines Schnellschlussventils - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Betätigen eines Schnellschlussventils, umfassend die folgenden Merkmale beziehungsweise Bauteile: 1.1 eine Anzahl von Zweiwege-Schieberventilen, 1.2 eine gleichgroße Anzahl von Federn zum Vorspannen der Ventilkolben in eine nicht-aktivierte Position, 1.3 eine gleichgroße Anzahl von zylindrischen Führungen zum Führen der Ventilkolben, 1.4 jedem Zweiwege-Schieberventil ist ein Schaltmagnet zugeordnet, 1.5 an jedes Ventil sind zwei Wege und ein Bypass eines hydraulischen Leitungssystems angeschlossen, 1.6 das Leitungssystem weist einen Einlass und einen Auslass für ein hydraulisches Medium auf, das bei geöffnetem Schnellschlussventil unter Druck steht, 1.7 die Ventilkolben sind bezüglich ihrer geometrischen Gestaltung miteinander identisch, 1.8 die zylindrischen Führungen sind jeweils in einzelnen Gehäusen oder in einem Gesamtgehäuse angeordnet, 1.9 je ein Ventil ist in einem eigenen Ventilblock angeordnet, oder es sind alle Ventile in einem Gesamt-Ventilblock angeordnet; 1.10 das hydraulische Leitungssystem befindet sich in einem eigenen Hydraulikblock (20); 1.11 die Einzel-Ventilblöcke beziehungsweise der Gesamt-Ventilblock sind unmittelbar und berührend an den Hydraulik-Ventilblock angeschlossen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Schnellschlussventils. Solche Vorrichtungen werden beispielsweise bei Gas- und Dampfturbinen angewandt. Sie dienen einem zuverlässigen Schutz für jegliche Art von Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise für Turbomaschinen. Bei Gas- und Dampfturbinen sind sie unverzichtbar. Hierbei ist es notwendig, eine Überdrehzahl zuverlässig zu erkennen, und als Reaktion hierauf ein Schnellschlussventil sofort in die Schließposition zu verbringen. Weiterhin ist es wichtig, Fehlauslösungen zu vermeiden. Diese können zu ungewollten Stillständen führen. Damit wird die Schutzfunktion nicht mehr zuverlässig erreicht.
• Es sind zahlreiche Vorrichtungen der genannten Art bekannt. Siehe EP 2 074 488 B1 . Die dort beschriebene Vorrichtung umfasst drei Ventilzylinder mit Ventilkolben, drei elektrische Magnetstellantriebe zum Bewegen der Ventilkolben entgegen der Vorspannung von Federn, drei getrennte Wege, die zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung verlaufen. Dabei sind die Ventilzylinder, die Ventilkolben und die Federn in einem einzigen Ventilblock enthalten. Die Wege befinden sich im Inneren des Ventilblocks. Jeder Weg kreuzt die drei Ventilzylinder.
• Ein Nachteil dieser vorbekannten Ausführungsform besteht darin, dass die Ventilkolben unterschiedliche Abmessungen haben. So sind die wirksamen Teile eines ersten Ventilkolbens, d. h. jene Teile, die einen Mediumdurchgang absperren oder freigeben, anders gestaltet, als die wirksamen Teile eines zweiten oder eines dritten Ventilkolbens. Dies macht die Herstellung und die Ersatzteilhaltung aufwendig und damit teuer.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zu verbessern. Sie soll einfacher im Aufbau, noch zuverlässiger im Betrieb und billiger in der Herstellung sein.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Im Gegensatz zu der erstgenannten Druckschrift umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung nur zwei Wege pro Ventilzylinder. Die Wege sind nicht interne Wege eines einzigen Ventilblocks.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die zylindrischen Führungen sowie die darin enthaltenen Kolbeneinrichtungen ebenfalls in einem eigenen Gehäuse anzuordnen, gegebenenfalls auch gemeinsam in einem Gesamtgehäuse. Jedoch sind die Wege des hydraulischen Mediums außerhalb des einzelnen Gehäuses oder des Gesamtgehäuses angeordnet. Es wird somit bewusst auf das Anordnen der zylindrischen Führungen, der Kolbeneinrichtungen sowie der Mediumwege in einem einzigen Block verzichtet.
• Der große Vorteil, der sich hieraus ergibt, besteht darin, dass sämtliche Kolbeneinrichtungen völlig identisch ausgeführt werden können. Sie haben absolut dieselbe Gestalt und dieselben Abmessungen. Dies betrifft somit auch die wirksamen Teile der einzelnen Kolbeneinrichtung.
• Die Mediumwege befinden sich außerhalb des Einzelgehäuses. Sie können in einem zweiten Gehäuse angeordnet sein, beispielsweise in Gestalt von Bohrungen in dem zweiten Gehäuse. Es können aber auch Leitungen zum Herstellen einer leitenden Verbindung zwischen dem Einzelgehäuse beziehungsweise Gesamtgehäuse mit den Kolbeneinrichtungen und dem zweiten Gehäuse vorgesehen werden.
• Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
• 1 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung mit Schnellschlussventil und Dampfturbine.
• 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Würfelanordnung.
• 3 ist eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in paralleler Anordnung.
• 4 und 5 sind perspektivische Darstellungen einer Vorrichtung.
• Das in 1 gezeigte Schaltbild zeigt im Einzelnen folgendes:
  Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst drei Zweiwege-Schieberventile 1, 2, 3. Jedes Schieberventil umfasst in bekannter Weise einen Ventilzylinder und einen in diesem verschiebbaren Ventilkolben.
• Jedem Ventilkolben ist eine Feder 4, 5, 6 zugeordnet. Die Federn halten im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ventilkolben in Offenstellung. Siehe die Pfeile, die jeweils paarweise angeordnet sind und die Ölwege durch die Ventile veranschaulichen.
• Die Figur zeigt ferner drei Schaltmagnete (Magnetstellantriebe) 7, 8, 9. Jeweils ein Schaltmagnet ist einem Ventil zugeordnet.
• Die Anlage umfasst ein Schnellschlussventil 10. Dieses ist zwischen die erfindungsgemäße Vorrichtung und eine Dampfturbine 11 geschaltet.
• Dem Schnellschlussventil 10 ist ein hydraulischer Aktuator 12 zugeordnet. Dieser umfasst eine Kolben-Zylinder-Einheit sowie eine Schließfeder 12.1.
• Zwischen dem Schnellschlussventil 10 und der Turbine 11 ist ein Regelventil 13 geschaltet. Ein Turbinen-Regelsystem 14 ist schematisch dargestellt.
• Die Anlage umfasst ein hydraulisches Leitungssystem 20, das eine Flüssigkeit enthält, im vorliegenden Falle Öl. Es umfasst im Einzelnen die folgenden Bauteile: Einen Öl-Vorratsbehälter 21 mit einem Einlass 22 zum Entnehmen von Öl mit der Hydraulikpumpe 25 aus dem Vorratsbehälter 21 und einen Auslass 23 zum Rückführen von Öl in den Vorratsbehälter 21 und eine einstellbare Drossel 24.
• Bei der dargestellten Ausführungsform sind die drei Ventile 1, 2, 3 in Offenstellung. Die Ventile sind drei 4/2-Wege-Schieberventile. Jeweils ein Schaltmagnet betätigt die Ventile. Die drei Schieberventile sind in Reihe geschaltet. Eine Absteuerung des Schnellschlussventils 10 erfolgt erst bei Abschaltung von mindestens zwei Schaltmagneten. Der Absteuerquerschnitt der Ventile ist im Verhältnis zum Öffnungsquerschnitt der Drossel 24 derart gewählt, dass die Zuflussmenge über die Drossel 24 das Schließverhalten des Aktuators 12 nicht wesentlich beeinflusst. Dies bedeutet, bei der hydraulischen Absteuerung des Schnellschlussventiles eine 2-von-3-Auswahl.
• Bei der schematisch dargestellten Anordnung gemäß 2 ist das hydraulische Leitungssystem 20 als zentral angeordneter Hydraulikblock dargestellt, umgeben von den drei Ventilen 1, 2 und 3. Jedem Ventil ist eine Feder sowie ein Schaltmagnet zugeordnet, so wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
• Bei der Konfiguration gemäß 3 sind die drei Schieberventile 1, 2 und 3 – wiederum zusammen mit den Federn, aber ohne die Schaltmagneten 7, 8 und 9 – parallel nebeneinander angeordnet, somit in einer Reihe. An alle drei Schieberventile 1, 2 und 3 ist wiederum das hydraulische Leitungssystem 20 angeschlossen. Die Verrohrungsoptionen V1, V2, V3 sind durch Verbindungslinien veranschaulicht. Man erkennt deutlich die Einfachheit der notwendigen Verrohrungsverbindungen, die in den Hydraulikblöcken umbesetzt sind – siehe 2, 4 und 5.
• Die in den 4 und 5 gezeigte Vorrichtung umfasst wiederum die drei Schieberventile 1, 2, 3 mit den Schaltmagneten 7, 8, 9. Den Schieberventilen ist – hier nicht erkennbar – jeweils eine Feder zugeordnet. Jeder Ventilschieber samt Zubehör befindet sich in einem eigenen jeweils baugleichen Gehäuse. Die drei Ventilschieber könnten aber auch in einem einzigen Gesamtgehäuse angeordnet sein.
• Das hydraulische Leitungssystem 20 ist in einem eigenen Block oder Gehäuse 20 angeordnet. Dabei sind die drei Einzelgehäuse und das Gehäuse des hydraulischen Leitungssystems 20 unmittelbar und berührend aneinander angeschlossen. Es gibt somit zwischen den Gehäusen der Ventilschieber 1, 2, 3 und dem Gehäuse des hydraulischen Leitungssystems 20 keinen Spalt, so dass Leitungen zwischen diesen beiden nicht freiliegen beziehungsweise keine Leitungen notwendig sind.
• Bezugszeichenliste

1

Zweiwege-Schieberventil

2

Zweiwege-Schieberventil

3

Zweiwege-Schieberventil

4

Feder

5

Feder

6

Feder

7

Schaltmagnet

8

Schaltmagnet

9

Schaltmagnet

10

Schnellschlussventil

11

Turbine

12

Aktuator

12.1

Schließfeder

13

Regelventil

14

Turbinen-Regelsystem

20

Hydraulisches Leitungssystem

21

Öl-Vorratsbehälter

22

Einlass

23

Auslass

24

Drossel

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Betätigen eines Schnellschlussventils, umfassend die folgenden Merkmale beziehungsweise Bauteile: 1.1 eine Anzahl von Zweiwege-Schieberventilen, 1.2 eine gleichgroße Anzahl von Federn zum Vorspannen der Ventilkolben in eine nicht-aktivierte Position, 1.3 eine gleichgroße Anzahl von zylindrischen Führungen zum Führen der Ventilkolben, 1.4 jedem Zweiwege-Schieberventil ist ein Schaltmagnet zugeordnet, 1.5 an jedes Ventil sind zwei Wege und ein Bypass eines hydraulischen Leitungssystems angeschlossen, 1.6 das Leitungssystem weist einen Einlass und einen Auslass für ein hydraulisches Medium auf, das bei geöffnetem Schnellschlussventil unter Druck steht, 1.7 die Ventilkolben sind bezüglich ihrer geometrischen Gestaltung miteinander identisch, 1.8 die zylindrischen Führungen sind jeweils in einzelnen Gehäusen oder in einem Gesamtgehäuse angeordnet, 1.9 je ein Ventil ist in einem eigenen Ventilblock angeordnet, oder es sind alle Ventile in einem Gesamt-Ventilblock angeordnet; 1.10 das hydraulische Leitungssystem befindet sich in einem eigenen Hydraulikblock (20); 1.11 die Einzel-Ventilblöcke beziehungsweise der Gesamt-Ventilblock sind unmittelbar und berührend an den Hydraulik-Ventilblock angeschlossen.

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