WO2012146482A1 - Kombiniertes dampfturbinenventil mit integriertem vorhubdesign - Google Patents

Kombiniertes dampfturbinenventil mit integriertem vorhubdesign Download PDF

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WO2012146482A1
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valve
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closing
pressure chamber
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Maximilian Niederehe
Daniel Whitear
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
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    • F16K1/443—Details of seats or valve members of double-seat valves the seats being in series
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    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/024—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an auxiliary valve on the main valve
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    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines

Definitions

  • the invention relates to an actuating quick-acting valve for a steam turbine, comprising a valve housing, on the innensei ⁇ term projecting a pilot pot whose axis is centered to a valve seat of the actuating quick-closing valve and in the concentric and in the axial direction independently longitudinally displaceable a Stellventilkegel and a quick ⁇ closing poppet are arranged, wherein the Stellventilke ⁇ gel is sealed vapor-tight against the guide pot, wherein the quick-acting poppet is sealed against the steam pot tight seal, the actuating quick-closing valve an input pressure chamber and a sealable relative to the input pressure chamber output pressure chamber wherein a central spindle is designed for advancing the quick-action valve cone in the direction of the valve seat.
  • the invention begins, the task of which is to specify a setting quick-closing valve, which comes with ge ⁇ ringeren forces to open the quick-closing valve ⁇ .
  • the object is further achieved by a method for operating a setting-quick-closing valve, wherein the
  • a fast-closing valve is formed with a Schnelllesventilke- gel and a control valve cone within the valve housing, wherein the actuating quick-closing valve, an input pressure chamber is separated from an output pressure chamber, wherein when opening the quick-closing valve a fluidic connection between the output pressure chamber and a behind the Quick-release valve arranged rear space is made.
  • the invention is based on the aspect that in the structural design of steam turbine valves, wherein the actuating and quick-closing valve are designed in a housing comparatively large valve body arise.
  • the invention assumes that when closing a quick-acting valve, it may happen that a volume is released behind the quick-action valve cone, without the steam being able to flow in, which results in a negative pressure being formed in this rear space, which constitutes the Force balance changed so much that a trouble-free closing of the quick-closing valve cone would be prevented.
  • a fluidic connection is formed between the rear space, which is arranged behind the quick-action closing cone and the outlet pressure chamber. This means that the pressures between these two rooms are the same. This means that this has an effect on the forces required to move the
  • the guide pot is formed such that a second strömungstech ⁇ African connection between the rear space and the inlet pressure chamber is formed.
  • another parameter is provided to influence the forces on the quick-action poppet.
  • the central spindle is designed to be displaceable relative to the quick-closing valve ⁇ cone. This means that a rela ⁇ tive movement between the central spindle and the quick ⁇ closing shuttle cone is possible. In particular, this is exploited to produce or close fluidic connections when opening and closing.
  • Quick-closing valve cone a first pressure compensation channel which hubkegel by a trained in the central spindle forward to close the quick-closing valve occlusive ⁇ bar and is stratöffnenbar when opening the quick-acting valve, wherein the first pressure equalizing channel the flow-piercing ⁇ African connection between the pressure space and the outlet space forms.
  • the guide pot on a second pressure equalization channel which forms the second fluidic connection between the rear space and the inlet pressure chamber.
  • a fluidic connection between the rear space and the inlet pressure space can also be produced in a simple constructive manner. This is realized by simply trained Ka ⁇ channels in the guide pot.
  • Quick-release valve on the inside of the guide pot ordered ⁇ This means that the quick-action valve cone and thus the quick-acting valve are arranged inside and the control valve around the quick-acting valve.
  • the quick-action valve cone with first piston rings is vapor-tight with respect to the guide pot.
  • control valve cone is advantageously made vapor-tight with respect to the pilot pot by means of the second piston ring.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an actuator
  • FIG. 1 shows a setting quick-closing valve 1 in a cross-sectional view.
  • the actuating quick-closing valve 1 essentially comprises a valve housing 2, wherein the combined quick-closing and adjusting valve is arranged within the valve housing 2.
  • an inlet pressure chamber 3 and an outlet pressure chamber 4 are arranged within the valve housing 2.
  • a vapor flows into the inlet pressure chamber 3 and is diverted into the outlet pressure chamber 4.
  • a receiving element 5 is arranged on the valve housing 2 on the valve housing 2.
  • This receiving element 5 is vapor-tightly connected to the valve housing 2 via suitable connections.
  • the valve housing 6 is designed to receive a drive for the valve spindles.
  • a quick-action valve cone 7 and a control valve cone 8 is arranged between the inlet pressure chamber 3 and the output pressure chamber 4. Between the quick-action valve cone 7 and the control valve cone 8, a pilot pot 9 is arranged, which protrudes on the inside in the valve housing.
  • the guide pot 9 is formed integrally with the receiving element 5. Inside the valve housing 2 a valve seat 10 out ⁇ forms, where the quick-closing valve cone 7 and the adjusting ⁇ poppet 8 is brought into contact.
  • the valve seat 10 is a separate component that is inside the valve housing. 2 can be attached by suitable means. Both the quick-action valve cone 7 and the control valve cone 8 are arranged on this valve seat 10.
  • the guide pot 9 is formed centrally of this valve seat 10.
  • the quick-action poppet 7 and the control valve cone 8 are formed konzen ⁇ trically around the guide pot 9 in the axial direction 12 independently of each other long slidably.
  • central spindle 11 is provided, which is displaceable in the axial direction 12 and a force on the cone Schnell gleichventil- can exert.
  • three circumferentially distributed drive spindles can be used.
  • the control valve 8 is tightly sealed ⁇ tight against the guide pot 9. This is done via a second piston ring ⁇ pairing 14.
  • the quick-action valve cone 7 is also ge ⁇ conditions the pilot pot 9 with a first piston ring pairing 15 are sealed vapor-tight.
  • the inlet pressure chamber 13 is formed in a sealable manner with respect to the outlet pressure chamber 4 by means of the quick-action valve cone 7 and the control valve cone 8.
  • the central spindle 11 is designed such that when ⁇ ff ⁇ nen the quick-closing valve 7, a fluidic connection 16 between a rear space 17, which is arranged behind the quick-action valve cone 7, and the output pressure chamber 4 is formed. As seen in Figure 1, this is realized fol ⁇ gender extent:
  • the strö ⁇ mung technical compound 16 is formed here by a re ⁇ lative movement between a part connected to the central spindle 11 cone central spindle 19 and the further component 18.
  • the fluidic connection 16 in this case comprises a parallel to the axial direction 12 arranged first flow channel 20 and a substantially perpendicular thereto arranged second flow channel 21.
  • the first flow channel 20 opens into the rear space 17.
  • the second flow channel 21 opens into the output space 4.
  • the first Flow channel 20 and the two ⁇ th flow channel 21 are fluidically connected to each other.
  • a further movement of the central spindle cones 19 to the right also moves the quick-action valve cone 7 to the right up to the valve seat 10.
  • the fluidic connection 16 during opening enables pressure equalization between the outlet pressure chamber 4 and the rear chamber 17. This means that the pressure is equal between the external pressure chamber 4 and the rear chamber 17.
  • the guide pot 9 is further designed such that in this a second fluidic connection 24 between ⁇ the rear chamber 17 and the inlet pressure chamber 3 is formed when the control valve is opened is. This will be essentially parallel to the axial direction 12, a third flow channel 25 and a vertically arranged fourth flow channel 26 is formed.
  • the third flow channel 25 flows into the A ⁇ gear pressure chamber 3 and the fourth flow channel 26 flows into the rear chamber 17.
  • the first flow channel 20 and the second flow channel 21 may also be as a pressure equalization channel ⁇ be distinguished.
  • the fluidic connection 24 can also be referred to as a second pressure equalization channel.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Schnellschluss- und Stellventil für eine Frischdampfleitung einer Dampfturbine, wobei eine Zentralspindel (11) derart ausgebildet ist, dass eine Druckentlastung beim Öffnen des Schnellschlussventilkegels (7) dadurch entsteht, dass eine strömungstechnische Verbindung (16) zwischen einem Ausgangsraum (4) und einem Rückraum (17) gebildet wird.

Description

Beschreibung
KOMBINIERTES DAMPFTURBINENVENTIL MIT INTEGRIERTEM
VORHUBDESIGN
Die Erfindung betrifft ein Stell-Schnellschluss-Ventil für eine Dampfturbine, mit einem Ventilgehäuse, an dem innensei¬ tig ein Führungstopf vorsteht, dessen Achse mittig zu einem Ventilsitz des Stell-Schnellschluss-Ventils zeigt und in dem konzentrisch sowie in die Achsrichtung unabhängig voneinander längsverschiebbar ein Stellventilkegel und ein Schnell¬ schlussventilkegel angeordnet sind, wobei der Stellventilke¬ gel gegen den Führungstopf dampfdicht abgedichtet ist, wobei der Schnellschlussventilkegel gegen den Führungstopf dampf- dicht abgedichtet ist, wobei das Stell-Schnellschluss-Ventil einen Eingangsdruckraum und einen gegenüber dem Eingangsdruckraum abdichtbaren Ausgangsdruckraum aufweist, wobei eine Zentralspindel zum Vorantrieb des Schnellschlussventilkegels in Richtung Ventilsitz ausgebildet ist.
Im Dampfturbinenbau werden Turbinenventile benötigt, die ho¬ hen thermischen und mechanischen Anforderungen genügen müssen. In einem Dampfkraftwerk kann im Dampferzeuger ein Dampf erzeugt werden, der vergleichsweise hohe Temperaturen und ho- he Drücke aufweist. So kommen beispielsweise Temperaturen von über 620°C bei einem Druck von über 300bar vor. Solch hohe Temperaturen und Drücke stellen enorme Belastungen an die jeweiligen Bauteile der Dampfturbine als auch auf die Turbinen¬ ventile dar. In der Regel wird in einer Frischdampfleitung jeweils ein Schnellschluss- und ein Stell-Ventil angeordnet. Das Schnellschlussventil ist hierbei ständig geöffnet und das Stellventil regelt den Zufluss des Dampfes zur Dampfturbine hin. Es existieren Situationen, bei denen die Dampfzufuhr abrupt versperrt werden muss. In dieser Situation reagiert das Schnellschlussventil schlagartig und sperrt die Dampfzufuhr innerhalb von Millisekunden ab. Es ist bekannt, das Schnell¬ schluss- und das Stellventil innerhalb eines Ventilgehäuses anzuordnen. Dies spart Bauraum und somit werden Fertigungs¬ und Herstellungskosten gespart.
Allerdings ist eine solch kompakte Bauweise in einem Ventil- gehäuse konstruktionsbedingt komplizierter als separate Aus¬ führungsformen mit jeweils einem Schnellschluss- und einem Stellventil. So stellt beispielsweise eine Herausforderung dar, ein geschlossenes Schnellschlussventil mit möglichst ge¬ ringen Kräften wieder zu öffnen.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Stell-Schnellschluss-Ventil anzugeben, das mit ge¬ ringeren Kräften zum Öffnen des Schnellschlussventils aus¬ kommt .
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Stell-Schnellschluss- Ventil für eine Dampfturbine gemäß Anspruch 1.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Stell-Schnellschluss-Ventils , wobei das
Stell-Schnellschluss-Ventil mit einem Schnellschlussventilke- gel und einem Stellventilkegel innerhalb des Ventilgehäuses ausgebildet wird, wobei mit dem Stell-Schnellschluss-Ventil ein Eingangsdruckraum von einem Ausgangsdruckraum getrennt wird, wobei beim Öffnen des Schnellschlussventilkegels eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Ausgangsdruckraum und einem hinter den Schnellschlussventilkegel angeordneten Rückraum hergestellt wird. Die Erfindung geht von dem Aspekt aus, dass bei der konstruktiven Ausführung von Dampfturbinenventilen, wobei das Stell- und Schnellschlussventil in einem Gehäuse ausgeführt sind vergleichsweise große Ventilkörper entstehen. Des Weiteren geht die Erfindung davon aus, dass beim Schließen eines Schnellschlussventils der Fall vorkommen kann, dass hinter dem Schnellschlussventilkegel ein Volumen freigegeben wird, ohne das Dampf nachströmen kann, was dazu führt, dass ein Unterdruck in diesen Rückraum ausgebildet wird, welcher das Kräftegleichgewicht soweit verändert, dass ein störungsfreies Schließen des Schnellschlussventilkegels verhindert werden würde. Erfindungsgemäß wird daher eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Rückraum, der hinter dem Schnell- schlussventilkegel angeordnet ist und dem Ausgangsdruckraum ausgebildet. Das bedeutet, dass die Drücke zwischen diesen beiden Räumen gleich groß sind. Das bedeutet, dass dies ein Einfluss auf die aufzuwendenden Kräfte zur Bewegung des
Schnellschlussventilkegels hat. Die Kräfte können daher ge- ringer sein. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Zentralspindel derart ausgebildet, dass beim Schlie¬ ßen des Schnellschlussventilkegels die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Rückraum und dem Ausgangsraum ge- schlössen ist. Somit lassen sich die Kräfte, die für das
Schließen und das Öffnen des Schnellschlussventilkegels benö¬ tigt werden einzeln beeinflussen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Führungstopf derart ausgebildet, dass eine zweite strömungstech¬ nische Verbindung zwischen dem Rückraum und dem Eingangsdruckraum entsteht. Somit ist ein weiterer Parameter bereitgestellt, um die Kräfte auf den Schnellschlussventilkegel zu beeinflussen. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Zentralspindel verschiebbar gegenüber dem Schnell¬ schlussventilkegel ausgebildet. Das bedeutet, dass eine rela¬ tive Bewegung zwischen der Zentralspindel und dem Schnell¬ schlussventilkegel möglich ist. Insbesondere wird das hierbei ausgenutzt, um beim Öffnen und beim Schließen strömungstechnische Verbindungen herzustellen bzw. zu schließen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der
Schnellschlussventilkegel einen ersten Druckausgleichskanal auf, der durch einen in der Zentralspindel ausgebildeten Vor- hubkegel zum Schließen des Schnellschlussventils verschlie߬ bar und beim Öffnen des Schnellschlussventils wiederöffnenbar ist, wobei der erste Druckausgleichskanal die strömungstech¬ nische Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Ausgangsraum bildet. Somit wird in vorteilhafter Weise konstruktiv ausge¬ nutzt, dass im Schnellschlussventilkegel selbst eine strö¬ mungstechnische Verbindung hergestellt werden kann, die durch eine relative Bewegung zwischen dem Vorhubkegel und dem
Schnellschlussventilkegel realisiert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Führungstopf einen zweiten Druckausgleichskanal auf, der die zweite strömungstechnische Verbindung zwischen dem Rückraum und dem Eingangsdruckraum bildet. Somit kann ebenfalls in einer einfachen konstruktiven Weise eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Rückraum und dem Eingangsdruckraum hergestellt werden. Dies wird durch einfach ausgebildete Ka¬ näle in dem Führungstopf realisiert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der
Schnellschlussventilkegel innenseitig an dem Führungstopf an¬ geordnet. Das bedeutet, dass der Schnellschlussventilkegel und somit das Schnellschlussventil innerhalb und das Stell- ventil um das Schnellschlussventil herum angeordnet ist.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist der Schnellschlussventilkegel mit ersten Kolbenringen gegenüber dem Führungstopf dampfdicht ausgebildet.
Genauso wird in vorteilhafter Weise der Stellventilkegel mit¬ tels des zweiten Kolbenrings gegenüber dem Führungstopf dampfdicht ausgebildet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung mittelbar erkennbaren Lehren wird hier auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in: Figur 1 eine Querschnittsansicht eines Stell-
Schnellschluss-Ventils . In der Figur 1 ist ein Stell-Schnellschluss-Ventil 1 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Stell-Schnellschluss- Ventil 1 umfasst im Wesentlichen ein Ventilgehäuse 2, wobei innerhalb des Ventilgehäuses 2 das kombinierte Schnell- schluss- und Stell-Ventil angeordnet ist. Innerhalb des Ven- tilgehäuses 2 ist ein Eingangsdruckraum 3 und ein Ausgangsdruckraum 4 angeordnet. In den Eingangsdruckraum 3 strömt ein Dampf ein und wird in den Ausgangsdruckraum 4 umgeleitet. Bei einer vollständigen Öffnung des Stell-Schnellschluss-Ventils 1 ändern sich die thermodynamischen Größen des Frischdampfes auf dem Weg vom Eingangsdruckraum 3 zum Ausgangsdruckraum 4 kaum.
In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel erfolgt eine Umlen- kung des Frischdampfes vom Eingangsdruckraum 3 zum Ausgangs- druckraum 4 um 90°.
An dem Ventilgehäuse 2 wird ein Aufnahmeelement 5 angeordnet. Dieses Aufnahmeelement 5 wird über geeignete Verbindungen dampfdicht mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden. Das Ventilge- häuse 6 ist zum Aufnehmen eines Antriebs für die Ventilspindeln ausgebildet.
Zwischen dem Eingangsdruckraum 3 und dem Ausgangsdruckraum 4 ist ein Schnellschlussventilkegel 7 und ein Stellventilkegel 8 angeordnet. Zwischen dem Schnellschlussventilkegel 7 und dem Stellventilkegel 8 ist ein Führungstopf 9 angeordnet, der im Ventilgehäuse innenseitig vorsteht. Der Führungstopf 9 ist integral mit dem Aufnahmeelement 5 ausgebildet. Innerhalb des Ventilgehäuses 2 ist ein Ventilsitz 10 ausge¬ bildet, an dem der Schnellschlussventilkegel 7 und der Stell¬ ventilkegel 8 in Kontakt bringbar ist. Der Ventilsitz 10 ist ein separates Bauelement, das innerhalb des Ventilgehäuses 2 über geeignete Mittel angebracht werden kann. Sowohl der Schnellschlussventilkegel 7 als auch der Stellventilkegel 8 sind an diesem Ventilsitz 10 angeordnet. Der Führungstopf 9 ist mittig zu diesem Ventilsitz 10 ausgebildet. Der Schnell- schlussventilkegel 7 und der Stellventilkegel 8 sind konzen¬ trisch um den Führungstopf 9 in die Achsrichtung 12 unabhängig voneinander längst verschiebbar ausgebildet. Dazu ist ei¬ ne Zentralspindel 11 vorgesehen, die in der Achsrichtung 12 verschiebbar ist und eine Kraft auf den Schnellschlussventil- kegel 7 ausüben kann. Des Weiteren sind, wie in Figur 1 dargestellt, zwei Antriebsspindeln 13a und 13b dargestellt, die eine Kraft auf den Stellventilkegel 8 in Achsrichtung 12 aus¬ üben können. In alternativen Aus führungs formen können drei auf dem Umfang verteilte Antriebsspindeln eingesetzt werden.
Der Stellventilkegel 8 ist gegen den Führungstopf 9 dampf¬ dicht abgedichtet. Dies erfolgt über eine zweite Kolbenring¬ paarung 14. Der Schnellschlussventilkegel 7 ist ebenfalls ge¬ gen den Führungstopf 9 mit einer ersten Kolbenringpaarung 15 dampfdicht abgedichtet werden.
Der Eingangsdruckraum 13 ist mittels des Schnellschlussven- tilkegels 7 und dem Stellventilkegel 8 abdichtbar gegenüber dem Ausgangsdruckraum 4 ausgebildet.
Die Zentralspindel 11 ist derart ausgebildet, dass beim Öff¬ nen des Schnellschlussventilkegels 7 eine strömungstechnische Verbindung 16 zwischen einem Rückraum 17, der hinter dem Schnellschlussventilkegel 7 angeordnet ist, und dem Ausgangs- druckraum 4 entsteht. Wie in Figur 1 zu sehen, wird dies fol¬ gendermaßen realisiert:
An den Schnellschlussventilkegel 7 ist ein weiteres Bauele¬ ment 18 angepasst, wobei in diesem weiteren Bauelement 18 die strömungstechnische Verbindung 16 realisiert ist. Die strö¬ mungstechnische Verbindung 16 entsteht hierbei durch eine re¬ lative Bewegung zwischen einem mit der Zentralspindel 11 verbundenen Zentralspindelkegel 19 und dem weiteren Bauelement 18. Die strömungstechnische Verbindung 16 umfasst hierbei ein parallel zur Achsrichtung 12 angeordneten ersten Strömungskanal 20 und einen im Wesentlichen senkrecht dazu angeordneten zweiten Strömungskanal 21. Der erste Strömungskanal 20 mündet in den Rückraum 17. Der zweite Strömungskanal 21 mündet in den Ausgangsraum 4. Der erste Strömungskanal 20 und der zwei¬ te Strömungskanal 21 sind strömungstechnisch miteinander verbunden. Sofern sich die Zentralspindel 11 nach links bewegt, wird ebenso der Zentralspindelkegel 19 ebenfalls nach links bewegt und öffnet die strömungstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Strömungskanal 21 und dem Außendruckraum 4. Diese Öffnung wird begrenzt durch eine Anschlag 22, der durch einen Vorsprung 23 im weiteren Bauelement 18 realisiert ist. Der Vorsprung 23 und der Zentralspindelkegel 19 stoßen quasi auf- einander. Eine weitere Bewegung der Zentralspindel 19 nach links zieht den Schnellschlussventilkegel 7 ebenfalls mit nach links. Dieser Vorgang ist in der Figur 1 in der unter der Achsrichtung 12 dargestellten Anordnung innerhalb des Ventilgehäuses 2 zu sehen.
Oberhalb der Achsrichtung 12 ist der Vorgang während des Schließens des Schnellschlussventilkegels 7 dargestellt.
Hierbei ist zu sehen, dass der Zentralspindelkegel 19, der relativ zum weiteren Bauelement 18 bewegt werden kann, die strömungstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Strömungskanal 21 und dem Außendruckraum 4 verschließt. Eine wei¬ tere Bewegung der Zentralspindelkegel 19 nach rechts bewegt den Schnellschlussventilkegel 7 ebenfalls nach rechts bis zum Ventilsitz 10. Durch die strömungstechnische Verbindung 16 während des Öffnens ist ein Druckausgleich zwischen dem Ausgangsdruckraum 4 und dem Rückraum 17 möglich. Das bedeutet, dass der Druck gleich ist zwischen dem Außendruckraum 4 und dem Rückraum 17. Der Führungstopf 9 ist des Weiteren derart ausgebildet, dass in dieser eine zweite strömungstechnische Verbindung 24 zwi¬ schen dem Rückraum 17 und dem Eingangsdruckraum 3 entsteht, wenn das Stellventil geöffnet ist. Dazu wird im Wesentlichen parallel zur Achsrichtung 12 ein dritter Strömungskanal 25 und ein senkrecht dazu angeordneter vierter Strömungskanal 26 ausgebildet. Der dritte Strömungskanal 25 mündet in den Ein¬ gangsdruckraum 3 und der vierte Strömungskanal 26 mündet in den Rückraum 17. Der erste Strömungskanal 20 und der zweite Strömungskanal 21 können auch als Druckausgleichskanal be¬ zeichnet werden.
So wird ein Druckausgleich geschaffen, welche zum einwandfreien Schließen des Schnellschlussventilkegels notwendig ist, da sich hinter dem Kegel ein Unterdruck einstellen würde, welche das Schließen einschränken bzw. behindern würde.
Die strömungstechnische Verbindung 24 kann auch als zweiter Druckausgleichskanal bezeichnet werden.
Es werden dadurch zwei Arbeitsräume (Eingangsdruckraum 23 und Eingangsdruckraum 4) ausgebildet. Durch den Zentralspindelke¬ gel 19 wird der Schnellschlussventilkegel 7 des Schnell¬ schlussventils druckentlastet. Im geschlossenen Zustand wir- ken große Dampfkräfte auf den Schnellschlussventilkegel 7, welcher aus der Druckdifferenz vor dem Schnellschlussventilkegel 7 und hinter dem Schnellschlussventilkegel 7 resultie¬ ren. Um den Schnellschlussventilkegel 7 gegen diese Dampf¬ kräfte zu Öffnen müsste ein sehr großer Antrieb verwendet werden. Um dies zu vermeiden, wird der Schnellschlussventil¬ kegel 7 mit einem Zentralspindelkegel 19 ausgeführt. Beim Öffnen wird zuerst der verhältnismäßig kleine Zentralspindel¬ kegel 19 geöffnet und sorgt damit für einen Druckausgleich über den Zentralspindelkegel 19. Danach wird der Schnell- schlussventilkegel 7 geöffnet. Da beim Schließen zunächst der Zentralspindelkegel 19 schließt und damit die Dampfzufuhr des Rückraums 17 unterbindet, entsteht das Problem, dass über die Kolbenringe kein Dampf hinter den Schnellschlussventilkegel 7 strömen kann, so dass sich unter Freigabe des Volumens im Rückraum des Schnellschlussventilkegels 7 ein Unterdruck aus¬ bildet. Hierdurch wird das Kräftegleichgewicht soweit geän¬ dert, dass ein störungsfreies Schließen des Schnellschluss¬ ventilkegels 7 verhindert werden würde. Dies wird umgangen, indem die zweite strömungstechnische Verbindung 24 eine per¬ manente Dampfzufuhr garantiert.
Insgesamt entsteht eine Verkleinerung der auf die Stellven- tilkegel 8 und Schnellschlussventilkegel 7 wirkenden Dampf¬ kräfte. Durch die Reduzierung der Dampfkräfte verkleinern sich die Antriebskräfte und die mechanische Belastung der Ventilspindeln sinkt insgesamt. Dadurch können kleinere und günstigere Antriebe und Ventilbauteile verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
Stell-Schnellschluss-Ventil (1) für eine Dampfturbine, mit einem Ventilgehäuse (2), an dem innenseitig ein Füh¬ rungstopf (9) vorsteht, dessen Achse mittig zu einem Ven¬ tilsitz (10) des Stell-Schnellschluss-Ventils (1) zeigt und in dem konzentrisch sowie in die Achsrichtung (12) unabhängig voneinander längsverschiebbar ein Stellventilkegel (8) und ein Schnellschlussventilkegel (7) angeord¬ net sind,
wobei der Stellventilkegel (8) gegen den Führungstopf (9) dampfdicht abgedichtet ist,
wobei der Schnellschlussventilkegel (7) gegen den Füh¬ rungstopf (9) dampfdicht abgedichtet ist,
wobei das Stell-Schnellschluss-Ventil (1) einen Eingangs¬ druckraum (3) und einen gegenüber dem Eingangsdruckraum
(3) abdichtbaren Ausgangsdruckraum (4) aufweist,
wobei eine Zentralspindel (11) zum Vorantrieb des
Schnellschlussventilkegels (7) in Richtung Ventilsitz
(10) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zentralspindel (11) derart ausgebildet ist, dass beim Öffnen des Schnellschlussventilkegels (7) eine strömungs¬ technische Verbindung (16) zwischen dem Rückraum (17), der hinter dem Schnellschlussventilkegel (7) angeordnet ist, und dem Ausgangsdruckraum (4), entsteht,
wobei die Zentralspindel (11) verschiebbar gegenüber dem Schnellschlussventilkegel (7) ausgebildet ist,
wobei der Schnellschlussventilkegel (7) einen ersten Druckausgleichskanal aufweist, der durch einen in der Zentralspindel (11) ausgebildeten Vorhubkegel beim
Schließen des Schnellschlussventils verschließbar und beim Öffnen des Schnellschlussventils wiederöffnenbar ist, wobei der erste Strömungskanal (20) die strömungs¬ technische Verbindung (16) zwischen dem Rückraum (17) und dem Ausgangsraum (4) bildet,
wobei der Führungstopf (9) einen zweiten Druckausgleichs- kanal aufweist, der die zweite strömungstechnische Ver¬ bindung (24) zwischen dem Rückraum (17) und dem Eingangsdruckraum (3) bildet,
wobei der Schnellschlussventilkegel (7) innenseitig an dem Führungstopf (9) angeordnet ist,
wobei der Stellventilkegel (8) außenseitig an den Füh¬ rungstopf (9) angeordnet ist.
Stell-Schnellschluss-Ventil (1) nach Anspruch 1,
wobei die Zentralspindel (11) derart ausgebildet ist, dass beim Schließen des Schnellschlussventilkegels (7) die strömungstechnische Verbindung (16) zwischen dem Rückraum (17) und dem Ausgangsraum (4) geschlossen ist
Stell-Schnellschluss-Ventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Führungstopf (9) derart ausgebildet ist, dass eine zweite strömungstechnische Verbindung (24) zwischen dem Rückraum (17) und dem Eingangsdruckraum (3) entsteht
Stell-Schnellschluss-Ventil (1) nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche,
wobei der Schnellschlussventilkegel (7) mittels der drit ten Kolbenringpaar (15) gegenüber dem Führungstopf (9) dampfdicht ausgebildet ist.
Stell-Schnellschluss-Ventil (1) nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche,
wobei der Stellventilkegel (8) mittels der zweiten Kol¬ benringpaarung (14) gegenüber dem Führungstopf (9) ausge bildet ist.
6. Verfahren zum Betreiben eines Stell-Schnellschlussventils
(1) ,
wobei das Stell-Schnellschlussventil (1) mit einem
Schnellschlussventilkegel (7) und einem Stellventilkegel (8) innerhalb eines Ventilgehäuses (2) ausgebildet wird, wobei mit Stell-Schnellschlussventil (1) ein Eingangs¬ druckraum (3) von einem Ausgangsdruckraum (4) getrennt wird,
wobei beim Öffnen des Schnellschlussventilkegels (7) eine strömungstechnische Verbindung (16) zwischen dem Ausgangsdruckraum (4) und einem hinter dem Schnellschlussventilkegel (7) angeordneten Rückraum (17), hergestellt wird,
wobei der Stellventilkegel (8) geöffnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei beim Schließen eine strömungstechnische Verbindung (16) zwischen dem Eingangsraum (3) und dem Rückraum (17) hergestellt wird.
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