DE1201366B - Mit Hilfskraft steuerbares Regelventil fuer Hochdruckdampfanlagen - Google Patents
Mit Hilfskraft steuerbares Regelventil fuer HochdruckdampfanlagenInfo
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Description
- Mit Hilfskraft steuerbares Regelventil für Hochdruckdampfanlagen Die Erfindung betrifft ein mit Hilfskraft steuerbares Regelventil für Hochdruckdampfanlagen. Es kann sich dabei um ein hydraulisch oder pneumatisch betätigtes Reduzierventil oder überströmventil oder um ein Hochdruckdampfventil zur Temperaturregelung in Verbindung mit Heißdampfkühlern u. dgl. handeln. Es ist bekannt, einem sochen Regelventil ein in Abhängigkeit vom Dampfdruck steuerbares Vorabsperrventil vorzuschalten, um eine sichere Abdichtung zwischen Hochdruck- und Niederdrucknetz zu gewährleisten. Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist das Vorabsperrventil als gesonderte Ventileinheit ausgebildet, die in gleicher Weise wie das Regelventil von der vorhandenen Hilfskraft betätigt wird. Die Anwendung eines solchen Vorabsperrventils verteuert die Kosten der Anlage erheblich, erfordert zusätzlichen Raum und belastet die Hilfskraftquelle mit vergrößertem Leistungsbedarf.
- Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß das Vorabsperrventil mit einem vom Dampfdruck betätigten Kolben verbunden und gemeinsam mit diesem in das Gehäuse des Regelventils auf dessen Einlaßseite eingebaut ist, und daß der auf den Kolben des Vorabsperrventils wirkende Dampfdruck durch ein mit Hilfskraft betätigtes Hilfsventil steuerbar ist. Durch den Einbau eines vom Dampfdruck betätigten Vorsteuerventils in das Gehäuse des Regelventils entsteht eine raumsparende Baueinheit, die in verschiedener Weise angewandt werden kann. Das eingebaute Vorabsperrventil kann so ausgebildet und geschaltet werden, daß es zugleich mit dem Regelventil geöffnet und geschlossen wird. Es kann aber auch als vorgeschaltetes Sicherheitsventil angewandt und beim überschreiten eines vorgegebenen Dampfdruckes im Niederdrucknetz bei geöffnetem Regelventil geschlossen werden. Es sind auch noch weitere Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Baueinheit denkbar.
- Zweckmäßigerweise wird der Einbau des Vorabsperrventils in .der Weise vorgenommen, daß der Dampfeinlaßstutzen des Regelventils zwischen dem Ventilverschlußkörper des Vorabsperrventils und dessen Kolben angeordnet ist und daß sich an die Rückseite des Kolbens ein mit einer Auslaßöffnung versehener Druckraum anschließt, der mit der Dampfzuleitung in Verbindung steht und in dem ein Schließdruck entsteht.
- In F i g.1 und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, während die F i g. 3 und 4 schematisch Anwendungsmöglichkeiten des Ventilaggregates zeigen. Im Gehäuse 1 eines Hochdruckdampf-Regelventils ist ein entlasteter Ventilverschlußkörper 2 mittels eines Ventilschaftes 3 geführt. Mit 4 ist eine Ventilschließfeder bezeichnet, die gegen den Kolben eines hydraulischen Stellmotors 5 abgestützt ist.
- Auf der Einlaßseite weist das Ventilgehäuse einen Zylinderansatz 6 auf, in dem ein mit einem Ventilkegel 7 starr verbundener Kolben 8 geführt ist. Der Ventilkegel ? ist mit einem zylindrischen Führungsansatz 9 versehen, der axiale Durchlaßöffnungen 10 besitzt. Ein in das Ventilgehäuse 1 eingesetzter Ventilsitzring 11 arbeitet mit dem Ventilkegel 7 im Sinne eines Vorabsperrventils zusammen. Zwischen dem Kolben 8 und dem Führungsansatz 9 des Ventilkegels 7 ist der Einlaßstutzen 12 des Regelventils angeordnet. Im Kolben 8 ist eine axiale, mit einer Drosselstelle 13' ausgestattete Bohrung 13 vorgesehen, die in einem auf der Rückseite des Kolbens 8 angeordneten Druckraum 14 mündet. Im Druckraum 14 ist eine Feder 15 untergebracht, die das Vorabsperrventi17/11 in Schließstellung zu bringen trachtet. Der Druckraum 14 ist durch einen Auslaßstutzen 16 an eine Steuerleitung angeschlossen. Bei geschlossenem Regelventil wirkt der Druck des durch den Einlaßstutzen 12 eintretenden Hochdruckdampfes auf die einander zugekehrten Flächen des Kolbens 8 und es Führungsansatzes 9. Der Dampfdruck wirkt auch - da er durch die Durchlaßöffnungen 10 übertragen wird - auf eine den Ventilkegel 7 umgebende Ringfläche 17 auf der Vorderseite des Führungsansatzes 9 und bei geschlossenem Auslaßstutzen 16 infolge der axialen Bohrung 13 auch auf der ganzen rückseitigen Kolbenfläche 18. Da die Kolbenfläche 18 größer ist als die Ringfläche 17 wird eine durch die Feder 15 unterstützte Schließkraft durch den Hochdruckdampf erzeugt. Sobald jedoch der Auslaßstutzen 16 geöffnet wird, der Dampf also aus dem Druckraum 14 entweichen kann, wird das Vorabsperrventil 7/11 gegen die Wirkung der Feder 15 geöffnet, da auf .die Ringfläche 17 noch der volle Dampfdruck wirkt. Dieses Öffnen erfolgt sehr plötzlich, im Bruchteil einer Sekunde, da zu Beginn der Öffnungsbewegung auch noch die Fläche des Ventilkegels 7 dem Dampfdruck ausgesetzt wird, so daß sich die Öffnungskraft sprunghaft vergrößert. Wird der Auslaßstutzen 16 wieder geschlossen, so daß sich im Druckraum 14 der Dampfdruck wieder aufbauen kann, dann sind alle Flächen des Kolbens 8 und des Ventilkegels 7 dem Dampfdruck ausgesetzt. In diesem Gleichgewichtszustand wirkt die Feder 15 im schließenden Sinne, so daß der Ventilkegel 7 auf dem Ventilsitzring 11 zur Auflage kommt. Da in diesem Zustand jedoch die Fläche des Ventilkegels 7 dem Dampfdruck entzogen und nur von dem schwächeren Gegendruck, der sich im Ventilgehäuse 1 einstellt, beaufschlagt ist, vergrößert sich im Schließzustand des Vorabsperrventils 7/11 die Schließkraft um den vom Hochdruckdampf ausgeübten Anteil.
- Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Zylinderansatz 6 des Ventilgehäuses 1 ein Stufenkolben 19 geführt, der an seiner Vorderseite den Ventilkegel 20 trägt. Der vor der kleineren Kolbenfläche 19' liegende, den Ventilkegel 20 umgebende Ringraum ist durch eine Kolbenbohrung 21, die eine Drosselstelle 21' besitzt, mit dem Druckraum 14 verbunden, der sich an die größere Kolbenfläche 19" anschließt. Der vor der Kolbenstufe liegende Ringraum 22 ist durch eine ins Freie führende Leckdampfleitung 23 drucklos gehalten. Bei geschlossenem Auslaßstutzen 16 wird durch den auf die größere Kolbenfläche 19" wirkenden Druck des Hochdruckdampfes eine Schließkraft erzeugt, während beim Öffnen des Auslaßstutzens 16 durch den Dampfdruck auf die kleinere Kolbenfläche 19' und auf die Fläche des Ventilkegels 20 eine öffnungskraft wirksam wird. Durch die Anwendung des Stufenkolbens 19 kann auf die Feder 15 des ersten Ausführungsbeispiels verzichtet werden.
- Man kann natürlich die Leckdampfleitung 23 zusätzlich mit als Steuerleitung ausnutzen, indem man durch ein Umschaltventil wechselweise den Auslaßstutzen 16 oder die Leckdampfleitung abschließt oder mit einem Auslaß verbindet. Bei geöffnetem Auslaßstutzen 16 und abgeschlossener Leckdampfleitung 23 wirkt dann der Leckdampfdruck vor der Kolbenstufe im Ringraum 22 zusätzlich im Sinne einer Öffnungskraft. Bei geschlossenem Auslaßstutzen 16 ist die Leckdampfleitung 23 durch das Umschaltventil geöffnet und der Ringraum 22 druckentlastet. Dabei kann der Auslaßstutzen 16 auch so angeordnet werden, daß er von dem Stufenkolben 9 selbst bei Offenstellung abgeschlossen wird.
- In F i g. 3 ist schematisch ein Anwendungsbeispiel des in F i g. 1 oder F i g. 2 dargestellten Regelventils gezeigt. Durch eine an die Hochdruckdampfleitung 24 angeschlossene Meßdruckleitung 25 wird der Meßdruck auf ein als Kraftschalter wirkendes Bourdonrohr 26 übertragen, durch das der Auslaß 27 einer hydraulischen Steuerdruckleitung 28 bei ansteigendem Meßdruck gedrosselt wird. Die Steuerdruckleitung 28 ist an den Stellmotor 5 des Regelventils angeschlossen. Bei einer Erhöhung des Steuerdruckes wird der Ventilverschlußkörper 2 von seinem Ventilsitz abgehoben und der Dampfauslaß 29 des Regelventils freigegeben.
- Durch das Vorabsperrventil 7/11, auf dessen Kolben 8 vom Hochdruckdampf bei abgeschlossenem Druckraum 14 in beschriebener Weise eine Schließkraft ausgeübt wird, ist der Dampfeinlaß zum Regelventil abgesperrt. Der Auslaßstutzen 16 des Druckraumes 14 ist an eine Auslaßleitung 30 angeschlossen, die durch ein Hilfsventil 31 beherrscht ist. An die Steuerdruckleitung 28 ist eine Meßdruckleitung 32 angeschlossen, durch die der Steuerdruck auf ein Bourdonrohr 33 übertragen wird. Bei steigendem Steuerdruck öffnet das Bourdonrohr 33 den Auslaß 34 einer Hilfssteuerleitung 35, die an einen Stellmotor 36 des Hilfsventils 31 angeschlossen ist.
- Sobald der Steuerdruck in der Leitung 28 steigt, also das Regelventil geöffnet wird, erfolgt durch die Hilfssteuerung 32-36 ein Öffnen des Hilfsventils 31, so daß der Druckraum 14 drucklos wird. Dadurch wird in schon beschriebener Weise das Vorabsperrventil 7/11 plötzlich geöffnet, so daß der Hochdruckdampf in das Regelventil gelangen und zur Niederdruckseite durch den Auslaß 29 abströmen kann.
- Wird bei einer solchen überströmregelung das Vorabsperrventil mit einem Stufenkolben 19 nach F i g. 2 verbunden, so kann man an Stelle .des Hilfsventils 31 auch ein Umschaltventil verwenden, das wechselweise den Auslaß des Druckraumes 14 oder die Leckdampfleitung 23 (F i g. 2) abschließt und öffnet. Durch die Hilfssteuerung 32-36 wird dafür gesorgt, daß das Vorabsperrventil 7/11 immer gleichzeitig mit dem Regelventil geöffnet und geschlossen wird.
- Bei dem in F i g. 4 dargestellten überströmregler wird das Vorabsperrventil 7/11, das den Hochdruckdampfeintritt zum Regelventil beherrscht, als Sicherheitsventil benutzt. Der Auslaßstutzen 16 des Druckraumes 14 ist an eine Leitung 37 angeschlossen, von der eine mit einer Drosselstelle 38 versehene Auslaßleitung 39 abgezweigt ist. Die Leitung 37 steht über ein Hilfsventil 40 mit einem an die Hochdruckdampfleitung 24 angeschlossenen Leitungszweig 41 in Verbindung. Dieses Hilfsventil 40 ist durch eine Meßdruckleitung 42 mit der Dampfleitung auf der Niederdruckseite verbunden und wird geöffnet, sobald auf der Niederdruckseite ein zu großer Dampfdruck entsteht. Bei geschlossenem Hilfsventil 40 ist der Druckraum 14 über die Drosselstelle 38 ständig mit der Auslaßleitung 39 in Verbindung, so daß das Vorabsperrventi17/11 durch den Druck des Hochdruckdampfes in schon beschriebener Weise offengehalten wird. Sobald jedoch bei Überdruck in der Meßdruckleitung 42 das Hilfsventil 40 geöffnet wird, strömt mehr Hochdruckdampf über den Leitungszweig 41 in die Druckkammer 14 ungedrosselt ein als über die Drosselstelle 38 abströmen kann, so daß in der Druckkammer 14 ein Schließdruck entsteht, der das Vorabsp.errventil7/11 zum plötzlichen Schließen veranlaßt. Das erfolgt hier bei geöffnetem Regelventil, In allen Fällen schließt und öffnet das Vorabsperrventil plötzlich in Sekundenbruchteilen, da durch Verwendung des hohen Dampfdruckes große Schließ-und Öffnungskräfte zur Verfügung stehen.
Claims (6)
- Patentansprüche: 1. Mit Hilfskraft steuerbares Regelventil für Hochdruckdampfanlagen, dem ein in Abhängigkeit vom Dampfdruck steuerbares Vorabsperrventil vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorabsperrventil (7/11) mit einem vom Dampfdruck betätigten Kolben (8) verbunden und gemeinsam mit diesem in das Gehäuse (1) des Regelventils auf dessen Einlaßseite eingebaut ist und daß der auf den Kolben (8, 19) des Vorabsperrventils (7/11) wirkende Dampfdruck durch ein mit Hilfskraft betätigtes Hilfsventil (31, 40) steuerbar ist.
- 2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfeinlaßstutzen (12) des Regelventils zwischen dem Ventilverschlußkörper (7) des Vorabsperrventils und dessen Kolben (8, 19) angeordnet ist und daß sich an die Rückseite (18, 19") des Kolbens (8, 19) ein mit einer Auslaßöffnung (16) versehener Druckraum (14) anschließt, der mit der Dampfzuleitung (24) in Verbindung steht und in .dem ein Schließdruck entsteht.
- 3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschluß der Druckkammer (14) an die Dampfzuleitung (24) im Kolben (8, 19) eine axiale, mit einer Drosselstelle (13', 21') versehene Bohrung (13, 21) angebracht ist.
- 4. Regelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (16) der Druckkammer (14) von dem Hilfsventil (31) abgeschlossen ist, das beim Öffnen des Regelventils durch eine Hilfskraftsteuerung (32-36) geöffnet wird.
- 5. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (16) des Druckraumes (14) an eine gedrosselte (38) Auslaßleitung (39) angeschlossen ist und daß der Anschluß des Druckraumes (14) an die Dampfzuleitung (24) über ein Hilfsventil (40) erfolgt, das durch eine Hilfskraftsteuerung (42) beim Überschreiten eines vorgegebenen, hinter dem Regelventil entstehenden Druckes anspricht.
- 6. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben des Vorabsperrventils (7/11) als Stufenkolben (19) ausgebildet ist, dessen größere wirksame Kolbenfläche (19") vom Dampfdruck im schließenden Sinne beaufschlagt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 405 637, 969108, 880 987, 565 360, 847 094, 965 098; französische Patentschrift Nr. 1148 932; britische Patentschrift Nr. 591604; USA.-Patentschrift Nr. 2 610 819; Zeitschrift »Power«, Sept. 1937, S. 488; Zeitschrift »Technische Mitteilungen«, Heft 5 (1959), S. 179.
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