DD223783A1

DD223783A1 - Stellventil mit sicherheitsabsperrfunktion

Info

Publication number: DD223783A1
Application number: DD26095284A
Authority: DD
Inventors: Hans Hinrichs; Holger Hesse; Willi Fischer
Original assignee: Magdeburger Armaturenwerke
Priority date: 1984-03-16
Filing date: 1984-03-16
Publication date: 1985-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfstellventil mit kombinierter Sicherheitsabsperrfunktion zur geregelten Dampfbereitstellung unter gleichzeitiger Absicherung gegenueber unzulaessigen Ueberdruck, einsetzbar in Kraft- und Heizwerken. Durch das vorliegende Ventil sollen beide Funktionen, die Stell- und die Sichrheitsabsperrfunktion sicher erfuellt werden, wobei ein Minimum an Antriebs-, Uebertragungs- und Stell- bzw. Absperrelementen benoetigt wird. Der wesentliche erfindungsgemaesse Teil des Ventils besteht in einer aus Absperrkegel, Spindel und Doppelkolben bestehenden axial frei beweglichen Baugruppe, deren abgesetzter Abschnitt am Doppelkolben von einem mit dem Stellantrieb fest verbundenen, topffoermigen Kupplungsbuchse dichtend umschlossen ist, wobei Doppelkolben und Kupplungsbuchse eine ueber die hohlgebohrte Antriebsspindel entlastbare Kammer einschliessen. Figur

Description

Titel der'

Stellventil mit Sicherheitsabsperrfunktion '

Anwendungsgebiet der Erfindung _:

Die Erfindung betrifft ein Dampfstellventil mit druckreduzierender, wahlweise temperaturabsenkender Wirkung und kombinierter Sicherheitsabsperrfunktion zur geregelten · Dampfbereitstellung und gleichzeitiger Absicherung eines der Armatur nachgeschalteten Kohrleitungsnetzes mit den angeschlossenen Dampfverbrauchern gegenüber unzulässigem· "Überdruck. Solche Stellventile mit Sicherheitsabsperrfunktion finden vorwiegend in Kernkraftwerken und konventionellen Kraft- und Heizwerken Verwendung. In entsprechender Ausführung sind diese Armaturen u.a· auch für Gasversorgungsanlagen geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es wurden bereits Armaturen mit einer solchen kombinierten Punktion vorgeschlagen. Bei einer der bekannten Ausführungen werden' die Ventilspindeln eines Schnellschlußkörpers und eines Eegelventilkörpers koaxial und konzentrisch zueinander geführt, wobei die Ventilspindel des Sehne11-schlußventilkorpers die des Hegelventilkörpers hülsenförmig umschließt (DB-AS 19 16.876)·- Dabei sind zwei Stellantriebe für die Hegel- und die Schnellschlußfunktion vorgesehen·

Bei einer weiteren bekannten,Ausführung (DE-OS 30 18 093) besteht eine solche kombinierte Armatur aus einem Ventllschließkoibeh und einem Ventilschließkegel an einer Spin- . del,'wobei zwei Stellantriebe über die Enden, eines zweiarmigen Hebels am Drehpunkt- des Hebels auf die Ventilspindel wirken. '-. . . ;: .

Die Ausführung mit zwei koaxial zueinander geführten, sich hülsenförmig umschließenden Ventilspindeln - getrenntem Regelventil vom Schnellschlußkörper - beinhaltet bei der

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praktischen Ausführung eine Seihe von Problemen. So ist eine aufwendige Abdichtung nach außen, die durch Beibungskräfte bedingt auch den Stellkraftaufwand erhöht, erforderlich. Die Schnellschlußfunktion wird in ihrer Sicherheit durch diese Reibungskräfte beeinträchtigt. D'er Stellkr'aft-* bedarf für das öffnen des Schnellschlußkörpers aus der > Geschlossenstellung ist aufgrund des großen erforderlichen Dichtdurchmessers hoch. Die Anordnung von zwei getrennten Antrieben erfordert einen hohen technischen Aufwand und eine_: relativ komplizierte Ansteuerung. Die Nutzung des · Eigenmediumdruckes für die Realisierung der Schnellschluß-! funktion ist mit einem vertretbaren Aufwand nicht möglich.

Die Ausführung mit zwei Antrieben an den Enden eines zweiarmigen Hebels beinhaltet in der praktischen Verwirklichung ebenfalls auf ,der Antriebsseite einen sehr hohen Aufwand. Hier beeinträchtigen die Stopfbuchsreibungskräfte

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ebenfalls die SchneiIschlußfunktion. Eine Sigehmediumbetä-tigung für den,,Schnellschluß ist auch bei dieser Ausführung nicht vorgesehen* Der Aufwand zur Ansteuerung· der· beiden Antriebe ist relativ hoch.

Beide Ausführungen erfüllen nicht die Anforderungen, die· von den üblichen Vorschriften an Sicherheitsarmaturen gestellt werden. . ^;

Bereits vorgeschlagen wurde weiterhin ein kombiniertes Absperr-Regelventil (DE-OS 29 43 639), welches im Gegensatz zu den vorher genannten Ausführungen für den Schnellv, Schluß eine Eigenmediumbetätigung vorsieht. Im wesentli- , chen wird hierbei ein mittels einer Betatigungsspindel axial gegen einen ringförmigen Schließsitz anpreßbarer Absperr- und Regelkörper von einem zweiten, ringförmig ausgebildeten und mittels einer gesonderten Betätigungseinrichtung im Schnellschluß betätigbaren Absperrkörper umgeben. Die Betätigungseinrichtung besteht dabei aus

\_v einem in Einheit mit dem Absperrkörper ausgebildeten Ringkolben, der im jeweilig äußeren sowie im inneren Durchmesser in üblicher Weise abgedichtet ist und dem

·., ober- und unterhalb der Eolbenflächen mit Sigenmedium beaufschlagbare Druckräume zugeordnet sind. Bei tiberschreiten des zulässigen Druckes wird über entsprechende Entlastungsventile in den unterhalb des Solbens sich befindlichen Druckräumen eine plötzliche Druckverminderung und damit ein Schnellschluß herbeigeführt. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß Stell- und Schnellschlußabsperrkörper voneinander getrennt sind und damit zwei unabhängige Dichtflächen herzustellen sind, wobei der Dichtdurchmesser des Schnellabsperrkörpers zwangsläufig relativ groß werden muß, was hohe Stellkräfte und damit eine starke Feder, gegen deren Federkraft der Schnellschlußabsperrkörper geschlossen werden muß, notwendig macht. Desweiteren müssen für die Auslösung der Schnellschlußsicherheitsfunktion zwei Kammern entlastet werden, was die Sicherheit der Punktion beeinträchtigen kann. "

Ziel der Erfindung , -

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Stellventil mit Sicherheitsabsperrfunktion zu schaffen, das seine beiden Funktionen, die Stellfunktion und die Sicherheits-' absperrfunktion,sicher erfüllen kann, ohne daß sich die

beiden Punktionen gegenseitig beeinträchtigen, das zur 7er-. einfächung der Rohrleitungssysteme von abzusichernden Anlagen durch den .Wegfall von gesonderten hilfsgesteuerten Sicherheit s armatur en den ökonomischen Aufwand verringert, das Druckstöße in Rohrleitungssystemen mit geringem Speichervolumen vermeidet und damit zugleich die Sicherheit erhöht.

Darlegung; des Wesens der Erfindung; ,^ .· . : Der Erfindung -liegt, die Aufgabe zugrunde, -die Stell- und ..'. Sicherheitsabsperrfunktion des kombinierten Ventiles mit einem Minimum an Antriebs- Übertragungs- und Stell- bzw. Absperrelementen zu- gewährleisten, unter Einbeziehung des SigenmediumdruGkes als vorteilhaften Bestandteil des gewünschten" funitioneilen Ablaufes innerhalb des Ventiles.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß in der Pührungsbuchse.eines Yentilgehäuses ein in bekannter Weise im Durchmesser abgesetzter, zentrisch geführter,/ über Kolbenringe abgedichteter,;mit der Mhrungsbuchse eine /Steuerdruckkammer bildender sowie mit einer Spindel und einem Stell- und Absperrkegel fest verbundener Doppelkolben eine axial, frei bewegliche Baugruppe bildet, wöbei diese Baugruppe an ihrem oberen Teil, am im Durchmesser

abgesetzten Abschnitt des Doppelkolbens, in einer mit der Aatriebsspindel fest verbundenen Kupplungsbuchse eingesteckt,, in dieser geführt sowie mit Kolbenringen an der Innenlauffläche und zusätzlich mit einem Dichtsitz in : der. Anschlagstellung nahezu leckagefrei abge.dichtet ist. Sine ^frischen Doppelkolben und Küpplungsbuchse vorhandene entlastete Kammer ist über eine Bohrung in,der Antriebs-

spindel ständig auf einem niedrigen Druckniveau, z.B.. dem Atmosphärendruck oder dem Druck auf der Austri'ttsseite der Armatur gehalten, während in der Druckkammer zwischen Deckel und Kupplungsbuchse bzw. in der Steuer-

.druckkammer unterhalb des Doppelkolbens in bekannter

Weise über je einen Druckanschluß ständig bzw· bei Bedarf das Druckniveau des in die Armatur eintretenden Mediums gewährleistet ist«

Zur Punktion als Sfcellventil ist eine feste Ankopplung des Doppelkolbens an die Kupplungsbuchse und somit eine Verbindung zwischen Stellantrieb und Stell- und Absperrkegel erforderlich. Die sichere Ankopplung wird dadurch erzielt, daß die Kupplungsbuchse und der Doppelkolben durch die, Druckdifferenz zwischen der entlasteten Kammer mit niedrigem Druckniveau und der Druckkammer sowie der Steuerdruckkammer mit dem Druckniveau des in die Armatur eintretenden Mediums fest aufeinander gepreßt werden und dabei der Dichtdurchmesser von Kupplungsbuchse und Doppelkolben auf -den Sitzdurchmesser am Stell- und'Absperrkegei entsprechend den jeweils wirkenden Differenzdrücken abge- / stimmt ist· Somit kann der Stell- und Absperrkegel mit dem Stellantrieb ganz normal in die gewünschte Hubstellung gebracht werden und die Armatur als Stellventil sicher. arbeiten«

Zur Auslösung der Sieherheitsabsperrfunktion bei Überschreitung des zulässigen Drucks auf der Austrittsseite der Armatur, die aus einer beliebigen Hubstellung des Stell- und Absperrkegels erfolgen kann, wird in bekannter Weise ein Dreiwegeventil über eine Eigenmediumsteuerung oder über einen Druckschalter durchgeschaltet, so daß die Steuerkammer"entlastet wird. Diese Entlastung führt zu einem Kraftüberschuß an der frei beweglichen Baugruppe in Schließrichtung, damit zum Abkoppeln von Doppelkolben und Kupplungsbuchse und zum Schließen der Armatur, was eine Unterbrechung des Mediumstromes bewirkt und somit eine weitere Druckauflastung im nachgeschalteten System verhindert. Der im Zulaufquerschnitt angeordnete Siebkorb verhindert den Zufluß von Fremdkörpern entsprechend der gewählten Größe der Durchbrüche am Siebkorb, so daß nur geringfügige Leckagen durch das Verklemmen von Fremdkörpern auftreten können. .

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Sobald der Druck in dem der Armatur nachgeschalteten System weit gen'ug gesunken ist, wird das Umschalten des Dreiwegeventils über die Sigenmediumsteuerung oder den Druckschalter ausgelöst und damit zugleich'die Druckauflastung der Steuerdruckkammer bewirkt, was die selbsttätige Öffnung des Yentils in die Hublage, die vom Antrieb bestimmt,'wird* und zugleich eine feste Ankopplung von Doppelkolben an die Kupplungsbuchse zur Folge hat· Somit kann die Armatur wieder als Stellventil

arbeiten« "".. / ·.. . . .

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. ( .- . >.' ' . ; ' :; · ' .· ι '- .".'.'.. '.. ..Aus führung sbe i spiel - . : . ' , ' Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert warden. Die zugehörige Zeichnung zeigt: . .,.

Stellventil mit Sicherheitaabsperrfunktion, dargestellt im Längsschnitt und versehen ' ' mit einem Dreiwegeventil , :' ' '

Das in der Pig· dargestellte Stellventil mit Sicherheitsabsperrfunktion besteht aus einem .Ventilgehäuse/ 1 mit einem Dichtsitz 2, in dem über die Spindel 3 ein Stell- und Absperrkegel 4 axial verschiebbar angeordnet ist· Die Spindel 3» die auf übliche Weise an der Hihrungsbuchse ' 6 abgedichtet ist, hat mit dem in der J¹Uhrungsbuchse 6 geführten und abgedichteten Doppelkolben 7 eine dicht verschraubte Terbindung, so daß Stell- und Absperrkegel 4·, Spindel 3 und/ Doppelkolben 7 eine axial, frei bewegliche Baugruppe -bilden· Unterhalb des ; Doppelkplbens 7 im Innenraum der Pührungsbuchse 6 wird durch diese Anordnung die Steuerdruckkammer 5 gebildet. Über dem Steuerans.chluß 8 und das Dreiwegeventil 9 wird eine Be- und Entlastung und damit ein variables Druckniveau der Steuerdruckkammer 5 ermöglicht. - ' -

Der Doppelkolben 7 ist mit seinem oberen abgesetzten Abschnitt in die Kupplungsbuchse 10.,- eingesteckt und mit /Kolbenringen an\der Innehlauffläche der Kupplungsbuchse 10 " '^:.-;'^;"λ . ; ^:"- / . '. . '.-· , - . -7 - '

abgedichtet und zusätzlich mit dem stirnseitig vorhandenen Kolbendichtsitz 12 in der oberen Anschlagstellung am Gegendicht Sftz 13 der Kupplungsbuchse 10 nahezu leckagefrei abgedichtet, so' daß zwischen Kupplungsbuchse 10 und Doppelkolben 7 <üe entlastete Kammer 11 entsteht, die über die gebohrte Antriebsspindel 14 ständig auf einem niedrigen Druckniveau gehalten wird· Zwischen^!Kupplungsbuchse 10 und Gehäus.e de ekel 15» desweiteren zur Unterseite begrenzt durch Außenring 16 des in der Führungsbuchse δ geführten Doppelkolbens -?, befindet sich die Druckkammer 17, die über den nicht absperrbaren Druckanschluß 18 mit dem Druckniveau des in die Armatur eintretenden Mediums belastet wird.

Im normalen geregelten Betriebsfall wird in der Steuerdruckkammer 5 über den Steueranschluß mit dem Dreiwegeventil 9» äas, ^w^e i^ äe^Q verschiedenen Verordnungen über Sicherheitsarmaturen gefordert, auch zwei- bzw. dreifach angeordnet werden kann, der Druck des in die Armatur eintretenden Mediums gewährleistet, so daß die aus . Doppelkolben 7ι Spindel 3 und Stell- und Absperrkegel 4 bestehende axial frei -bewegliche Baugruppe durch die in den drei Kammern wirkenden Druckniveaus auf dem Kolbendichtsitz 12 fest an den Gegendichtsitz 13 der Kupplungsbuchse 10 gepreßt wird, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Antrieb 19 und Stell- und Absperrkegel 4 vorhanden ist und damit die Stellfunktion der Armatur gewährleistet ist.

Die Sicherheitsabsperrfunktion wird üblicherweise dann .'. ausgelöst, wenn auf der Austrittsseite der Armatur der zulässige D,ruck überschritten wird und ein Druckschalter oder ein eigenmed^umgesteuertes Pilotventil das Dreiwegeventil 9 betätigt, das dann über den Steueranschluß 8 die Steuerdruckkammer 5 entlastet· Durch die damit auf den Doppelkolben 7 einwirkende resultierende Druckdifferenz entsteht ein Kraftüberschuß in Schließrichtung,

wodurch sich der Doppelkolben . 7 von der Kupplungsbuchse 10 löst und damit den Stell- und Absperrkegel 4, in die geschlossene Stellung bewegt. Dadurch wird der'Mediumstrom durch die Armatur unterbrochen und es kann keine weitere Druckauflastung des der Armatur nachgeschalteten Systems verfolgen* ' - , ; '

Wenn der Druck in dem der Armatur nachgeschalteten System •weit: genug gesunken, ist, wird das Dreiwegeventil 9 -über

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den Druckschalter oder das Pilotventil umgeschaltet, so daß wieder eine Druckauflastung der Steuerdruckkammer 5 erfolgt und damit eine Öffnungsbewegung der axial frei beweglichen Baugruppe aus Doppelkolben 7, Spindel 3 und Stell- und; Absperrkegel 4- eingeleitet wird, wobei der Doppelkolben 7 mit dem Solbendichtsitz. 12 an den Gegendichtsitzi der Kupplungsbuchse 10 anschlägt. Die Bubstellung wird dabei von der Stellung des Antriebs 19 zum Zeitpunkt des Anschlagend des Doppelkolbens 7 an cLLe Supplungsbuchse 10 bestimmt. Mt dem Abschloß dieser selbsttätigen Hubbewegung hat die Armatur wieder die Be-.. triebsbereitsehaft zur -Erfüllung der Stellfunktion er-

Claims

- 9 -Er.findangsanspru.ch

Ί· Stellventil mit Sicherheitsabsperrfunktion, bei dem ein. Stell- und Absperrkegel, der über eine Spindel mit einem im Durchmesser abgesetzten, zentrisch geführten und radial abgedichteten Doppelkolben fest verbunden ist, wobei oberhalb des Kolbens eine mit dem Mediendruck stetig belaste- · te Druckkammer und unterhalb des Kolbens eine durch ein entsprechendes Steuerventil vom Mediendruck entlastbare Steuerdruckkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

\ daß die aus Absperrkegel (4), Spindel (3) und Doppelkolben (7) bestehende und axial frei bewegliche Baugruppe mit dem abgesetzten Abschnitt des Doppelkolbens (7) von einer mittels Antriebs spindel (14·). mit dem Antrieb (19) fest verbundenen topfförmigen Kupplungsbuchse (10) dichtend umschlossen ist, wobei Doppelkolben (7) und Kupp--. lungsbuchse (10) eine über die hohlgebohrte Antriebs- ; spindel (14) entlastete Kammer (11) einschließen·
2· Stellventil nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen Doppelkolben (7) und Kupplungsbuchse (10) in der Kombination einer mit üblichen Mitteln herbeigeführten radialen Dichtung an den zylindrischen Laufflächen mit einem in der angeschlagenen Lage wirksamen axialen Kolbendichtsitz (12) und seinem Gegendichtsitz (13) realisiert ist.
3· Stellventil nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entlastete Kammer (11) mit einem ständigen niedrigen Druckniveau, vorzugsweise dem Atmosphärendruck» ver-" bunden ist« . .

- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -