DE1184579B

DE1184579B - Check valve, especially for steam extraction lines

Info

Publication number: DE1184579B
Application number: DEB56958A
Authority: DE
Inventors: George Dyson
Original assignee: J Blakeborough and Sons Ltd
Current assignee: J Blakeborough and Sons Ltd
Priority date: 1959-03-06
Filing date: 1960-03-07
Publication date: 1964-12-31

Description

Rückschlagventil, insbesondere für Dampfentnahmeleitungen Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für Leitungen, insbesondere Dampfentnahmeleitungen, dessen unter dem Einfluß des hindurchströmenden Mediums frei öffnender und schließender Ventilkörper auf der Abströmseite durch eine Führungsspindel starr mit einem den Rückschlag dämpfenden Kolben verbunden ist, der in einem im Ventilgehäuse angeordneten, vom gedrosselten Strömungsmedium als Dämpfmittel beaufschlagten Zylinder gleitet, und dessen Ventilkörper zusätzlich durch ein druckmittelbnaufschlagtes Schließgetriebe in Schließrichtung bewegbar ist.Check valve, especially for steam extraction lines The invention relates to a check valve for lines, especially steam extraction lines, whose valve body, which opens and closes freely under the influence of the medium flowing through, is rigidly connected on the outflow side by a guide spindle to a non-return damping piston which is arranged in a valve housing , cylinder acted upon as damping means by the throttled flow medium slides, and the valve body of which is additionally movable in the closing direction by means of a closing mechanism that is acted upon by pressure medium.

Bei derartigen Rückschlagventilen besteht die Gefahr, daß sie, wenn sie zu lange offen stehen, in dieser Stellung verkleben, so daß bei einem plötzlichen Rückströmen die Schließbewegung nur mit Verzögerung erfolgt, was in der mit dem Ventil ausgerüsteten Anlage schwere Schäden hervorrufen kann. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Gefahr zu beseitigen, und bedient sich dabei der in an sich bekannter Weise durch einen gewissen Vorlauf des Antriebes gegenüber dem Verschlußstück erzeugten Wucht des Antriebes.With such check valves there is a risk that they, if they stand open too long, stick in this position, so that with a sudden Backflow the closing movement only takes place with a delay, which is the case with the Valve-equipped system can cause severe damage. The invention has has set itself the task of eliminating this danger, and makes use of the in a manner known per se by a certain advance of the drive opposite the locking piece generated force of the drive.

Insgesamt erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß zwischen dem die Stellkraft abgebenden Teil des in an sich bekannter Weise durch ein Fremddruckmittel beaufschlagten Schließgetriebes und der Spindel des in Öffnungsstellung befindlichen Ventilkörpers mit Dämpfungskolben ein Abstand vorgesehen ist.Overall, the problem is solved in that between the part that emits the actuating force in a manner known per se by an external pressure medium acted upon closing gear and the spindle of the in the open position Valve body with damping piston a distance is provided.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung des Rückschlagventils nach der Erfindung, und zwar zeigt F i g. 1 das Ventil im senkrechten Längsschnitt in der Öffnungsstellung des Ventilkörpers und F i g. 2 eine abgeänderte Ausführung des zugeordneten Schließgetriebes in größerem Maßstab.The drawing shows an example of the design of the check valve according to the invention, namely FIG. 1 the valve in a vertical longitudinal section in the open position of the valve body and F i g. 2 a modified version of the associated locking mechanism on a larger scale.

Das Ventil nach F i g. 1 soll als Rückschlagventil für die Entnahmeleitung einer Dampfturbine verwendet werden. In dem Ventilgehäuse 10 herkömmlicher Ausführung befinden sich der Ventilkörper 12 und sein Sitz 14, der in den ringförmigen Gehäusesteg 16 eingelassen ist. Der Ventilkörper hat einen eigenen Sitzring 18, der auf einer ringförmigen Schneide 20 des Ventilsitzes 14 abdichtet, und sitzt an einer Ventilspindel 22, die in Lagern 24 und 26 verschiebbar ist. Oben trägt die Ventilspindel 22 einen als Stoßdämpfer wirkenden Kolben 28, der in einem Zylinder 30 gleitet. Solche Dämpfungskolben zur Verhinderung einer übermäßig schnellen Bewegung des Ventilkörp= sind an sich bekannt. Sie werden dadurch wirksam, daß beim Anheben oder Senken des Ventilkörpers Leckdampf von der einen auf die andere Seite des Kolbens strömt, wobei der Dampf gewöhnlich an der Gleitfläche durchtritt. Im vorliegenden Fall hat der Dämpfungskolben jedoch eine mittlere Bohrung 32, mit der er auf dem oberen Ende der Ventilspindel 22 sitzt, die ihrerseits am oberen Ende eine Axialbohrung 34 mit radialen Durchlässen 36 und 38 vor und hinter dem Kolben aufweist. Die Durchlässe 36 befinden sich in einer Überwurfmutter, die mit ihrem unteren Ende einen Anschlag für den Dämpfungskolben 28 bildet, während sich die Durchlässe 38 in der Ventilspindel 22 befinden und von dem Dämpfungskolben 28 in seiner angehobenen Stellung freigelegt sind. In der Bohrung 34 der Ventilspindel sitzt ein Stift e mit einem I-ülfskolben 42, der normalerweise die Durchlässe 38 schließt und von einer Druckfeder 44 in der Schließstellung gehalten wird. Mit seinem oberen, abgesetzten Ende durchragt der Stift 40 die überwurfmutter.The valve according to FIG. 1 is intended to be used as a check valve for the extraction line of a steam turbine. The valve body 12 and its seat 14, which is let into the annular housing web 16 , are located in the valve housing 10 of conventional design. The valve body has its own seat ring 18, which seals on an annular cutting edge 20 of the valve seat 14, and sits on a valve spindle 22 which is displaceable in bearings 24 and 26. At the top, the valve spindle 22 carries a piston 28 which acts as a shock absorber and slides in a cylinder 30. Such damping pistons for preventing excessively rapid movement of the valve body = are known per se. They are effective in that when the valve body is raised or lowered, leakage steam flows from one side to the other of the piston, the steam usually passing through the sliding surface. In the present case, however, the damping piston has a central bore 32 with which it sits on the upper end of the valve spindle 22, which in turn has an axial bore 34 at the upper end with radial passages 36 and 38 in front of and behind the piston. The passages 36 are located in a union nut whose lower end forms a stop for the damping piston 28 , while the passages 38 are located in the valve spindle 22 and are exposed by the damping piston 28 in its raised position. In the bore 34 of the valve spindle sits a pin e with an I-oil piston 42 which normally closes the passages 38 and is held in the closed position by a compression spring 44. With its upper, remote end of the pin 40 protrudes through the union nut.

'Das Ventil ist ferner mit einem Betätigungszylinder 50 versehen, der auf dem Gehäusedeckel sitzt, einen Schließkolben 52 enthält und mit dem unteren Ende auf einer Führungsbüchse 54 sitzt, die mit einem rohrförmigen Ansatz in den ockel .des Ventilgehäuses ragt und eine -'Bsiwung 56 aufweist, in der eine Stange 58 gelagert ist. Die Stange 58 erstreckt sich vom Schließkolben 52' aus nach unten in den Deckel des Ventilgehäuses, ist jedoch mit dem Schließkolben 52 nicht fest verbunden. Die Führungsbüchse 54 ist mit radialen Kanälen 60 versehen und weist überdies senkrechte Durchlässe 62 auf, die in den Zylinder 50 münden. Die Unterseite des Schließkolbens 52 steht daher über die Kanäle 60 und die Durchlässe 62 mit der Außenluft in Verbindung. Wird der Kolben 52 bei in der Öffnungsstellung befindlichem Ventilkörper 12 von oben her beaufschlagt, so drückt die Stange 58 den Stift 40 gegen den Druck der Feder 44 nach unten und verstellt dabei den Hilfskolben 42 so, daß er die unteren Durchlässe 38 der Ventilspindel freigibt. Ist dagegen der Schließkolben 52 nur vom äußeren Luftdruck belastet, so hält die Druckfeder 44 den Stift 40 in angehobener Stellung, in der die Stange 58 vom Druck des im Ventilgehäuse befindlichen Dampfes belastet und in ihrer angehobenen Stellung gehalten ist, in der sie auch den von oben her unbelasteten Schließkolben 52 in seiner angehobenen Stellung hält.The valve is also provided with an actuating cylinder 50 , which sits on the housing cover, contains a closing piston 52 and sits with the lower end on a guide bush 54 , which protrudes with a tubular extension into the ockel. Of the valve housing and a -'Bsiwung 56 has, in which a rod 58 is mounted. The rod 58 extends downward from the closing piston 52 ′ into the cover of the valve housing, but is not permanently connected to the closing piston 52. The guide bush 54 is provided with radial channels 60 and moreover has vertical passages 62 which open into the cylinder 50. The underside of the closing piston 52 is therefore in communication with the outside air via the channels 60 and the passages 62. If the piston 52 is acted upon from above when the valve body 12 is in the open position, the rod 58 pushes the pin 40 downward against the pressure of the spring 44 and displaces the auxiliary piston 42 so that it releases the lower passages 38 of the valve spindle. If, on the other hand, the closing piston 52 is only loaded by the external air pressure, the compression spring 44 holds the pin 40 in the raised position in which the rod 58 is loaded by the pressure of the steam in the valve housing and is held in its raised position, in which it is also the one of above unloaded closing piston 52 holds in its raised position.

Die Stange 58 ist in ihrer Länge so bemessen, daß nach ihrer Abwärtsbewegung durch den Schließkolben 52, wenn sichh `der Ventilkörper 12 in der Schließstellung befindet, ein kleines Spiel zwischen dem oberen Ende der Stange 58 und dem Schließkolben 52 verbleibt, tvöbei der letztere mit . seiner Unterfläche auf der Führungsbüchse 54 sitzt und ihre Durchlässe 62 verschließt, so daß die Druckluft für die Belastung des Schließkolbens nicht durch Leckverluste in die Außenluft abströmen kann. Zur Sicherstellung dieser Abdichtung ist die Führungsbüchse 54 an ihrer oberen Stirnfläche mit einer ringförmigen Sitzschneide 64 versehen, an die sich der Schließkolben 52 mit seiner Unterfläche anlegt. Die Stange 58 weist eine Labyrinthdichtung 66 auf, die , etwaige Dampfverluste an der 'Gleitfläche der' Stange in die Außenluft vermindert. Dabei ist die Führungsbüchse im Bereich ihrer Gleitfläc e noch mit einem radialen Durchlaß 68 des Gehäusedeckels versehen, der nach außen offen ist, so daß der durch ihre Gleitfläche etwa hindurchtretende Leckdampf nicht am oberen Ende des Gehäusedeckels in die Durchlässe 60 der Führungsbüchse kommt: Die Stange 58- weist an ihrem unteren Ende einen Kopf 70 auf, der mit einer kegeligen Fläche 72 an einem kegeligen Sitz 74 des Büchsenschaftes anliegt, wenn sich die Stange 58 in der angehobenen Stellung befindet, so daß das Eindringen von Leckdampf in die Gleitfläche der Führungsbüchse zusätzlich erschwert ist.The length of the rod 58 is so dimensioned that after its downward movement by the closing piston 52, when the valve body 12 is in the closed position, a small amount of play remains between the upper end of the rod 58 and the closing piston 52, including the latter . its lower surface is seated on the guide bush 54 and closes its passages 62 so that the compressed air for the loading of the closing piston cannot flow out into the outside air through leakage losses. To ensure this seal, the guide bush 54 is provided on its upper end face with an annular seat cutting edge 64 against which the closing piston 52 rests with its lower surface. The rod 58 has a labyrinth seal 66 which reduces any loss of steam to the outside air at the 'sliding surface of the' rod. The guide bush is provided with a radial passage 68 of the housing cover in the area of its sliding surface, which is open to the outside so that the leakage steam passing through its sliding surface does not get into the passages 60 of the guide bush at the upper end of the housing cover: the rod 58- has a head 70 at its lower end, which rests with a conical surface 72 on a conical seat 74 of the bushing shaft when the rod 58 is in the raised position, so that leakage steam also penetrates into the sliding surface of the guide bushing is difficult.

Der Betätigungszylinder 50 ist mit seinem oberen Ende an eine Druckmittelleitung 76 angeschlossen, die ein magnetgesteuertes Dreiwegeventi178 enthält. Dieses Magnetventil ist so ausgebildet, daß beim normalen Arbeiten die Druckluftleitung 76 des Be- tätigungszylinders 50 geschlossen und der Zylinder auch an seiner Zuführungsleitung mit der Außenluft verbunden ist. Der Betätigungsmagnet für das Magnetventil liegt in einem Steuerstromkreis, der ein vom Drehzahlregler der Turbine betätigtes Relais enthält. Wird das Relais durch den Drehzahlregler verstellt, so wird der Betätigungsmagnet erregt und schaltet die Druckluftleitung,16 auf den Betätigungszylinder, während gleichzeitig seine Verbindung mit der Außenluft über das Magnetventil 78 gesperrt wird. Zwischen dem Magnetventil 78 und dem Betätigungszylinder 50 ist ein mit Kühlrippen versehener Adapter 80 angeordnet, der die Wärmeübertragung vom Ventilgehäuse über den Betätigungszylinder auf das Magnetventil 78 und seine Betätigungseinrichtung vermindert.The upper end of the actuating cylinder 50 is connected to a pressure medium line 76 which contains a magnetically controlled three-way valve 178. This solenoid valve is formed so that during normal work, the compressed air line 76 closed the loading tätigungszylinders 50 and the cylinder is also connected to its feed line with the outside air. The actuating magnet for the solenoid valve is in a control circuit that contains a relay operated by the turbine speed controller. If the relay is adjusted by the speed controller, the actuating magnet is energized and switches the compressed air line 16 to the actuating cylinder, while at the same time its connection to the outside air is blocked via the solenoid valve 78. An adapter 80 provided with cooling fins is arranged between the solenoid valve 78 and the actuating cylinder 50 and reduces the heat transfer from the valve housing via the actuating cylinder to the solenoid valve 78 and its actuating device.

' Bei normalem. $etrieb des Rückschlagventils verhindert der Stoßdämpferkolben 28' eine rasche Bewegung des Ventiltellers 12, da der kolbenartige Kopf 42 des Stiftes 40 die Spindeldurchlässe 38 verschließt; wenn der Betätigungszylinder nicht beaufschlagt ist. Die Stange 58 wird dann durch den Dampfdruck im Innern des Gehäusedeckels in angehobener Stellung gehalten, wobei ihr Kopf 70 an der Sitzfläche 74 der Führungsbüchse abdichtet, so daß kein Leckdampf durch die Labyrinthdichtung 66 ausströmt. Sobald der Drehzahlregler der Turbine ein Steuersignal gibt, wird der Betätigungszylinder 50 von der Druckluftleiteng 76 beaufschlagt und drückt den Schließkolben 52 und die Stange 58 nach unten. Hierdurch wird unverzüglich auch der Stift 40 nach unten gedrückt; so daß er die Durchlässe 38 der Ventilspindel 22 freigibt: Hierdurch werden die Dampfräume unterhalb und oberhalb des Stoßdämpferkolbens 28 verbunden; so daß die Dämpfung vermindert oder völlig -aufgehoben wird. Sodann wird der Ventilkörper 12 mit der Ventilspindel 22 und dem Stoßdämpferkolben beim weiteren Niedergehen der Stange 58 nach unten gedrückt, bis der Ventilkörper 12 nahezu in die Schließstellung kommt. Kurz vor Erreichen dieser Stellung legt sich der Schließkolben 52 an den 'Sitz 64 der Führungsbüchse, so daß er sich nicht weiterbewegen kann. Der Ventilkörper wird dann durch den an der Auslaßseite des Ventilgehäuses herrschenden Dampfdruck vollständig geschlossen und verbleibt in dieser Schließstellung, bis der Magnet des Ventils 78 durch den Drehzahlregler der Turbine wieder abgeschaltet wird, so daß das Magnetventil 78 die Druckluftleitung 76 verschließt und den Betätigungszylinder 50 an seinem oberen Ende wieder* mit der Außenluft verbindet.'With normal. Operation of the check valve prevents the shock absorber piston 28 ′ from rapid movement of the valve disk 12, since the piston-like head 42 of the pin 40 closes the spindle passages 38; when the actuating cylinder is not pressurized. The rod 58 is then held in the raised position by the steam pressure inside the housing cover, its head 70 sealing against the seat surface 74 of the guide bushing so that no leakage steam flows out through the labyrinth seal 66. As soon as the speed controller gives the turbine a control signal, the actuating cylinder 50 is acted upon by the compressed air line 76 and presses the closing piston 52 and the rod 58 downwards. This immediately also pushes the pin 40 downwards; so that it clears the passages 38 of the valve spindle 22 : This connects the steam spaces below and above the shock absorber piston 28 ; so that the attenuation is reduced or completely canceled. Then the valve body 12 with the valve spindle 22 and the shock absorber piston is pressed downward as the rod 58 continues to descend until the valve body 12 almost comes into the closed position. Shortly before reaching this position, the closing piston 52 rests against the 'seat 64 of the guide bushing so that it cannot move any further. The valve body is then completely closed by the steam pressure prevailing on the outlet side of the valve housing and remains in this closed position until the solenoid of the valve 78 is switched off again by the speed controller of the turbine, so that the solenoid valve 78 closes the compressed air line 76 and the actuating cylinder 50 on its upper end again * connects with the outside air.

Der Druckluftverbrauch ist. sehr gering, da sowohl in der Öffnungsstellung als auch in der SchlieBütellung des Ventils die Leckverluste gering sind: ' An Stelle von Druckluft kann natürlich auch ein inertes Druckgas wie Stickstoff od. dgl. für die Betätigung verwendet werden.The compressed air consumption is. very low because both the open position and in the SchlieBütellung of the valve the leakage losses are low: 'In place of compressed air, of course, a compressed inert gas such as nitrogen or the like can be used for actuation...

Ein in dieser Weise ausgebildetes Rückschlagventil zeichnet sich vornehmlich durch schnelles Schließen beim Wirksamwerden der Hilfsbetätigung aus. Natürlich kann das Ventil statt für Entnahmeleitungen von Dampfturbinen auch für andere Zwecke verwendet werden, bei denen es auf ein schnelles Schließen durch Hilfsbetätigung zur Verhinderung des Rück- flusses in den Leitungen ankommt.A check valve designed in this way is primarily characterized by rapid closing when the auxiliary actuation takes effect. Of course, the valve can be used instead of sample lines of steam turbines for other purposes, which are to flow fast closing by manual override to prevent the return arrives in the lines.

Wenn das Ventil bei Unterdruck in den Leitungen arbeiten muß, empfiehlt es sich, die nach F i g. 2 geänderte Ausführung des Schließgetriebes zu verwenden. Das obere Ende des Gehäusedeckels ist hier mit 90, die darin verschiebbare Stange mit 92 bezeichnet. Die unterhalb dieser Teile befindliche Ausrüstung entspricht der in F i g. 1 behandelten Ausführung. Auf dem Gehäusedeckel 90 sitzt der Betätigungszylinder 94, in dem ein Schließkolben 96 verschiebbar ist. Der Betätigungszylinder ist mit einem nicht dargestellten magnetgesteuerten Zuführungsventil versehen, das dem Magnetventil 78 für die Steuerung der Druckluftzufuhr zum oberen Ende des Zylinders 94 ähnlich ist. Der Betätigungszylinder sitzt hier gleichfalls auf einer Führungsbüchse 98, die mit radialen Kanäle 100 und mit senkrechten Durchlässen 102 versehen und der Führungsbüchse 54 nach F i g. 1 ähnlich ist. Die Stange 92 kann wie in F i g. 1 in der Führungsbüchse mit einer Labyrinthdichtung gleiten und an ihrem unteren Ende einen Kopf 70 aufweisen. Da im Ventilgehäuse Unterdruck herrscht, kann die Stange 92 nicht durch den Leitungsdruck in der angehobenen Stellung gehalten werden. Zwischen dem Schließkolben 96 und der Führungsbüchse 98 ist daher eine Druckfeder 104 angeordnet, und die Stange 92 ist mit dem Schließkolben 96 fest verbunden. Die Druckfeder 104 braucht nur schwach zu sein, da sie nur das Gewicht der beweglichen Teile auszugleichen und die Reibung zu überwinden braucht, so daß sie dem Beaufschlagungsdruck bei einer Betätigung der Einrichtung keinen wesentlichen Gegendruck entgegensetzt. Die Druckfeder 104 ist dabei an einer Hülse 106 gehalten, die beim Niedergehen des Schließkolbens 96 einen Anschlag bildet. Der Schließkolben ist hier mit einem Dichtungsring 108 versehen.If the valve has to work with negative pressure in the lines, it is advisable to use the one shown in FIG. 2 modified version of the locking mechanism to be used. The upper end of the housing cover is denoted by 90 here, and the rod that can be displaced therein is denoted by 92. The equipment below these parts corresponds to that in FIG. 1 treated execution. The actuating cylinder 94, in which a closing piston 96 can be displaced, is seated on the housing cover 90. The actuating cylinder is provided with a solenoid controlled supply valve, not shown, which is similar to the solenoid valve 78 for controlling the supply of compressed air to the top of the cylinder 94. The actuating cylinder is also seated here on a guide bushing 98, which is provided with radial channels 100 and with vertical passages 102 and the guide bushing 54 according to FIG. 1 is similar. The rod 92 can as in FIG. 1 slide in the guide bush with a labyrinth seal and have a head 70 at its lower end. Since there is negative pressure in the valve housing, the rod 92 cannot be held in the raised position by the line pressure. A compression spring 104 is therefore arranged between the closing piston 96 and the guide bushing 98, and the rod 92 is firmly connected to the closing piston 96. The compression spring 104 need only be weak, since it only needs to compensate for the weight of the moving parts and to overcome the friction so that it does not oppose any substantial counter-pressure when the device is actuated. The compression spring 104 is held on a sleeve 106 which forms a stop when the closing piston 96 descends. The closing piston is provided with a sealing ring 108 here.

Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der Ausführung nach F i g. 1, nur sind hier die Stange und der Betätigungskolben von der Druckfeder 104 statt vom Dampfdruck des Ventilgehäuses in ihrer angehobenen Stellung gehalten.The mode of operation is the same as in the embodiment according to FIG. 1, only here the rod and the actuating piston are held in their raised position by the compression spring 104 instead of the steam pressure of the valve housing.

Claims

Claims: 1. Non-return valve for lines, in particular steam extraction lines, whose valve body, which opens and closes freely under the influence of the medium flowing through, is rigidly connected on the outflow side through its guide spindle to a non-return damping piston, which is located in a valve housing and is throttled by the flow medium as The cylinder acted upon by damping means slides, and the valve body of which can also be moved in the closing direction by a closing mechanism acted upon by pressure medium, characterized in that between the part (58 or 92) of the closing mechanism (50, 52 or 94, 96) and the spindle (22) of the valve body (12) in the open position with the damping piston (28) is provided at a distance.

2. Check valve according to claim 1, characterized in that the spaces on both sides of the damping piston (28) are separated by a control member (40, 42) which is separated from the part of the closing gear (52, 58) which transmits the actuating force before the start of the closing stroke Valve spindle (22) is moved into the open position.

3. Check valve according to claim 2, characterized in that the control member (40, 42) of the damping piston (28) consists of a spring-loaded auxiliary piston (42) guided in an axial bore (34) of the valve spindle (22), which is guided by the closing gear (52, 58) is moved into the open position before it hits the valve spindle (22).

4. Check valve according to one of the preceding claims, characterized in that the external pressure medium line of the closing gear (52, 58) is remotely controlled in a manner known per se by a solenoid valve (78) which is triggered by an operating variable responsive to changes in the flow medium. Considered publications: German Patent Nos. 553 442, 880 987, 881136, 931555, 941039; German Auslegeschriften Nos. 1131073, 1038 356, 1045 754, 1049 654; Patent No. 17,304 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation Zone of Germany; Austrian Patent No. 192 704; Swiss Patent No. 86 616; U.S. Patent Nos. 2,649,996, 2,830,785.