DE2533519A1

DE2533519A1 - Mehrzweckventil

Info

Publication number: DE2533519A1
Application number: DE19752533519
Authority: DE
Inventors: Veit Dipl Ing Lehmann
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1975-07-26
Filing date: 1975-07-26
Publication date: 1977-03-31

Description

BBC

BROWN, BOVERI & ClE ■ AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 594/75 Mannheim, den 17. Juli 1975

ZFE/P1-¥g/Bt

Hehr zweckvent il

Die Erfindung betrifft ein Mehrzweckventil, insbesondere für Dampfturbinen, mit mindestens einem Einström- und Abströmraum für das durchströmende Medium sowie wenigstens je einem, ein gemeinsames Gehäuse aufweisenden Schnellschluß- und Regelventil, deren Ventilkörper koaxial zueinander angeordnet und durch Stößel unabhängig voneinander auf einen gemeinsamen Ventilsitz oder auf entsprechend zugeordnete getrennte Ventilsitze einwirken.

Zwischen Druckerzeugern und Druckverbrauchern, z.B. zwischen Dampfkesseln und Dampfturbinen, sind oft kombinierte Schnellschluß- und Regelventile eingebaut. Mit dem Regelventil wird di der Turbine zuströmende Dampfmenge geregelt, während das Schnellschlußventil zur raschen Trennung der Turbine vom Dampfkessel dient, wenn dies aus betrieblichen Gründen erforderlich sein sollte (CH-PS 303 774). Nun sind in den Anlageteilen zwischen Schnellschlußventil und Turbine oft erhebliche Dampfmengen gespeichert, die trotz schnellen Schließens der Regel- und Schnellschlußventile über die Turbine abströmen. Es ist oft wünschenswert, den Durchgang dieser Dampfmenge durch die Turbine zu verhindern. In solchen Fällen kann an die Verbindung zwischen Schnellschlußventil und Turbine ein Aus-

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blaseventil angeschlossen werden, das im Falle des Schnellschlusses geöffnet wird und den in den abgeschalteten Anlageteilen noch enthaltenen Dampf von der Turbine fernhält und zu einem Kondensator abführt. Da dieses Ausblaseventil den Dampfkondensator während des Turbinenbetriebes vom System dicht abtrennen muß, erfordert es, insbesondere bei hohen Dampftemperaturen und/oder Dampfdrücken, einen erheblichen Aufwand. Die Kosten für dieses Ausblaseventil liegen nämlich in einer Größenordnung, die derjenigen für das Schnellschluß- und Regelventil entspricht. Bedingt wird dies durch die Kosten für das Ventilgehäuse, zu dessen Herstellung hochwertige und daher teuere Werkstoffe, wie z.B. Stahlguß, verwendet werden müssen. Auf der anderen Seite wird dieses Ausblaseventil während der Lebensdauer der Turbine nicht sehr häufig benutzt, es ist deshalb besonders wichtig seinen Bauaufwand einschließlich des Bauaufwandes für die Betätigungsvorrichtungen möglichst klein zu halten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Mehrzweckventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es bei einfachem Aufbau und geringem zusätzlichen Aufwand im Falle des Schnellschlusses auch für die Abfuhr der in den abgesperrten Anlageteilen vorhandenen Mengen von Arbeitsmedium bzw. Dampf einsetzbar ist. Darüber hinaus soll das Ventil betriebssicher und den Jeweiligen betrieblichen Anforderungen gewachsen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse ein an den Abströmraum angeschlossenes Ausblaseventil vorgesehen ist, dessen Ventilkörper mit dem Ventilkörper für den Schnellschluß zu einem Wechselventil derart gekuppelt ist, daß bei geschlossenem Schnellschlußventil eine Verbindung vom Abströmraum zu einem Ausblaseraum freigegeben und bei geöffneten Schnellschlußventil versperrt ist. Durch die Anordnung des

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Ausblaseventils im Gehäuse des Mehrzweckventils ist der Aufwand gegenüber getrennter Ausbildung dieser Ventile bereits erheblich verringert und die Kupplung der beiden Ventilkörper vereinfaoht und verbilligt zusätzlich ihre Steuerung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht nun darin, daß zumindest die Haupt-Bewegungsrichtungen des Ventilkörpers des Ausblaseventils beim Öffnen und des Ventilkörpers für den Schnellschluß beim Schließen untereinander gleich sind. Es lassen sich somit beide Ventilkörper direkt kuppeln, wobei der unter Mithilfe des Mediumdruckes schließende Ventilkörper für den Schnellschluß den Ventilkörper des Ausblaseventils ohne wesentlichen äußeren Kraftaufwand öffnet. Da hierbei da.s abfließende Medium gegen die Dichtseite des Ausblaseventilkörpers strömt, v/ird das Öffnen des Ausblaseventils zusätzlich unterstützt.

Um einen- einfachen Aufbau des Gehäuses sowie eine unkomplizierte Kupplung der beiden Ventilkörper zu erreichen, bewährte es sich, wenn der Ventilkörper des Ausblaseventils gleichachsig zum Ventilkörper für den Schnellschluß am Ausström-Ende der vorzugsweise im wesentlichen ebenfalls gleichachsigen Verbindung zwischen Abström- und Ausblaseraum vorgesehen ist. Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaus ist es hierbei empfehlenswert, daß der Ventilkörper des Ausblaseventils und der Ventilkörper für den Schnellschluß im Falle gleichseitiger, z.B. koaxialer ineinanderliegender Anordnung der Stößel, mit einer Verlängerung und bei gegenseitiger, fluchtender Anordnung der Stößel über den entsprechenden Stößel selbst miteinander verbunden sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der den Ventilkörper für das Ausblaseventil tragende Stößel bzw. die Verlängerung im Bereich der Verbindung in einem Lager geführt sein.

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In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn das Lager zentrisch in einem, am Einström-Ende der Verbindung angebrachten und in den Abströmraum ragenden kegelförmigen Vorsprung vorgesehen ist, wobei im Vorsprungeingearbeitete Kanäle die Verbindung vom Abströmraum zum Ausblaseraum mitbilden. Die kegelförmige Oberfläche des Vorsprungs bildet eine Art Leitfläche für das während des normalen Betriebes durchströmende Medium, so daß der Druckverlust des Ventils verringert ist. Die in den Vorsprung eingearbeiteten, vorzugsweise auf die Mitte des freien Querschnitts des Abströmraums gerichteten Kanäle ermöglichen ebenfalls ein weitgehend verlustloses Abströmen des Mediums bei geöffnetem Ausblaseventil.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor, welche folgendes schematisch zeigen:

Fig. 1 einen zentralen Vertikalschnitt durch den Gegenstand der Erfindung, wobei die Stößel an entgegengesetzten Seiten des Gehäuses herausgeführt sind und

Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 in einem zentralen Vertikalschnitt mit gleichseitig herausgeführten ineinanderliegenden Stößeln.

Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Gehäuse 8 des Mehrzweckventils ist oben ein Einströmraum 1, in der Mitte ein Abströmraum 2 und unten ein Ausblaseraum 3 eingearbeitet, wobei das Gehäuse und die Räume im wesentlichen rotationssymmetriech ausgebildet sind. Am Einströmraum 1 ist ein Anschluß 17 für einen Druckmittelerzeuger, z.B. einen Dampfkessel, vorgesehen, der Abströmraum 2 weist einen Anschluß

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für einen Druckmittelverbraucher, z.B. eine Turbine, auf, während am Ausblaseraum 3 ein Ausblaseanschluß 18 vorgesehen ist. Beim Einsatz in Dampfturbinenanlagen ist an den Ausblaseraum ein Dampfkondensator angeschlossen. Sämtliche Anschlüsse weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmigen Querschnitt auf, deren Mittelpunkte in einer vertikalen Ebene liegen, wobei die Anschlüsse 17, 18 in die gleiche Richtung und der Anschluß 19 in entgegengesetzte Richtung weisen. Der Einströmraum 1 ist über einen rotationssymmetrischen Einsatz 26, der eine mittige Durchströmöffnung 29 aufweist, mit dem Abströmraum 2 verbunden. Das obere abgerundete Ende des Einsatzes 26 trägt hierbei die Ventilsitze. Es kann für das Regel- und Schnellschlußventil ein gemeinsamer Ventilsitz vorgesehen sein, der vom oberen Ende des Einsatzes 26 gebildet wird, vorzugsweise sind jedoch zwei getrennte Ventilsitze 9, 30 vorgesehen, die im Einsatz 26 eingelassen sind.

In den Abströmraum 2 ragt ein auf die mittige Durchströmöffnung 29 des Einsatzes 26 gerichteter Vorsprung 15, der von Kanälen durchdrungen ist, welche die Verbindung 12 zwischen dem Abströmraum 2 und dem Ausblaseraum 3 bei geöffnetem Ventilkörper 11 mitbilden. Am unteren Ende der Verbindung ist der Ventilsitz des Ausblaseventils 10 vorgesehen. Im Einströmraum 1 ist ein Ventilkörper 7 für die Regelung in Form etwa eines nach unten offenen Topfes vorgesehen, dessen Dichtrand auf den Ventilsitz 9 gerichtet ist. Innerhalb des Ventilkörpers 7 ist ein Ventilkörper 6 für den Schnellschluß koaxial und konzentrisch angeordnet, dessen Dichtrand auf den zugeordneten Ventilsitz einwirkt.

Im Ausblaseraum 3 ist ein Ventilkörper 11 für das Ausblasen vorgesehen, dessen Dichtrand zu den Dichträndern der Ventilkörper 6, 7 hinzeigt, und der mit dem Ventilsitz 27 zusammenwirkt. Sämtliche wesentlichen Teile des Mehrzweckventils, wie

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die Räume 1, 2, 3, dieVentilkörper 6, 7, 11, ihre zugehörigen Sitze, die Verbindungen der einzelnen Räume, sowie die Stößel 4, 5 xind die Verlängerung 13 sind im wesentlichen etwa rotations symmetrisch ausgebildet und mit einer gemeinsamen Symmetrieachse 28 versehen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 sind an entgegengesetzten Enden des Ventilgehäuses 8 Steuerzylinder 20 mit Steuerkolben 21 und Druckfedern 22 zur Betätigung der im Querschnitt vorzugsweise runden Stößel 4, 5 vorgesehen. Die Steuerflüssigkeit wird hierbei über Öffnungen 23 zugeführt.

Der obere Steuerkolben 21 ist über den zentrisch angebrachten Stößel 4 mit dem Ventilkörper 7 für die Regelung verbunden. Die Einführstelle in das Gehäuse ist mit einem Gehäusedeckel abgedichtet. Der untere Steuerkolben 21 ist genau wie der obere Steuerkolben über einen Stößel 5 mit dem Ventilkörper für den Schnellschluß verbunden. Hierbei durchdringt der Stößel die Verbindung 12 und die Durchströmöffnung 29. Außerdem ist er in dem im Vorsprung 15 vorgesehenen Lager 14 geführt. Auf dem Stößel 5 ist noch der Ventilkörper 11 für das Ausblaseventil befestigt, so daß eine starre Kupplung zwischen den Ventilkörpern 6 und 11 hergestellt ist. Der Abstand der Dichtränder der Ventilkörper 6 und/i 1 muß dem Abstand der Ventilsitze 30 und 27 entsprechen, damit bei aufsitzendem Ventilkörper 6 der Ventilkörper 11 volls Ländig geöffnet hat und umgekehrt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 sind die Steuerzylinder 20 auf der gleichen Seite des Ventilgehäuses angeordnet. Um nun die Ventilkörper unabhängig voneinander betätigen zu können, ist der Stößel 4 hohl ausgeführt für die koaxiale Auf-

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nähme des Stößels 5. Das heißt, Stößel 5 ist in Stößel 4 gleitend geführt. Um nun den vom Stößel 5 getragenen Ventilkörper 6 für den Schnellschluß mit dem Ventilkörper 11 für das Ausblasen zu kuppeln, ist zwischen den beiden Ventilkörpern eine Verlängerung 13 vorgesehen, vorzugsweise in Form einer Verlängerung des Stößels ?. Die Ventilkörper sind hierbei auf den zugehörigen Stößeln mit Muttern und Bunden befestigt.

Während des Betriebs strömt das Druckmittel bei geöffnetem Schnellschluß- und Regelventil über den Anschluß 17, den Einströinraum 1, die Durchströmöffnung 29 und den Abströmraum 2 zum Anschluß 19 für den Druckmittelverbraucher. Das strömende Druckmittel möchte hierbei den Ventilkörper 7 für die Regelung in seine Schließstellung bringen, dies wird jedoch mittefe des angeschlossenen Steuerkolbens 21 verhindert, der über die üff-

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nung 237mit Steuerflüssigkeit versorgt wird, daß die Offnungsweite des Ventils dem jeweils gewünschten Durchfluß entspricht. Der Druck des Druckmittels lastet ebenfalls auf dem Ventilkörper 11 des Ausblaseventils, er wird jedoch über den Stößel 5 von dem zugeordneten Steuerkolben 21 in "Zu"-Stellung und das Schnellschlußventil in "Offen^JI-Stellung gehalten. Da der Ventilkörper 11 an seinem Sitz 27 dichtend anliegt, kann kein Druckmittel in den Ausblaseraum 3 übertreten.

Zur Auslösung des Schnellschlusses wird der Abfluß der Steuerflüssigkeit aus dem entsprechenden Steuerzylinder freigegeben, so daß hauptsächlich das durchströmende Druckmittel den Ventilkörper 6 in seine Schließstellung bringt und somit den Durchfluß unterbricht. Durch die Kupplung der Ventilkörper β und wird hierbei das Ausblaseventil 10 geöffnet, und die Verbindung 12 vom Abströmraum 2 zum Ausblaseraura 3 freigegeben. Die üffnungsbewegung des Ventilkörpers 11 wird durch den auf ihn lastenden Druck des durchströmenden Mediums unterstützt. Der

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zum Verbraucher führende Anschluß 19 ist somit mit dem Anschluß 18 für das Ausblasen verbunden. Im Falle des Einsatzes des erfindungsgemäßen Mehrzweckventils bei Turbinenanlagen bedeutet dies, daß die Dampfturbine im Falle des Schnellschlusses zwangsläufig mit einem Dampfkondensator verbunden wird, der den in den Zuleitungen noch vorhandenen Dampf aufnimmt und somit die Turbine entlastet. Da auch die Beschaufelung, insbesondere großer Turbinen erhebliche Dampfmengen speichert und in den Räumen zwischen einzelnen Beschaufelungsteilen einer Turbine - wie z.B. Wasserabscheider/Zwischenüberhitzer - weitere Dampfmengen vorhanden sind, tritt zusätzlich zur Entlastung der Zuleitung noch ein Bremsmoment an der Turbine auf, da ein Teil des in oder zwischen den Beschaufelungen gespeicherten Dampfes rückwärts strömt und den Turbinenlauf abbremst.

Zum Öffnen des Schnellschlußventils wir d der Steuerkolben 21 des entsprechenden Steuerzylinders 20 mittels Steuerflüssigkeit angehoben, so daß sich der Yentilkörper 11 des Ausblaseventils an seinen Sitz anlegt und der Ventilkörper 6 für den Schnellschluß den Durchfluß wieder freigibt.

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Claims

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Patentansprüche

Mehrzweckventil, insbesondere für Dampfturbinen, mit mindestens einem Einström- und Abströmraum für das durchströmende Medium Howie wenigstens je einem, ein gemeinsames Gehäuse aufweisenden Schnellschluß- und Regelventil, deren Ventilkörper koaxial zueinander angeordnet und durch Stößel unabhängig voneinander auf einen gemeinsamen Ventilsitz oder auf entsprechend zugeordnete getrennte Ventilsitze einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (8) zusätzlich ein an den AbstrSmraum (2) angeschlossenes Ausblaseventil (10) vorgesehen ist, dessen Ventilkörper (11) mit dem Ventilkörper (6) für den Schnellschluß zu einem Wechselventil derart gekuppelt ist, daß bei geschlossenem Schnellschlußventil eine Verbindung (12) vom Abströmraum (2) zu einem Ausblaseraum (3) freigegeben und bei geöffnetem Schnellschlußventil versperrt ist.

Mehrzweckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Haupt-Bewegungsrichtungen des Ventilkörpers (11) des Ausblaseventils beim Öffnen und des Ventilkörpers (6) für den Schnellschluß beim Schließen untereinander gleich sind.

Mehrzweckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) des Ausblaseventils gleichachsig zum Ventilkörper (6) für den Schnellschluß am Ausström-Ende der vorzugsweise im wesentlichen ebenfalls koaxialen Verbindung (12) zwischen Abström- (2) und Ausblaseraum (3) vorgesehen ist.

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4. Mehrzweckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) des Ausblaseventils und der Ventilkörper (6) für den Schnellschluß im Falle gleichseitiger, z.B. koaxialer ineinanderliegender Anordnung der Stößel (4,5) mit einer Verlängerung (13) (Fig. 2) und bei gegenseitiger fluchtender Anordnung der Stößel (4, 5) über den entsprechenden Stößel (5) selbst miteinander verbunden sind.

5. Mehrzweckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilkörper (11) für das Ausblaseventil tragende Stößel (5) bzw. die Verlängerung (13) im Bereich der Verbindung (12) in einem Lager (14) geführt ist.

6. Mehrzweckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (14) zentri3ch in einem, am Einström-Ende der Verbindung (12) angebrachten und in den Abströmraum (2) ragenden kegelförmigen Vorsprung (15) vorgesehen ist, wobei im Vorsprung (15) eingearbeitete Kanäle (16) die Verbindung (12) vom Abströmraum (2) zum Ausblaseraum (3) mitbilden.

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