DE102008037825B3

DE102008037825B3 - Schnellschlussventil

Info

Publication number: DE102008037825B3
Application number: DE200810037825
Authority: DE
Inventors: Dirk Lieber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2028-08-15

Abstract

Ein durch Eigenmedium betätigtes Schnellschlussventil ist über ein auf dem Ventilgehäuse (1) angeordnetes 3/2-Wege-Hilfsventil (16) angesteuert, dessen erster Anschluss zu einem Innenraum (4) des Ventilgehäuses (1), dessen zweiter Anschluss zu der mit Eigenmedium beaufschlagbaren Seite des Verschlusskörpers (7) und dessen dritter Anschluss zu einem drucklosen Auslass führt. Der Verschlusskörper (7) ist auf der dem Ventilsitz (8) abgewandten Seite fest mit einem Kolben (12) verbunden. Der Kolben (12) ist in einem Führungszylinder (10) geführt, der beidseitig des Kolbens (12) je einen Zylinderraum (13, 14) aufweist. Die Zylinderräume (13, 14) sind über das Hilfsventil (16) mit dem Innenraum (4) des Ventilgehäuses (1) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein durch Eigenmedium betätigtes Schnellschlussventil mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Schnellschlussventile werden in Steueranlagen von Dampf- und Gasturbinen eingesetzt.
Aus der DE 24 35 728 C2 ist ein mit Eigenmedium betätigtes Schnellschlussventil bekannt, das über ein auf dem Ventilgehäuse angeordnetes 3/2-Wege-Hilfsventil angesteuert wird. Der Verschlusskörper des Schnellschlussventils ist in einem Betätigungskolben geführt, der in einem gehäusefesten Führungszylinder gleitbar angeordnet ist. Der Betätigungskolben ist gegenüber dem Führungszylinder über eine die Schließbewegung des Verschlusskörpers bewirkende Druckfeder abgestützt. Bei diesem Schnellschlussventil wird die Energie des Eigenmediums während des Schließvorganges neutralisiert. Für das Schließen des Schnellschlussventils ist allein die Druckfeder zuständig. Ist die Druckfeder nicht vorhanden, gebrochen oder auf Grund von Setzerscheinungen stark geschwächt, kann das Schnellschlussventil nicht mehr geschlossen werden. Die Gewichtskräfte der bewegten Teile des Schnellschlussventils entsprechen in etwa der gespeicherten Energie in der Druckfeder. Ab einer bestimmten Schräglage ist es daher nicht mehr möglich, das Schnellschlussventil zu schließen, da die Reibungs- bzw. Gewichtskräfte die Energie der Druckfeder vollständig kompensieren.
Aus der JP 01275978 A Patent Abstracts of Japan und der DE 24 13 212 A sind ebenfalls Schnellschlussventile bekannt welche mittels eines 3/2-WegeVentils steuerbar sind. Das Ventilglied ist dabei fest mit einem beidseitig beaufschlagbaren Bestätigungskolben verbunden.
Aus der DE 25 37 959 C2 ist ein kombiniertes Schnellschluss-Absperr-Sicherheitsvenil bekannt, das aus einer Kombination zweier Ventile besteht. Das erste Ventil ist als eine in einem gehäusefesten Einsatz geführte Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet, in der eine als zweites Ventil ausgebildete Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet ist. Beide Kolben-Zylinder- Anordnungen sind jeweils mit einem Verschlusskörper verbunden. Bei dieser bekannten Ventilkombination sind die in dem Schnellschlussventil gebildeten Zylinderräume mit Eigenmedium zu beaufschlagen, das über mehrere außerhalb des Ventilgehäuses verlegte Leitungen der druckführenden Rohrleitung entnommen wird. Die Beaufschlagung der Zylinderräume wird durch Magnetventile gesteuert. Ein solches Schnellschlussventil ist in seinem Aufbau sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellschlussventil derart zu verbessern, dass es weniger störungsanfällig und einfacher im Aufbau ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Schnellschlussventil wird auf eine störungsanfällige Druckfeder für die Schließbewegung verzichtet. Stattdessen wird allein die Druck- und Strömungsenergie des Eigenmediums zum Schließen des Schnellschlussventils ausgenutzt. Dabei wird auf das an sich bekannte Prinzip eines doppelt beaufschlagten Zylinders zurückgegriffen. Der Kolben in dem Führungszylinder wird bei entsprechender Ansteuerung durch ein Hilfsventil einseitig mit Eigenmedium beaufschlagt. Auf Grund dieser einseitigen Energieeinwirkung wird der Kolben gegenüber seiner Ausgangslage verschoben. Das Schnellschlussventil schließt oder öffnet sich. Die in dem Schnellschlussventil vorgesehene Druckfeder hat lediglich die Aufgabe, einen definierten Anfangszustand sicherzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 die perspektivische Darstellung eines Schnellschlussventils mit einem Hilfsventil;
2 den Schnitt II-II durch das Schnellschlussventil nach 1 in Offenstellung;
3 den Schnitt II-II durch das Schnellschlussventil nach 1 in Schließstellung;
4 den Schnitt IV-IV durch das Schnellschlussventil nach 1 in Offenstellung und
5 den Schnitt V-V durch das Schnellschlussventil nach 1.
Das in 2 im Schnitt dargestellte Schnellschlussventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Innenraum 4 auf, an den ein Eintrittsstutzen 2 und ein Austrittsstutzen 3 angeformt sind. In dem Innenraum 4 ist ein Dampfsieb 5 angeordnet, das senkrecht zur Achse des Eintrittsstutzen 2 ausgerichtet ist. Das Ventilgehäuse 1 ist durch einen aufgeschraubten Deckel 6 geschlossen.
Ein hohlkegelförmiger Verschlusskörper 7 wirkt mit einem in dem Ventilgehäuse 1 vorgesehenen Ventilsitz 8 zusammen. Der kegelförmige Teil des Verschlusskörpers 7 setzt sich in einen einseitig geschlossenen zylindrischen Teil fort, der in einem unteren Ansatz 9 eines Führungszylinders 10 geführt ist. Auf der dem Ventilsitz 8 abgewandten Seite ist der Verschlusskörper 7 über eine Stange 11 mit einem Kolben 12 fest verbunden.
Der Kolben 12 ist in dem Führungszylinder 10 verschiebbar angeordnet, wobei im Inneren des Führungszylinders 10 oberhalb und unterhalb des Kolbens 12 je ein Zylinderraum 13, 14 gebildet ist. Der Führungszylinder 10 ist mit dem Deckel 6 des Ventilgehäuses 1 verschraubt, der gleichzeitig den oberen Abschluss des oberen, dem Ventilsitz 8 abgewandten Zylinderraumes 13 bildet.
Der Kolben 12 ist über eine Druckfeder 15 auf dem Deckel 6 des Ventilgehäuses 1 abgestützt. Die Federkraft der Druckfeder 15 ist gerade so groß, dass diese bei entlastetem Innenraum 4 und entlasteten Zylinderräumen 13, 14 den Verschlusskörper 7 auf den Ventilsitz 8 drückt, unabhängig von der Einbaulage des Ventils.
In den Deckel 6 des Ventilgehäuses 1 ist ein 3/2-Wege-Hilfsventil 16 eingesetzt, das durch eine auf den Deckel 6 aufgeschraubte Haube 17 verschlossen ist. Das Hilfsventil 16 ist mit einer Ventilstange 18 versehen, die einen Ventilkolben 19 und an ihrem Ende einen Ventilkörper 20 trägt. Das Hilfsventil 16 ist mit drei Anschlüssen versehen. Der erste Anschluss führt über eine Rohrleitung 21 und Durchtrittsöffnungen im Deckel 6 zu dem Innenraum 4 des Ventilgehäuse 1. Der zweite Anschluss führt durch eine Öffnung 22 im Deckel 6 zu dem oberen, d. h. dem Ventilsitz 8 abgewandten Zylinderraum 13. Der dritte Anschluss führt zu dem unteren Zylinderraum 14 über im Zusammenhang mit 5 beschriebenen Leitungen 27, 28 und letztlich zu einer Entlastungsbohrung 32 im Deckel 6 des Ventilgehäuses. Die Ventilstange 18 wird über ein nicht gezeigtes hydraulisches Steuersystem translatorisch verschoben, das außerhalb des Hilfsventils 16 und getrennt von dem Schnellschlussventil angeordnet ist.
Innerhalb des Hilfsventils 16 ist eine Kammer 26 gebildet, in der der Ventilkolben 19 verschiebbar angeordnet ist. Der Ausgang der Kammer 26 ist durch den Ventilkolben 19 verschließbar ausgebildet. Der Innendurchmesser der Kammer 26 ist größer als der Außendurchmesser des Ventilkolbens 19. Die Kammer 26 ist über eine außerhalb des Hilfsventils 16 verlegte erste Leitung 27 und eine durch den Innenraum 4 des Schnellschlussventils hindurchgeführte zweite Leitung 28 mit dem unteren Zylinderraum 14 unterhalb des Kolbens 12 verbunden.
Die Haube 17 umschließt auf der dem Ventilkörper 20 abgewandten Seite des Ventilkolbens 19 einen Raum 25, der sich an die Kammer 26 anschließt und dessen Innendurchmesser geringer ist als der Außendurchmesser des Ventilkolbens 19. An den Raum 25 ist eine außerhalb des Hilfsventils 16 verlegte dritte Leitung 24 angeschlossen, die durch eine im Deckel 6 angebrachte Bohrung in den Innenraum 4 des Schnellschlussventils mündet, wobei der Innenraum 4 ständig mit unter Druck stehendem Medium gefüllt ist.
Wird die Ventilstange 18 gemäß der Darstellung in 2 nach links verschoben, so wird die Kammer 26 durch den Ventilkolben 19 zum Raum 25 hin geöffnet, und das Medium aus dem Raum 25 kann über die in 5 dargestellten Leitungen 27, 28 in den unteren Zylinderraum 14 des Schnellschlussventils gelangen. Der sich aufbauende Druck drückt den Kolben 12 nach oben, der Verschlusskörper 7 hebt von dem Ventilsitz 8 ab und das Schnellschlussventil öffnet. Gleichzeitig legt sich der Verschlusskörper 20 des Hilfsventils 16 an den Anschlag an, wodurch die Rohrleitung 21 geschlossen, der obere Zylinderraum 13 von dem Innenraum 4 getrennt und die Öffnung 22 mit der Entlastungsbohrung 23 verbunden wird. Das Medium aus dem oberen Zylinderraum 13 kann durch die Entlastungsbohrung 23 entweichen.
Wird die Ventilstange 19 gemäß der Darstellung in 3 nach rechts verschoben, so verschließt der Ventilkolben 19 die Kammer 26 zum Raum 25 hin. Gleichzeitig hebt der Ventilkörper 20 von dem Anschlag ab und gibt den Weg von der Rohrleitung 21 zu der Öffnung 22 frei. Medium aus dem Innenraum 4 des Schnellschlussventils kann über die Rohrleitung 21 und die Öffnung 22 in den oberen Zylinderraum 13 dringen und den Kolben 12 nach unten drücken, bis der Verschlusskörper 7 auf den Ventilsitz 8 aufsitzt und das Schnellschlussventil geschlossen ist. Das sich im unteren Zylinderraum 14 befindliche Medium kann über die Leitungen 27, 28 (5) in die geschlossene Kammer 26 entweichen und wird von dort über die freigegebene Entlastungsbohrung 32 abgeblasen.
Zwischen dem zylindrischen Teil des Verschlusskörpers 7 und dem unteren Ansatz 9 des Führungszylinders 10 ist ein Raum 30 gebildet. Der Raum 30 ist durch eine durch den Innenraum 4 des Schnellschlussventils geführte und in 2 und 3 nur angedeutete vierte Leitung 29 mit einer Entlüftungsbohrung 31 in 1 im Deckel 6 verbunden. über die vierte Leitung 29 und die Entlüftungsbohrung 31 kann das während der Öffnungsbewegung des Verschlusskörpers 7 eingeschlossene Medium entweichen.

Claims

Schnellschlussventil, das durch Eigenmedium betätigt ist und ein Ventilgehäuse (1) mit einem Ventilsitz (8) sowie einen Verschlusskörper (7) aufweist, der über ein auf dem Ventilgehäuse (1) angeordnetes 3/2-Wege-Hilfsventil (16) angesteuert ist, wobei ein erster Anschluss des 3/2-Wege-Hilfsventils (16) zu einem Innenraum (4) des Ventilgehäuses (1), ein zweiter Anschluss des Hilfsventils (16) zu der mit Eigenmedium beaufschlagbaren Seite des Verschlusskörpers (7) und ein dritter Anschluss zu einem drucklosen Auslass führt, wobei der Verschlusskörper (7) auf der dem Ventilsitz (8) abgewandten Seite fest mit einem Kolben (12) verbunden ist, dass der Kolben (12) in einem Führungszylinder (10) geführt ist, dass der Führungszylinder (10) beidseitig des Kolbens (12) je einen Zylinderraum (13, 14) aufweist und dass die Zylinderräume (13, 14) über das Hilfsventil (16) mit dem Innenraum (4) des Ventilgehäuses (1) verbunden sind.
Schnellschlussventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12) über eine Druckfeder (15) gegenüber dem Ventilgehäuse (1) abgestützt ist, dass die Federkraft der Druckfeder (15) so bemessen ist, dass der Verschlusskörper (7) bei entlasteten Zylinderräumen (13, 14) auf den Ventilsitz (8) gedrückt ist.
Schnellschlussventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) durch einen Deckel (6) abgedeckt ist, dass durch den Deckel (6) eine als zweiter Anschluss ausgebildete Öffnung (22) hindurchgeführt ist, dass durch die Öffnung (22) der eine Zylinderraum (13) auf der dem Verschlusskörper (7) abgewandten Seite des Kolbens (12) mit einer als ersten Anschluss ausgebildeten Rohrleitung (21) des Hilfsventils (16) verbunden ist.
Schnellschlussventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Zylinderraum (14) auf der dem Verschlusskörper (7) zugewandten Seite des Kolbens (12) über eine durch den Innenraum (4) verlegte zweite Leitung (28) und eine außerhalb des Hilfsventils (16) verlegte erste Leitung (27) mit einer in dem Hilfsventil (16) gebildeten Kammer (26) verbunden ist, dass das Hilfsventil (16) eine Ventilstange (18) aufweist, die einen Verschlusskörper (20) und einen Ventilkolben (19) trägt, und dass der Verschlusskörper (20) die Öffnung (22) und der Ventilkolben (19) die Kammer (26) wechselweise öffnen und verschließen.