DE4134218C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, ein Regelventil und/oder einen Schieber zum Regeln von unter hohem Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zum Regeln von Wasserdampf, mit einem Ventilgehäuse, das einen Eintrittsstutzen, einen Auslaßstutzen und einen weiteren Ventilstutzen aufweist, wobei am Auslaßstutzen ein Ventilsitz vorgesehen ist und in dem weiteren Ventil­ stutzen ein Ventileinsatz angeordnet ist, in dem eine zentrale Bohrung zur Durchführung des Schaftes einer Ven­ tilspindel vorgesehen ist, die an ihrem Ende einen Ven­ tilkörper aufweist.

In der Industrie, insbesondere in der Kraftwerkstechnik werden Dampf- und Wasserventile eingesetzt, die den spe­ ziellen Anforderungen dieses Anwenderkreises genügen müs­ sen. Große Dampfmengen bei gleichzeitig hohen Drücken und hohen Temperaturen bedingen sehr große Stellkräfte, die weit über 500 kN betragen können. Die Antriebe solcher Ventile werden entsprechend den Anforderungen ausgelegt. Dabei sind oft mehrere Funktionsarten an einem Antrieb vereint, nämlich Auf/Zu oder Regeln, Schnellgang in einer oder zwei Richtungen, Sicherheitsfunktion öffnen oder schließen. Bei der Sicherheitsfunktion sind Stellzeiten unter einer Sekunde für den vollen Hub keine Seltenheit. Innerhalb der Sicherheitsfunktionszeit müssen bei den dazu eingesetzten hydraulischen Antrieben Ölmengen bis zu 400 l/m umgelenkt bzw. abgeführt werden. Da dies große Servozylinder und Hydraulikstationen erfordert, sind diese elektrischen und/oder hydraulischen Servoantriebe mit Sicherheitsfunktionen sehr aufwendig.

Aus der DE-AS 11 30 235 ist ein druckentlastetes Dampf­ ventil mit einem kolbenartigen, in einer im Zuströmraum des Ventils befindlichen Hülse geführten Verschlußstück bekannt, dessen in den Abströmraum des Ventils ragendes Ende einen Kegelstumpf mit konkav gewölbter Mantelfläche bildet. An dem entgegengesetzten Ende des Verschluß­ stückes ist ein Entlastungsraum vorgesehen, der einer­ seits mit dem Zuströmraum über einen engen Führungsspalt zwischen Hülse und Verschlußstück in Verbindung steht und andererseits über ein im Inneren des Verschlußstückes ge­ legenes Vorhubventil und einen durch das Verschlußstück geführten Kanal mit dem Abströmraum zu verbinden ist. Bei Anordnung mehrerer von der konkav gekrümmten Mantelfläche des Verschlußstückes schräg nach innen zum Vorhubventil verlaufender Kanäle schließen diese einen spitzen Winkel mit einer durch die Mündungsstelle der Kanäle in der Man­ telfläche gelegten und an die Krümmung der Mantelfläche tangierenden Ebene ein.

In dem DE 88 11 800 U1 ist ein Regelventil für flüssige oder gasförmige Medien beschrieben, das ein Ventilgehäuse aufweist, das einen Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen hat und in dem eine Ventilspindel abgedichtet axial ver­ schiebbar ist. Die Ventilspindel trägt einen Ventilkör­ per, der mit mindestens einem Ventilsitz zwischen Einlaß­ stutzen und Auslaßstutzen zusammenwirkt und mit einem Entlastungskolben verbunden ist. Der Entlastungskolben ist im Gehäuseverschluß des Ventilgehäuses unter Zwi­ schenlage einer Stopfbuchsenpackung geführt, die an einen nach innen vorstehenden Kragen des Gehäuseverschlusses abgestützt ist und mittels eines durch Spannschrauben axial in den Gehäuseverschluß einschiebbaren Abschlußteil zusammenpreßbar ist. Dabei bleibt zwischen dem Ent­ lastungskolben und dem Abschlußteil ein Entlastungsraum frei, der nach außen hin abgedichtet ist, wobei die Ab­ dichtung des Entlastungsraumes durch eine zwischen dem Gehäuseverschluß und dem Abschlußteil angeordnete stati­ sche Dichtung erfolgt. Die statische Dichtung ist als am Außenumfang des Abschlußteiles anliegende, elastische Ringlippendichtung ausgebildet, die von innen am inneren Umfang der Aufnahmeöffnung im Gehäuseverschluß anliegt.

Die Verstellung der vorstehend beschriebenen bekannten Ventile erfolgt ausschließlich durch die an der Ventil­ spindel aufzubringenden Stellkräfte, die sehr groß sind, weil große Dampfmengen unter hohen Temperaturen und hohen Drücken zu regeln sind. Das Erfordernis der sehr hohen Stellkräfte rührt daher, daß der Ventilkörper und die Ventilspindel fest miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die benötigten Stellkräfte erheblich zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

• a) daß am Ende der Ventilspindel ein Ventilsteuer­ schieber angeordnet ist, der einen unteren Kolben und mit Abstand dazu einen oberen Kolben sowie zwi­ schen dem unteren und dem oberen Kolben einen Schaft aufweist, wobei in dem Ventilsteuerschieber und dem Schaft der Ventilsteuerspindel Steuerboh­ rungen vorgesehen sind,
• b) daß in Höhe des Ventilsteuerschiebers ein Steuer­ schiebergehäuse mit einem Kolben und einem Ventil­ kegelansatz vorgesehen ist, wobei in dem Steuer­ schiebergehäuse eine zentrale, gestufte Bohrung derart vorgesehen ist, daß innerhalb der gestuften Bohrung des Steuerschiebergehäuses der Ventilsteu­ erschieber mit Spiel axialbeweglich angeordnet ist,
• c) daß in dem Steuerschiebergehäuse ein Abströmsteu­ ersitz zwischen dem Steuerschiebergehäuse und dem oberen Kolben des Ventilsteuerschiebers und ein Zu­ strömsteuersitz zwischen dem Steuerschiebergehäuse und dem unteren Kolben des Ventilsteuerschiebers vorgesehen ist,
• d) daß ein Ventilkegel mit einer Steuerbohrung am un­ teren Ende des Steuerschiebergehäuses angeordnet ist und mit dem Sitz des Austrittsstutzens zusam­ menwirkt und
• e) daß in dem Steuerschiebergehäuse oder im Ventil­ steuerschieber Steuerbohrungen zum Verbinden der einzelnen Druckräume vorgesehen sind.

Auf diese Weise gelangt man zu einem Absperrventil , einem Regelventil und/oder einem Schieber der einleitend ge­ nannten Art, mit dem es möglich ist, das Ventil unter Ausnutzung des Differenzdruckes des zu regelnden sauberen Mediums zu regeln und dabei die benötigte Verstellenergie erheblich zu reduzieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch da­ durch gelöst,

• a) daß am Ende der Ventilspindel ein Ventilsteuer­ schieber angeordnet ist, der einen unteren Kolben und mit Abstand dazu einen oberen Kolben sowie zwi­ schen dem unteren und dem oberen Kolben einen Schaft aufweist, wobei in dem Ventilsteuerschieber und dem Schaft der Ventilsteuerspindel Steuerboh­ rungen vorgesehen sind,
• b) daß in Höhe des Ventilsteuerschiebers ein Steuer­ schiebergehäuse mit einem Kolben und einem Ventil­ kegelansatz vorgesehen ist, wobei in dem Steuer­ schiebergehäuse eine zentrale, gestufte Bohrung derart vorgesehen ist, daß innerhalb der gestuften Bohrung des Steuerschiebergehäuses der Ventilsteu­ erschieber mit Spiel axialbeweglich angeordnet ist,
• c) daß in dem Steuerschiebergehäuse ein Abströmsteuer­ sitz zwischen dem Steuerschiebergehäuse und dem oberen Kolben des Ventilsteuerschiebers und ein Zu­ strömsteuersitz zwischen dem Steuerschiebergehäuse und dem unteren Kolben des Ventilsteuerschiebers vorgesehen ist,
• d) daß ein Ventilkegel mit einer Steuerbohrung am un­ teren Ende des Steuerschiebergehäuses angeordnet ist und mit dem Sitz des Austrittsstutzens zusam­ menwirkt,
• e) daß in dem Steuerschiebergehäuse eine Steuerbohrung zum Verbinden der zentralen Bohrung mit dem Nach­ druckraum vorgesehen ist und
• f) daß der untere Kolben des Ventilsteuerschiebers im Durchmesser kleiner bemessen ist als die untere Bohrung des Steuerschiebergehäuses und daß unmittelbar oberhalb des Abströmsteuersitzes ein Steuerquerkanal vorgesehen ist.

Zweckmäßig ist der obere Kolben des Steuerschiebergehäu­ ses in einem rohrförmigen Fortsatz des Ventileinsatzes axialbeweglich geführt.

Der Ventilkegel des Steuerschiebergehäuses kann in einer Axialbohrung des Austrittsstutzens axialbeweglich und klemmfrei angeordnet sein.

Des weiteren kann das Ventil so ausgebildet sein, daß die zentrale abgestufte Bohrung des Steuerschiebergehäuses eine obere durchmessergroße Bohrung, eine mittlere durch­ messerkleine Bohrung und eine untere durchmessergroße Bohrung aufweist, wobei zwischen der oberen und der mitt­ leren Bohrung der Abströmsteuersitz und zwischen der un­ teren und der mittleren Bohrung der Zuströmsteuersitz ge­ bildet ist.

Der Abstand der umlaufenden Ringfläche des oberen Kolbens des Ventilsteuerschiebers von der umlaufenden Ringfläche des unteren Kolbens des Ventilsteuerschiebers kann geringfügig größer sein als die Länge der mittleren Bohrung des Steuerschiebergehäuses.

Es empfiehlt sich, daß der Schaft des Ventilsteuerschie­ bers im Durchmesser deutlich kleiner ist als die mittlere Bohrung des Steuerschiebergehäuses.

Vorteilhafterweise kann in dem Schaft des Ventilsteuer­ schiebers und in dem oberen Kolben des Ventilsteuerschie­ bers je eine Steuerquerbohrung vorgesehen sein, die mit einer Steuerlängsbohrung in Verbindung stehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in dem Steuerschiebergehäuse eine Steuerbohrung und in dem Flansch eine Axialbohrung vorgesehen sind, von denen die Steuerbohrung mit dem Vordruck und die Axialbohrung mit dem Nachdruck in Verbindung steht.

In den Steuerbohrungen des Steuerschiebergehäuses können vier Rückschlagventile so angeordnet sein, daß das Steu­ erschiebergehäuse schaftseitig und ventilkegelseitig an­ strömbar ist.

Außerdem kann am unteren Ende der unteren Bohrung des Steuerschiebergehäuses ein Metallfilter vorgesehen sein.

Mit der Erfindung ist auch der Vorteil verbunden, daß keine Grenzen mehr für die Baugröße von Ventilen beste­ hen, weil mit steigenem Differenzdruck zwischen Ventil­ eintritt und Ventilaustritt auch die Stellkraft des Steu­ erschiebergehäuses steigt. Durch die erhebliche Verrin­ gerung der Stellkräfte ergeben sich besondere weitere Vorteile, die darin bestehen, daß auch pneumatische und/oder elektrische Antriebe zum Aufbringen der Stell­ kräfte eingesetzt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von vier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit schaftseitigem Anströmen des Steuerschieber­ gehäuses,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Steuerschie­ bergehäuses und des Ventilsteuerschiebers,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit ventilkegelseitigem Anströmen des Steuer­ schiebergehäuses,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Steuerschie­ bergehäuses und des Ventilsteuerschiebers,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit schaftseitigem oder mit ventilkegelseitigem Anströmen des Steuerschiebergehäuses,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Steuerschie­ bergehäuses und des Ventilsteuerschiebers,

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der Erfindung oh­ ne Abdichtung des unteren Kolbens des Ven­ tilsteuerschiebers gegenüber der unteren Boh­ rung des Steuerschiebergehäuses und

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Steuerschie­ bergehäuses und des Ventilsteuerschiebers.

Das in der Zeichnung dargestellte Regelventil dient zum Regeln von insbesondere unter hohem Druck stehendem Was­ serdampf.

Gemäß dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Ventilgehäuse 10 vorgesehen, das einen Eintrittsstutzen 11, einen Aus­ trittsstutzen 12 und einen weiteren Ventilstutzen 13 auf­ weist. Dieser weitere Ventilstutzen 13 hat eine zylindri­ sche Bohrung 14, in der ein Ventileinsatz 15 mit einem rohrförmigen Fortsatz 16 axialverschieblich eingesetzt ist. Der Ventileinsatz 15 hat einen Flansch 17, der mit­ tels Schrauben 18 mit dem weiteren Ventilstutzen 13 fest verbunden ist. In einer Packungsbohrung 19 des Ventilein­ satzes 15 ist eine Stopfbuchsenpackung 20 angeordnet, die mittels einer Haltescheibe 21 durch Schrauben 22 in ihrer Lage gehalten ist. Eine Ventilsteuerspindel 23 ist axial­ verschieblich durch die Stopfbuchsenpackung 20 geführt.

Am unteren Ende der Ventilsteuerspindel 23, etwa im mitt­ leren Bereich des Ventilgehäuses 10 ist ein Ventilsteuer­ schieber 24 vorgesehen. Der Ventilsteuerschieber 24 be­ steht aus einem oberen durchmessergroßen Kolben 25, einem unteren durchmessergroßen Kolben 26 und einem zwischen diesen vorgesehenen durchmesserkleinen Schieberschaft 27. In dem oberen Kolben 25 sind Steuerquerbohrungen 28 und 29 angebracht. Desgleichen sind im mittleren Bereich des Schieberschaftes 27 Steuerquerbohrungen 30, 31 vorgesehen. Die Steuerquerbohrungen 28, 29 und 30, 31 sind über eine Steuerlängsbohrung 32 miteinander verbunden, die in eine weitere Steuerlängsbohrung 33 mündet und zu einem Meßanschluß 34 der Ventilsteuerspindel 23 führt.

Der Schieberschaft 27 ist mit Innengewinde 34 in Außenge­ winde 35 des oberen Kolbens 25 unter Belassung eines Ab­ standes 36 zwischen dem Ende 37 des Schieberschaftes 27 und dem Bohrungsgrund 38 der Gewindebohrung 39 im oberen Kolben 25 eingeschraubt. Dadurch, daß der Abstand 36 zwischen dem Ende 37 des Schieberschaftes 27 und dem Ende 38 der Gewindebohrung 39 vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, die Ventilspindel 23 gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Lage zu drehen, wodurch der axiale Abstand der Kolben 25 und 26 geändert werden kann. An dem unteren Kolben 26 ist ein Stift 64 vorgesehen, der als Verdrehsicherung in eine Bohrung 65 eines im Bereich des Ventilschiebers 24 vorgesehenen Steuerschiebergehäuses 40 hineinragt.

Das Steuerschiebergehäuse 40 hat einen Kolben 41, einen Ventilkegelansatz 42 und zwischen diesen Bauteilen 41, 42 einen Gehäuseschaft 43. Im oberen Bereich des Ventilsteuerschiebers 40 ist eine durchmessergroße Bohrung 44 vor­ gesehen, die in eine durchmesserkleine mittlere Bohrung 45 mündet, an die sich eine untere durchmessergroße Bohrung 46 anschließt.

Die umlaufende Ringfläche 47 des oberen Kolbens 25 und die umlaufende Ringfläche 48 des unteren Kolbens 26 haben einen axialen Abstand voneinander, der etwas größer ge­ halten ist, als die axiale Länge der mittleren Bohrung 45. Die am Übergang zwischen der oberen Bohrung 44 und der mittleren Bohrung 45 vorgesehene umlaufende Ringflä­ che 49 stellt den Abströmsteuersitz dar, wobei zwischen dem Abströmsteuersitz 49 und der Ringfläche 47 ein Ab­ strömsteuerspalt 50 gebildet ist. Ähnlich ist die Ring­ fläche 51 am Übergang zwischen der mittleren Bohrung 45 und der unteren Bohrung 46 als Zuströmsteuersitz ausge­ bildet, wobei zwischen dem Zuströmsteuersitz 51 und der umlaufenden Ringfläche 48 ein Zuströmsteuerschlitz 52 ge­ bildet ist.

In dem Steuerschiebergehäuse 40 ist eine Steuerbohrung 53 vorgesehen. Der Vordruckraum A innerhalb des Eintritts­ stutzens 11 ist über die Steuerbohrung 53, einen Ringraum 54, den Zuströmsteuerschlitz 52, eine zwischen dem Schie­ berschaft 27 und der mittleren Bohrung 45 vorgesehene Zy­ linderkammer 55, den Abströmsteuerschlitz 50, eine axial gerichtete Steuerbohrung 56, einen Zylinderraum 57 und eine Axialbohrung 58 mit dem Nachdruckraum B innerhalb des Austrittsstutzens 12 verbunden. Desgleichen besteht eine Verbindung zwischen dem Vordruckraum A und dem Ven­ tilkolbenraum C zwischen dem Kolben 41 des Schiebergehäu­ ses 40 und dem rohrförmigen Fortsatz 16 des Ventilein­ satzes 15 über die Steuerbohrung 53, die Ringkammer 54, den Zuströmsteuerschlitz 52, die Ringkammer 55, die Steu­ erbohrung 30, die Steuerbohrung 32 und die Steuerbohrung 28.

Am unteren Kolben 42 des Steuerschiebergehäuses 40 ist ein Ventilkegel 59 angeordnet, der mit seinem oberen Flansch 60 an dem Ventilschiebergehäuse 40 befestigt ist. Zwischen dem Kolbenraum 57 des Steuerschiebergehäuses 40 und dem Nachdruckraum B innerhalb des Kegelkorbes 61 bzw. innerhalb des Austrittsstutzens 12 ist eine Axialbohrung 58 vorgesehen, an die auch ein Impulsrohr 58a angeordnet sein kann. Die Ringfläche 62 des Flansches 60 wirkt mit einem Ventilsitz 63 des Ventilgehäuses 10 am Austritts­ stutzen 12 zusammen.

Durch Drehen der Ventilsteuerspindel 23 ist es möglich, den Abströmsteuerschlitz 50 und den Zuströmsteuerschlitz 52 zu vergrößern oder zu verkleinern. Am unteren Ende des Steuerschiebergehäuses 40, also unterhalb des Kolbens 42 können alle üblichen Kegelformen angebaut werden, wie beispielsweise Parabolkegel, Korbkegel und dgl.

Die vom Nachdruck P₂ im Nachdruckraum B belasteten Flä­ chen 67, 68, 69 und die vom Kammerdruck P₃ in der Kolben­ kammer C belastete Fläche 66 sind in ihren Größen so ge­ wählt, daß die von unten wirkende Kraft 70a und die von oben wirkende Kraft 71 im Gleichgewicht miteinander ste­ hen.

Da der Abströmsteuersitz 49 und der Zuströmsteuersitz 48 gleich groß sind, heben sich die hier wirkenden Kräfte gegenseitig auf.

Das Steuerschiebergehäuse 40 hat in der axialen Richtung zur Steuerspindel 23 ein Spiel von ungefähr 1% des kon­ struktiven Kegelhubes. Wird die Steuerspindel 23 medium­ drucklos in die Schließrichtung, also in der Zeichnung nach unten bewegt, wird der Abströmsteuerschlitz 50 ge­ schlossen und der Zuströmsteuerschlitz 52 weiter geöff­ net. Wird die Steuerspindel 23 in umgekehrter Richtung, also in Öffnungsrichtung in der Zeichnung nach oben be­ wegt, wird der Zuströmsteuerschlitz 52 geschlossen und der Abströmsteuerschlitz 50 weiter geöffnet. Die Steuer­ spindel 23 nimmt also im drucklosen Zustand nach etwa 1% Umkehrspanne das Steuerschiebergehäuse 40 mechanisch mit.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil ge­ schlossen, weil die Ringfläche 42 des Flansches 60 des Ventilkegels 59 gegen den Sitz 63 des Ventilgehäuses an­ liegt. Bei geöffnetem Ventil strömt der zu regelnde Was­ serdampf in Richtung des Pfeiles 72 durch die Löcher des Lochkegels (59) in das Innere des Lochkegels (59) und weiter in den Austrittsstutzen.

Das Steuerschiebergehäuse möge sich in einer Mittelstel­ lung um den Zuström- und Abströmsteuersitz 49, 51 befin­ den. Durch den Steuerkanal 53, den Ringraum 54, den Zu­ strömschlitz 52, die Ringkammer 55, die Steuerbohrungen 30, 32 und 28 stellt sich im Kolbendruckraum C und somit am Kolben 41 ein Druck P₃ ein, der zwischen dem Vordruck P₁ im Eintrittsstutzen 11 und dem Nachdruck P₂ im Aus­ trittsstutzen 12 liegen kann und so hoch ist, daß die in Richtung des Pfeiles 71 nach unten wirkende Kraft durch die in Richtung der Pfeile 70a und 70b wirkenden Kräfte kompensiert wird.

Falls der Stellbefehl "etwas schließen" kommt, wird die Ventilspindel 23 etwas nach unten verschoben, so daß sich der Zuströmsteuerschlitz 52 vergrößert, während sich gleichzeitig der Abströmsteuerschlitz 50 verkleinert. Da­ durch gelangt der im Eintrittsstutzen 11 herrschende Vor­ druck P₁ durch den Steuerkanal 53, den Ringraum 54, den Zuströmschlitz 52, die Ringkammer 55 und die Steuerboh­ rungen 30, 32 und 28 in den Kolbendruckraum C, so daß in dem Kolbendruckraum C der Druck vergrößert wird. Dadurch vergrößert sich der in Richtung des Pfeiles 71 wirkende Druck auf das Steuerschiebergehäuse 40, so daß dieses mit großer Eigenkraft der Steuerspindel 23 folgt.

Kommt umgekehrt der Steuerbefehl "etwas öffnen", so wird die Ventilsteuerspindel 23 nach oben geschoben, so daß der Zuströmsteuerschlitz 52 verkleinert und der Abström­ steuerschlitz 50 vergrößert wird, so daß dadurch der Druck P₃ im Ventilkolbenraum über den Steuerkanal (28), den Steuerkanal 32, den Steuerkanal 30, den Ringraum 55, den Abströmsteuerschlitz 50, die Steuer­ bohrung 56, den Kolbenraum 57 und die zentrale Bohrung 58 abgebaut wird, so daß die nach oben wirkenden Kräfte überwiegen, so daß das Steuerschiebergehäuse 40 dem Ven­ tilsteuerschieber 24 nachfolgt.

Da auf etwa 1% des Ventilhubes die volle Umsteuerung des Vordruckes auf den Nachdruck stattfindet, folgt das Steu­ erschiebergehäuse 40 mit sehr großer Steifigkeit der Weg­ vorgabe durch die Steuerspindel 23. Da bei Regelbetrieb das Steuerschiebergehäuse 40 sich in einer Schwebestel­ lung zwischen dem Abströmsteuersitz 49 und dem Zuström­ steuersitz 51 befindet, beträgt der kurzfristige Steuer­ spindelvorlauf höchstens 0,2 bis 0,8%. Der Abströmsteuer­ schlitz 50 und der Zuströmsteuerschlitz 52 sowie die Steuerkanäle 28, 29, 30, 31, 32 sind zweckmäßig groß dimen­ sioniert, damit das Steuerschiebergehäuse 40 dem Ventil­ steuerschieber 24 schnellstmöglich folgen kann.

Die oberen Quersteuerkanäle 28, 29 sind zweckmäßig so tief angesetzt, daß sich eventuell bildendes Kondensat in den Vordruckbereich abfließen kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 dargestellten Regelventil erfolgt die Ventilanströmung von oben schaftseitig, nämlich in Richtung des Pfeiles 72. Der Dampf verläßt das Regelventil in Richtung des Pfeiles 73.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten, eine zweite Ausführungsform der Erfindung bildenden Regelventil er­ folgt die Anströmung von unten in Richtung des Pfeiles 74, also ventilkegelseitig. Das bedeutet, daß bei geöff­ netem Ventil, also bei geöffnetem Ventilsitz 63 der Was­ serdampf in Richtung des Pfeiles 74 durch den Stutzen 12 (Austrittsstutzen 12 gemäß Fig. 1 und 2) in das Ventil­ gehäuse 10 und von hieraus durch den Stutzen 11 (Eintrittsstutzen 11 gemäß Fig. 1 und 2) in Richtung des Pfeiles 75 aus diesem herausströmt.

Das Steuerschiebergehäuse 76 unterscheidet sich von dem Steuerschiebergehäuse 40 gemäß den Fig. 1 und 2 nur durch die Anordnung der Steuerbohrungen im Steuerschie­ bergehäuse 76.

Der Kolbenraum 57 und der Ringraum 54 sind durch eine Axialbohrung 77 und eine Radialbohrung 78 miteinander verbunden. Der Nachdruckraum E ist mit dem Ringraum 80 oberhalb des Abströmsitzes 49 durch eine Querbohrung 81 verbunden.

Im übrigen ist bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 der konstruktive Aufbau des Regelventils der gleiche, wie er vorstehend bezüglich der Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.

Das Steuerschiebergehäuse 76 möge sich in einer Mittel­ stellung zwischen dem oberen Kolben 25 und dem unteren Kolben 26 unter Bildung eines Abströmsteuerschlitzes 50 und eines Zuströmschlitzes 52 befinden.

Wenn der Steuerbefehl "etwas schließen" kommt, bewegt sich die Ventilsteuerspindel 23 in Richtung des Pfeiles 82a nach unten. Dadurch wird der Abströmsteuerschlitz 50 verkleinert und der Zuströmsteuerschlitz 48 vergrößert. Das bedeutet, daß sich der Kammerdruck P₃ aus der Kolbenkammer C über die Bohrungen 28, 29, 32, 30, 31 über die Ringkammer 55, den Abströmsteuerschlitz 50 und die Bohrung 81 zum Nachdruckraum E hin entspannen kann. Gleichzeitig verringert sich die Menge des aus dem Vordruckraum D über die Axialbohrung 58 in Richtung des Pfeiles 74 über den Kolbenraum 57, die Steuerbohrungen 77 und 78 und über den Zuströmsteuerschlitz 52 zur Ringkammer 55 gelangenden Mediums. Dadurch fällt der Kammerdruck P₃ in der Ringkammer 55 und in der damit über die Bohrungen 30, 31, 32, 28, 29 verbundenen Kolbenkammer C. Die aufgrund des Vordruckes P₁ und des Nachdruckes P₂ nach oben wirkenden Kräfte schieben nunmehr das gesamte Steuerschiebergehäuse 40 mitsamt dem Ventilkegel 59 um Millimeterbruchteile nach oben. Dadurch verändern sich wieder der Abströmsteuerschlitz 50 und der Zuströmsteuerschlitz 52, wodurch sich das Kräftegleichgewicht wieder einstellt, so daß das Steuerschiebergehäuse 40 in der neuen Position zum Stillstand kommt.

Im übrigen entsprechen die Funktionen des in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung den im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung beschriebenen Funktionen.

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte dritte Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung vereinigt die Funktionen des in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungs­ beispieles der Erfindung und die Funktionen des in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung. In dem Steuerschiebergehäuse 84 sind die Steuerlängsbohrung 85 und die Steuerquerbohrung 86 vorgesehen, durch die der Kolbenraum 57 mit dem Ring­ raum 54 verbunden ist. In der Steuerlängsbohrung ist ein nach oben öffnendes Rückschlagventil 87 und in der Steu­ erquerbohrung 86 ist ein von der Schaftseite her nach in­ nen öffnendes Rückschlagventil 88 vorgesehen. Des weite­ ren sind eine Steuerlängsbohrung 89 und eine Steuerquer­ bohrung 90 vorgesehen, wobei in der Steuerlängsbohrung 89 ein nach unten hin öffnendes Rückschlagventil 91 und in der Steuerquerbohrung 90 ein nach außen hin öffnendes Rückschlagventil 92 vorgesehen sind.

Bei Druckbeaufschlagung von der Schaftseite her in Rich­ tung des Pfeiles 93 öffnet das Rückschlagventil 88 und schließt das Rückschlagventil 87, wobei auch das Rückschlagventil 92 schließt und das Rückschlagventil 91 öff­ net, so daß hierdurch die gleichen Steuerkanäle geöffnet sind wie in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Falls die Druckbeaufschlagung ventilkegelseitig in Rich­ tung des Pfeiles 94 erfolgt, öffnet das Rückschlagventil 87 und schließt das Rückschlagventil 88 sowie schließt das Rückschlagventil 91 und öffnet das Rückschlagventil 92, so daß hierdurch die gleichen Steuerwege geöffnet sind wie bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei schaftseitiger Druckbeaufschlagung strömt der Dampf in Richtung des Pfeiles 93 in das Steuerschiebergehäuse und verläßt dieses durch die Bohrung 58 in Richtung des Pfeiles 74. Hierbei erfolgt somit die Strömung aus dem Vordruckraum A in den Nachdruckraum B.

Bei ventilkegelseitiger Druckbeaufschlagung erfolgen alle Vorgänge umgekehrt, nämlich derart, daß der Dampf in Richtung des Pfeiles 94 in das Ventilkegelgehäuse strömt und dieses in Richtung des Pfeiles 75 verläßt. Hierbei stellt der Raum D den Vordruckraum (vorher Raum B) dar, während der Raum E den Nachdruckraum (vorher Raum A) bil­ det.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten vierten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine etwas vereinfachte Ausführungsform, bei der der untere Kolben 95 des Ventilsteuerschiebers 96 nicht gegen die untere Bohrung 97 des Steuerschiebergehäuses 98 abgedich­ tet ist, so daß über den Ringraum 99 zwischen dem unteren Kolben 95 und der unteren Bohrung 97 eine ständige Ver­ bindung mit den Steuerbohrungen 100, 101, 102 in dem Ven­ tilsteuerschieber 96 gegeben ist.

Unmittelbar oberhalb des Abströmsteuerventilsitzes 103 sind zwei Querbohrungen 104, 105 vorgesehen, so daß über diese Wege der Vordruckraum F mit dem Nachdruckraum G in Verbindung steht. Am unteren Ende des Steuerschieberge­ häuses 98 kann ein Metallfilter 106 vorgesehen sein, um eventuelle Verunreinigungen von den Steuerkanälen 100, 101, 102 fernzuhalten.

In dem Ventilschiebergehäuse 98 ist eine abgestufte Boh­ rung vorgesehen, die eine obere durchmessergroße Bohrung 107, eine mittlere durchmesserkleine Bohrung 108 und eine untere durchmessergroße Bohrung 109 aufweist. Der Ventil­ steuerschieber 96 hat einen oberen Kolben 110, einen un­ teren Kolben 95 und zwischen beiden eine Stange 111. Zwi­ schen dem Steuerschiebergehäuse 98 und dem Ventilsteuer­ schieber 96 sind eine untere Ringkammer 112 und eine darüber befindliche obere Ringkammer 113 vorgesehen, zwi­ schen denen ein Zuströmsteuerschlitz 114 ausgebildet ist.

Am Übergang zwischen der durchmesserkleinen Bohrung 108 und der durchmessergroßen Bohrung 107 ist ein Abström­ steuerschlitz 115 vorgesehen, an dem sich eine Ringkammer 116 anschließt, die strömungsmäßig mit den Bohrungen 104 und 105 in Verbindung steht.

Wenn die Ventilsteuerstange 23 nach unten verschoben wird, verkleinert sich der Abströmsteuerschlitz 115 und vergrößert sich gleichzeitig der Zuströmsteuerschlitz 114. Bei Anströmen des Ventils von unten her in Richtung des Pfeiles 117 strömt der Dampf durch den Metallfilter 106, den Ringraum 109, den Zuströmsteuerschlitz 114, den Ringraum 113, die Steuerbohrung 100, die Steuerbohrung 101 und die Steuerbohrung 102 in den Kolbendruckraum C, so daß im Ventilkammerdruckraum C der Druck erhöht wird und dadurch das Ventilschiebergehäuse 98 ebenfalls nach unten verschoben wird.

Bei Anheben der Ventilsteuerspindel 23 nach oben verklei­ nert sich der Abströmsteuerschlitz 114 und vergrößert sich gleichzeitig der Zuströmsteuerschlitz 115, so daß der in der Ventildruckkammer C befindliche Dampf durch die Steuerbohrung 102, die Steuerbohrung 101, die Steuer­ bohrung 100, den Ringraum 113, den Zuströmsteuerschlitz 115, die Ringkammer 116 und die Bohrungen 104 und 105 in Richtung der Pfeile 118 und 119 strömt. Dadurch hebt sich auch das Steuerschiebergehäuse 98 entsprechend nach oben hin an.

Claims (11)

1. Absperrventil, Regelventil und/oder Schieber zum Re­ geln von unter hohem Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zum Regeln von Was­ serdampf, mit einem Ventilgehäuse, das einen Ein­ trittsstutzen, einen Auslaßstutzen und einen weiteren Ventilstutzen aufweist, wobei am Auslaßstutzen ein Ventilsitz vorgesehen ist und in dem weiteren Ventil­ stutzen ein Ventileinsatz angeordnet ist, in dem eine zentrale Bohrung zur Durchführung des Schaftes einer Ventilspindel vorgesehen ist, die an ihrem Ende einen Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß am Ende der Ventilspindel (23) ein Ventil­ steuerschieber (24) angeordnet ist, der einen unteren Kolben (26) und mit Abstand dazu einen oberen Kolben (25) sowie zwischen dem unteren (26) und dem oberen Kolben (25) einen Schaft (27) aufweist, wobei in dem Ventilsteuerschieber (24) und dem Schaft der Ventilsteuerspindel (23) Steuerbohrungen (30, 32, 28) vorgesehen sind,
• b) daß in Höhe des Ventilsteuerschiebers (24) ein Steuerschiebergehäuse (40) mit einem Kolben (41) und einem Ventilkegelansatz (42) vorgesehen ist, wobei in dem Steuerschiebergehäuse (40) eine zentrale, gestufte Bohrung derart vorgesehen ist, daß innerhalb der gestuften Bohrung des Steuerschiebergehäuses (40) der Ventilsteuer­ schieber (24) mit Spiel axialbeweglich angeord­ net ist,
• c) daß in dem Steuerschiebergehäuse (40) ein Ab­ strömsteuersitz (49), zwischen dem Steuerschie­ bergehäuse (40) und dem oberen Kolben (25) des Ventilsteuerschiebers (40) und ein Zuströmsteu­ ersitz (48) zwischen dem Steuerschiebergehäuse (40) und dem unteren Kolben (26) des Ventilsteu­ erschiebers (24) vorgesehen ist,
• d) daß ein Ventilkegel (59) mit einer Steuerbohrung (58) am unteren Ende des Steuerschiebergehäuses (40) angeordnet ist und mit dem Sitz (63) des Austrittsstutzens (12) zusammenwirkt und
• e) daß in dem Steuerschiebergehäuse (40) oder im Ventilsteuerschieber (24) Steuerbohrungen zum Verbinden der einzelnen Druckräume vorgesehen sind.

2. Absperrventil, Regelventil und/oder Schieber zum Re­ geln von unter hohem Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zum Regeln von Was­ serdampf, mit einem Ventilgehäuse, das einen Ein­ trittsstutzen, einen Auslaßstutzen und einen weiteren Ventilstutzen aufweist, wobei am Auslaßstutzen ein Ventilsitz vorgesehen ist und in dem weiteren Ventil­ stutzen ein Ventileinsatz angeordnet ist, in dem eine zentrale Bohrung zur Durchführung des Schaftes einer Ventilspindel vorgesehen ist, die an ihrem Ende einen Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß am Ende der Ventilspindel (23) ein Ventil­ steuerschieber (120) angeordnet ist, der einen unteren Kolben (95) und mit Abstand dazu einen oberen Kolben (110) sowie zwischen dem unteren und dem oberen Kolben einen Schaft (96) auf­ weist, wobei in dem Ventilsteuerschieber (120) und dem Schaft (96) der Ventilsteuerspindel (23) Steuerbohrungen (100, 101, 102) vorgesehen sind,
• b) daß in Höhe des Ventilsteuerschiebers (120) ein Steuerschiebergehäuse (98) mit einem Kolben (121) und einem Ventilkegelansatz (122) vorgese­ hen ist, wobei in dem Steuerschiebergehäuse (98) eine zentrale, gestufte Bohrung derart vorgese­ hen ist, daß innerhalb der gestuften Bohrung des Steuerschiebergehäuses (98) der Ventilsteuer­ schieber (120) mit Spiel axialbeweglich angeord­ net ist,
• c) daß in dem Steuerschiebergehäuse (98) ein Ab­ strömsteuersitz (103) zwischen dem Schieberge­ häuse (98) und dem oberen Kolben (110) des Ven­ tilsteuerschiebers (120) und ein Zuströmsteuer­ sitz (123) zwischen dem Steuerschiebergehäuse (98) und dem unteren Kolben (95) des Ventilsteu­ erschiebers (120) vorgesehen ist,
• d) daß ein Ventilkegel (59) mit einer Steuerbohrung (58) am unteren Ende des Steuerschiebergehäuses (98) angeordnet ist und mit dem Sitz (63) des Austrittsstutzens (12) zusammenwirkt,
• e) daß in dem Steuerschiebergehäuse (98) eine Steu­ erbohrung (105) zum Verbinden der zentralen Boh­ rung mit dem Nachdruckraum (G) vorgesehen ist und
• f) daß der untere Kolben (95) des Ventilsteuer­ schiebers (120) im Durchmesser deutlich kleiner bemessen ist als die untere Bohrung (109) des Steuerschiebergehäuses (98) und daß unmittelbar oberhalb des Abströmsteuersitzes (103) ein Steuerquerkanal (105) vorgesehen ist.

3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (41) des Steuerschiebergehäu­ ses (40) in einem rohrförmigen Fortsatz (16) des Ven­ tileinsatzes (15) axialbeweglich geführt ist.

4. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (59) des Steuerschiebergehäuses (40) in einer Axialbohrung des Austrittsstutzens (12) axialbeweglich und klemmfrei angeordnet ist.

5. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale abgestufte Bohrung des Steuerschiebergehäuses (40) eine obere durchmessergroße Bohrung (44), eine mittlere durchmes­ serkleine Bohrung (45) und eine untere durchmesser­ große Bohrung (46) aufweist, wobei zwischen der oberen und der mittleren Bohrung der Abströmsteuersitz (49) und zwischen der unteren und der mittleren Bohrung der Zuströmsteuersitz (51) gebildet ist.

6. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der umlaufenden Ringfläche (47) des oberen Kolbens (25) des Ventilsteuerschiebers (24) von der umlaufenden Ringfläche (48) des unteren Kolbens (26) des Ventilsteuerschiebers (24) geringfügig größer ist als die Länge der mittleren Bohrung (45) des Steuerschiebergehäuses (40).

7. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (27) des Ventilsteuerschiebers (24) im Durchmesser kleiner ist als die mittlere Bohrung (45) des Steuerschiebergehäuses (40).

8. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schaft (27) des Ventilsteuerschiebers (24) und in dem oberen Kolben (25) des Ventilsteuerschiebers (24) je eine Steuer­ querbohrung (30, 28) vorgesehen ist, die mit einer Steuerlängsbohrung (32) in Verbindung stehen.

9. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerschiebergehäuse (40) eine Steuerbohrung (53) und in dem Flansch (60) eine Axialbohrung (58) vorgesehen sind, von denen die Steuerbohrung (53) mit dem Vordruck und die Axialbohrung (58) mit dem Nachdruck in Verbindung steht.

10. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerbohrungen (85, 86, 89, 90) des Steuerschiebergehäuses (40) vier Rückschlagventile (87, 88, 91, 92) so angeordnet sind, daß das Steuerschiebergehäuse (40) schaftseitig und ventilkegelseitig anströmbar ist.

11. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der unteren Bohrung (109) des Steuerschiebergehäuses (98) ein Metallfilter (106) vorgesehen ist.