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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.
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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.
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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.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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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.
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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
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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.
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'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.
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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.
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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.
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' 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.
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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.
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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.
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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.
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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.