DE1425707B2

DE1425707B2 - Entlastetes Ventil für Dampfturbinen

Info

Publication number: DE1425707B2
Application number: DE19631425707
Authority: DE
Inventors: Gilbert Paris Rioiiet
Original assignee: Societe Rateau S.A.; Societe des Forges et Ateliers du Creusot S.A.; Paris
Priority date: 1962-09-19
Filing date: 1963-09-12
Publication date: 1970-03-26
Also published as: FR1341638A; DE1425707A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein für Dampfturbinen Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfin-

bestimmtes entlastetes Ventil mit einem in einer dung ist die die Druckkraft bewirkende zweite Zylinderführung verschiebbaren kolbenförmigen Kammer in einer die Einlaßöffnungen aufweisenden Hauptventil mit axialem Durchgang, in dem ein Zylinderführung des Hauptventils gebildet und über kolbenförmiges Hilfsventil axial verstellbar an einem 5 kurze Kanäle im Hauptventil wenigstens bis zu einer Schaft sitzt und abwechselnd eine einen größeren teilweisen Lüftung des Hauptventils mit der ersten, Querschnitt als Einlaßöffnungen aufweisende Auslaß- an die Auslaßöffnung mittels Durchgängen am Hilfsöffnung des Hauptventils verschließt oder dasselbe ventil angeschlossenen Kammer verbunden, weshalb über in ihm angeordnete Mitnehmer lüftet, wobei im die Druckkraft bei zunehmendem Lüften sinkt. Inneren des Hauptventils eine über eine wegabhängig io Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsveränderbare Drossel mit der Auslaßöffnung wenig- .gemäßen Ventils ist die zweite Kammer in bekannter stens während des Abhebens des Hilfsventil von Weise zwischen dem Hilfsventil und dem Mitnehmer seinem Sitz in Verbindung stehende Druckkammer im Hauptventil gebildet und über einen Kanal mit gebildet ist. Drossel mit einem Raum niederen Druckes, beispiels-

Die immer fortschreitende Vergrößerung der Lei- 15 weise Atmosphärendruck, verbunden, wobei die stung von Dampfturbinen und die Erhöhung des Drossel einen langsamen Druckabbau beim Lüften Frischdampfdruckes bringen eine Vergrößerung des des Hauptventils ermöglicht. Vorzugsweise ist dabei Durchmessers der Regelventile und damit eine Er- der Kanal eine axiale Bohrung eines Hilfsventilschwerung der Steuerung dieser letzteren mit sich. schaftes, die im Abstand unter einer Ringnut in Bei den deshalb verwendeten entlasteten Ventilen 20 einem inneren feststehenden Führungsteil in die den der vorstehend genannten Art gewährleistet die im Schaft mit Spiel führende Bohrung dieses Führungs-Hauptventil vorgesehene Druckkammer, daß ein teiles mündet. _;

Druck auf die gesamte innere Oberfläche des Haupt- Beim vorgeschlagenen Ventil kann es auch vor-

ventils und auf die Oberfläche des Hilfsventils (mit teilhaft sein, den feststehenden inneren, den HilfsAusnahme des Schaftes) in der Schließstellung des 25 ventilschaft aufnehmenden Führungsteil mit einem Ventils wirkt. Zum Anheben des Hauptventils ist eine Sitz für einen Absatz des im Hauptventil vorerheblich geringere Kraft als zum Schließen not- gesehenen Mitnehmers bzw. des Hilfsventilschaftes wendig, weil nach dem Lüften des Hilfsventils ein zu versehen, um bei vollständig gelüftetem¹ Ventil Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Ventils " Druckverluste aus der ersten Kammer entlang dem stattfindet und das Hauptventil somit nicht gegen den 30 Hilfsventilschaft zu verhindern. ,...

vollen Dampfdruck gelüftet werden muß. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele

Der Nachteil der bekannten, mittels eines Hilfs- des entlasteten Ventils "gemäß der Erfindung darventils zu lüftenden und zu Schließenden druck- gestellt, und zwar zeigt ·■-: . ^ entlasteten Ventile besteht darin, daß beim Lüften Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch ein Ventil

des Hilfsventils der über demselben herrschende 35 nach einer Ausführungsform der Erfindung in geDruck schlagartig abgebaut wird und das Haupt- schlossenem Zustand,

ventil nur noch durch sein Eigengewicht gegen den F i g. 2 einen entsprechenden Halbschnitt durch

Ventilsitz oder das Hilfsventil gedrückt wird, wo- das Ventil aus F i g. 1 in geöffnetem Zustand, ' durch ein Flattern des Hauptventils möglich ist, das Fig. 3 einen ähnlichen Halbschnitt durch ein

zu vorzeitigen Abnutzungen der Ventilteile und des 40 Ventil nach einer weiteren AusführungsfÖrm der Ventilsitzes führt. Auch ist die Steuerung derartiger , Erfindung in geschlossenem Zustand, Ventile ungenau, weil sich der Öffnungs-und Schließ- Fig. 4 einen Halbschnitt durch das Ventil aus

Zeitpunkt nicht exakt einstellen läßt. Die zum Ver- F i g. 3 in geschlossenem Zustand, hindern des Flatterns und zum Einstellen exakter Fig. 5 und 6 Halbschnitte durch ähnliche Ventile

öffnungs- und Schließzeitpunkte bisher vorgeschla- 45^; der in F i g. !"bis 4 dargestellten beiden Arten, die in genen Vorkehrungen sind noch unzureichend. ' der Öffnungsstellung ein zusätzliches Auflager für das

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die ge- Hilfsventil aufweisen, was zur Vergrößerung der schilderten Nachteile bekannter entlasteter Ventile Dichtigkeit beiträgt.

zu überwinden und ein entlastetes Ventil zu schaffen; ' ; Sämtliche -Ausführungsformen des entlasteten das beim Lüften und Schließen des Hauptventils mit 50 Ventils besitzen ein kolbenförmiges Hauptventil 1 Sicherheit nicht flattern kann. mit axialem Durchgang, das in einer Zylinder-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein entlastetes führung 2 steckt und mit einem ringförmigen Sitz 3 Ventil der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das zusammenwirkt. Im Hauptventil 1 "ist ein kolbendadurch gekennzeichnet, ist, daß im Hauptventil eine -.,förmiges -Hilfsventil .4., axial verschiebbar an einem weitere, durch die axialen Bewegungen des Haupt- 55 Schafts angeordnet, das abwechselnd eine Anlaßventils in ihrem Volumen veränderbare Kammer vor- Öffnung 6 des Hauptventils 1 verschließt oder dasgesehen und über eine Drossel mit einem Raum selbe über in ihm angeordnete Mitnehmer 7 lüftet, niederen Druckes derart verbunden ist, daß sich in In geschlossenem Zustand wirkt der über dem

der zweiten Kammer ein Druck einstellt, der das Ventil herrschende Druck P₀ durch Einlaßöffnungen 8 Hauptventil mit einer das Lüften desselben beschleu- 60 in der Zylinderführung 2 auf das Hauptventil 1 und nigenden Kraft in Anlage am Hilfsventil hält. Da- das Hilfsventil 4. Beim Lüften des Hilfsventils 4 durch wird das Hauptventil stets in Richtung auf überschreitet der freie Querschnitt der Auslaßden Ventilsitz gedrückt und kann vom Hilfsventil Öffnung 6 rasch den der Einlaßöffnungen 8, so daß nur entgegen dieser Druckkraft gelüftet werden, so sich der von oben auf das Dampfventil 1 wirkende daß das gelüftete Hauptventil stets fest am Hilfs- 65 Druck dem Druck P₁ unterhalb des Ventils nähert, ventil anliegt und somit nicht flattern kann. Mit fort- wodurch die zum Lüften des Hauptventils mittels schreitendem Lüften nimmt die das Flattern ver- des Schaftes 5 benötigte Kraft vermindert wird, hindernde Druckkraft allmählich ab. Bei einem derartigen Ventil besteht immer die

Gefahr, daß das Hauptventil flattert und gegen das Hilfsventil schlägt, was leicht zu einer vorzeitigen Abnutzung und manchmal auch zu einem Mangel an Genauigkeit bei schnellen Schließoperationen wegen der geringen Kräfte, z. B. des Gewichtes des Ventils, die das Ventil neben der Wirkung des Schaftes in die Schließstellung drücken, führen kann. Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine unter allen Umständen annehmbare Verbindung zwischen dem Hauptventil und dem Hilfsventil zu gewährleisten. '.''.'

Das Ventil aus Fig. i und 2 enthält eine Drossel, die mit dem Ventilhub veränderbar ist. Das Hilfsventil 4 besitzt am oberen Ende mehrere eingefräste Kanäle 9, deren gesamter freier Querschnitt — wenn das Hilfsventil 4 an den Mitnehmern 7 anliegt — geringer als der Querschnitt sämtlicher Einlaßöffnungen 8 ist. Die Drossel selbst besteht aus in das obere Ende des Hauptventils 1 eingefrästen Kanälen 10, die mit einem zylindrischen Führungsteil 11 der Zylinderführung 2, in dem der Schaft 5 des Hilfsventils 4 geführt ist, zusammenwirken.

Wenn das Ventil geschlossen ist, wirkt der obere Druck P₀ über die Einlaßöffnungen 8 auf den gesamten Querschnitt des Hauptventils 1 und auch auf das Hilfsventil 4, denn er herrscht auch in einer Kammer A in der Zylinderführung 2 oberhalb des Hauptventils 1 und in einer Kammer B des Hauptventils oberhalb des Hilfsventils. Beim Lüften des Hilfsventils 4 sinkt der Druck in den Kammern A und B auf einen Wert, der zwischen dem des augenblicklich vor dem Ventil herrschenden oberen Druckes und dem des hinter dem Ventil herrschenden Druckes liegt und der im wesentlichen davon abhängt, wieviel Druckmittel durch die Einlaßöffnungen 8 und die Kanäle 9 strömen kann. Dadurch, daß der Gesamtquerschnitt der als Durchgänge dienenden Kanäle 9 kleiner sein soll als der der Einlaßöffnungen 8, ist gewährleistet, daß vom Beginn des Lüftens des Ventils das Hauptventil 1 unter der Einwirkung der Druckkräfte auf dem Hilfsventil 4 aufliegt.

Es ist außerdem leicht einzusehen, daß bei zunehmendem Ventilhub die Differenz zwischen dem oberen und unteren Druck ebenso wie die dynamischen Kräfte unter dem Ventil kleiner werden; es ist daher wünschenswert, den Druck, der das Hauptventil gegen das Hilfsventil preßt, entsprechend zu vergrößern. Dies wird mit Hilfe der erfindungsgemäß eingefrästen Kanäle 10 erreicht, welche der zylindrische Führungsteil 11 allmählich verschließt, wodurch sich der relative Druck in der Kammer A erhöht (F i g. 2).

Bei der in F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind als Durchgänge statt gefräster Kanäle im Hilfsventil Bohrungen 9 α in einem im Hauptventil 1 befindlichen Mitnehmer 12 vorgesehen. Diese Bohrungen haben ebenfalls noch einen Gesamtquerschnitt, der kleiner ist als der der Einlaßöffnungen 8 in der Zylinderführung 2, und die Arbeitsweise des Ventils beim Lüften des Hilfsventils 4 ist mit der vorstehend beschriebenen identisch.

Das Hilfsventil 4 und der Schaft 5 sind mit minimalem radialem Spiel im Anschlag 12 des Hauptventils 1 verschiebbar geführt. Zur Vermeidung von Druckmittelverlusten können beliebige Dichtungen bekannter Art, beispielsweise Kolbenringe 4 a, zwischen dem Hilfsventil 4 und der Bohrung, in der es geführt ist, vorgesehen sein. Die so gebildete Kammer C steht über.. eine Reihe von im Hilfsventilschaft 5 vorgesehenen Bohrungen 5 a, 5 b, 5 c mit einer Ausbohrung in einer Zone D des Führungsteiles 11, in welchem der Schaft 5 gleitet, in Verbindung. Diese Zone D befindet sich in der Nähe eines Raumes 13, der über einen Kanal.14 auf einem geeigneten niedrigen Druck, beispielsweise Atmosphärendruck, gehalten wird. Der Querschnitt der Bohrungen 5a, 5b, 5c ist sehr viel größer als die undichten Stellen, durch die die Bohrungen Druckmittel erhalten. .

Die ringförmige Kammer C zwischen dem Hilfsventil 4 und dem Hauptventil i, in welcher der Druck sehr viel niedriger als oberhalb des Hauptventils ist, gewährleistet, daß eine Verbindungskraft zwischen den beiden Ventilteilen vorhanden ist. Darüber hinaus wird beim Lüften des Ventils fortschreitend die Entfernung zwischen der Bohrung 5 c und dem Raum 13 verringert. Außerdem wächst der verhältnismäßig geringe Druck in der Kammer C und die Verbindungskraft zwischen dem Hilfsventil und dem Hauptventil gleichzeitig mit dem Ventilhub.

Die F i g. 5 und 6 stellen weitere Ausführungsformen der in den F i g. 3 und 4 bzw. 1 und 2 gezeigten Ventile dar, welche in weit geöffnetem Zustand eine zusätzliche Dichtung aufweisen. Gemäß F i g. 5 besitzt der Führungsteil 11 der Zylinderführung 2 einen Lagersitz 15, welcher um den Schaft 5 des Hilfsventils 4 angeordnet ist, während das Hauptventil 1 am oberen Ende des Anschlags 12 mit einem entsprechenden Auflager 16 versehen ist. Sobald das Hilfsventil 4 am Anschlag 12 anliegt, treten im weit geöffneten Zustand des Ventils um den Schaft 5 keine Verluste mehr auf.

In der gleichen Weise arbeitet das Ventil nach Fig. 6, bei dem ein Ansatz 16a des Schaftes 5 sich direkt gegen einen Lagersitz 15 a am Führungsteil 11 der Zylinderführung 2 legt.

Es läßt sich feststellen, daß die Arbeitsweise der Ventile der beiden beschriebenen Ausführungsformen sehr ähnlich ist, wobei die Ventile aus F i g. 1, 2 und 6 besonders einfach aufgebaut sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Entlastetes Ventil mit einem in einer Zylinderführung verschiebbarem kolbenförmigem Hauptventil mit axialem Durchgang, in dem ein kolbenförmiges Hilfsventil axial verstellbar an einem Schaft sitzt und abwechselnd eine einen größeren Querschnitt als Einlaßöffnungen aufweisende Auslaßöffnung des Hauptventils verschließt oder dasselbe über in ihm angeordnete Mitnehmer lüftet, wobei im Inneren des Hauptventils eine über eine wegabhängig veränderbare Drossel mit der Auslaßöffnung wenigstens während des Abhebens des Hilfsventils von seinem Sitz in Verbindung stehende Druckkammer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptventil (1) eine weitere, durch die axialen Bewegungen des Hauptventils in ihrem Volumen veränderbare Kammer (A oder C) vorgesehen und über eine Drossel (10 oder D) mit einem Raum niederen Druckes derart verbunden ist, daß sich in der zweiten Kammer ein Druck einstellt, der das Hauptventil (1) mit einer das Lüften des-

selben beschleunigenden Kraft in Anlage am Hilfsventil (4) hält.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (A) in einer die Einlaßöffnungen (8) aufweisenden Zylinderführung (2,11) des Hauptventils (1) gebildet ist und über kurze Kanäle (10) im Hauptventil wenigstens bis zu einer teilweisen Lüftung des Hauptventils mit der ersten, an die Auslaßöffnung (6) mittels Durchgängen (9) am Hilfsventil (4) angeschlossenen Kammer (B) verbunden ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (C) in bekannter Weise zwischen dem Hilfsventil (4) und dem Mitnehmer (12) im Hauptventil (1) gebildet ist und über einen Kanal (5 b) mit Drossel (D) mit einem Raum (13) niederen Druckes, beispielsweise Atmosphärendruck, verbunden ist, wobei die Drossel (D) einen langsamen Druckabbau beim Lüften des Hauptventüs ermöglicht.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (Sb) eine axiale Bohrung eines Hilfsventilschaftes (5) ist, die im Abstand unter einer Ringnut (13) in einem inneren feststehenden Führungsteil (11) in die den Schaft mit Spiel führende Bohrung dieses Führungsteiles mündet.

5. Ventil nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende innere, den Hilfsventilschaft (5) aufnehmende Führungsteil (11) einen Sitz (15 bzw. 15 a) für einen Absatz (16 bzw. 16 a) des im Hauptventil (1) vorgesehenen Mitnehmers (12) bzw. des Hilfsventilschaftes (5) aufweist, um bei vollständig gelüftetem Ventil Druckverluste aus der ersten Kammer (B) entlang dem Hilfsventilschaft zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen