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Dokumentenidentifikation DE3238977C2 15.10.1992
Titel Steuergestänge für Turbinenregler zum Schutz gegen ein Überdrehen des Turbinenläufers
Anmelder Dresser Industries, Inc., Dallas, Tex., US
Erfinder Lucas, George M., Wellsville, N.Y., US
Vertreter Spott, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 21.10.1982
DE-Aktenzeichen 3238977
Offenlegungstag 19.05.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.10.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.10.1992
IPC-Hauptklasse G05G 7/02
IPC-Nebenklasse F01D 17/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Steuergestänge zur Kopplung eines Reglers an den Ventilschaft eines vom Regler gesteuerten Steuerventils und zum manuellen Schließen und Öffnen des Steuerventils, mit einem Lagerblock und einem mit einem Ende am Regler angeschlossenen Haupthebel.

Durch die US-PS 25 71 707 ist ein Regler für das Steuern eines Einlaßventils bekannt geworden, das in einem Schieberkasten einem in der Dampf in die Turbine führenden Einlaßleitung angeordneten Sicherheitsventil vorgeschaltet ist. Bekanntlich sprechen solche Sicherheitsventile an, wenn eine Bedingung oder mehrere Bedingungen vorliegen, die den weiteren störungsfreien Betrieb der Dampf- oder Gasturbine gefährden können, indem sie den Zustrom von Dampf durch die Einlaßleitung in die Dampf- oder Gasturbine abschalten. Diese Sicherheitsventile sind als sogenannte Einsetz-Ventile ausgebildet und für die Verwendung in einstufigen Dampfturbinen besonders geeignet, da sie naturgemäß geringe Durchflußverluste haben. Auf diese Ventile wirken jedoch unausgeglichene Druckkräfte, die bei der normalen Rückstellung zu Schwierigkeiten führen, insbesondere wenn Frischdampf mit hoher Temperatur und unter hohem Druck zugeführt wird. Hinzu kommt, daß der Regler während des Regelbetriebes den zugeordneten Steuerhebel so bewegt, daß das zugehörige Einlaßventil seine geöffnete Endlage einnimmt, wenn die Turbinengeschwindigkeit als Folge der Betätigung des Sicherheitsventils zwecks Sperrung der einlaßseitigen Zufuhr von Dampf an die Turbine absinkt.

Es besteht daher das Problem, daß beim manuellen Rücksetzen des Sicherheitsventils in die geöffnete Stellung, d. h., wenn der Regler nicht binnen kurzem auf die Sollbedingungen des Betriebes anspricht, das Einlaßventil im Sinne einer erhöhten Drehzahl der Turbine wirkt, wodurch das Sicherheitsventil erneut ausgelöst wird, was unerwünscht und nachteilig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe durch die Weiterbildung eines z. B. aus der US-PS 22 57 279 bekannten Steuergestänges für einen ein zugeordnetes Steuerventil ansteuernden Regler zu schaffen, über das das Steuerventil fortschreitend beim Anlassen der vom Steuerventil gesteuerten Turbine geöffnet werden kann und durch dessen Ausbildung ferner bewirkt werden kann, daß die auf das dem Steuerventil in der Dampfzuleitung zur Turbine nachgeschalteten Sicherheitsventil wirkenden unausgeglichenen Kräfte verringert werden.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe gelöst durch einen mit dem Haupthebel an dessen vom Regler abgewandten Ende verbundenen Dreharm, wobei Haupthebel und Dreharm drehbar mit dem Lagerblock verbunden sind, und der Ventilschaft des Ventils zwecks Verschiebung mit dem Haupthebel und dem Dreharm verbunden ist, und durch Antriebsmittel zur Bewegung des Dreharmes in bezug auf den Haupthebel zwecks Überführung des vom Regler angesteuerten Ventils von der Offen- in die Schließstellung und umgekehrt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuergestänges kann das dem Sicherheitsventil vorgeschaltete Einlaßventil bei abgeschalteter oder stillstehender Turbine unabhängig von der Ansteuerung durch den Steuerhebel des Reglers geschlossen werden, wobei das Einlaßventil aus seiner geschlossenen in seine geöffnete Stellung fortschreitend überführbar ist zwecks Anpassung an die Betriebsbedingungen der Turbine. Hierzu ist der Steuerhebel des Reglers als ein mehrstufiges Steuergestänge ausgebildet, dessen Stufen relativ zueinander anpaßbar sind in der Weise, daß zunächst das Einlaßventil in der ausgelösten, gesperrten oder abgeschalteten Stellung von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegt werden kann. Danach kann das Steuergestänge umgekehrt betätigt werden, so daß das Einlaßventil stufenweise aus der Schließstellung in die Offenstellung überführbar ist und somit als Drossel beim erneuten Anlassen der Turbine wirkt, um die Turbine und den zugehörigen Regler auf normale Betriebsbedingungen einzustellen.

Ein solches mehrstufiges Steuergestänge bietet den weiteren Vorteil, daß mit einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung eine manuelle Steuermöglichkeit geschaffen ist, die bisher nur durch eine viel kompliziertere und teurere Ventilanordnung zu erreichen war.

Da ferner nach dem Auslösen und Schließen des Sicherheitsventils, wenn das Einlaßventil aus seiner Offen- in seine Schließstellung gelangt, der in der Einlaßleitung zwischen diesen Ventilen eingeschlossene unter hohem Druck stehende Dampf hoher Temperatur durch Spalten und/oder Öffnungen im Sicherheitsventil entweichen kann, werden der Druck und/oder die Kräfte, die auf den Ventilkopf des Sicherheitsventils wirken, ausgeglichen und damit verringert. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die manuell auf zubringenden Kräfte für das Zurücksetzen des Sicherheitsventils erheblich geringer werden.

Schließlich bietet das erfindungsgemäße mehrstufige Steuergestänge noch einen weiteren bedeutenden Vorteil, da es mit verhältnismäßig wenigen zusätzlichen Teilen und Verbindungen nachträglich anstelle bisher verwendeter Regler mit Steuerhebeln eingebaut werden kann, wodurch sich auch vorhandene Turbinenanlagen durch Nachrüsten verbessern lassen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Gehäuses einer Dampfturbine mit einem Woodward T.G. 10-Regler mit einer Ausführungsform eines Regler- Steuergestänges nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht von oben in vergrößertem Maßstab, mit dem Reglersteuergestänge aus Fig. 1 teilweise im waagerechten Schnitt,

Fig. 3 eine Stirnansicht in vergrößertem Maßstab des Regler- Steuergestänges aus Fig. 2, teilweise als senkrechter Schnitt,

Fig. 4 eine Seitenansicht von rechts auf das Steuergestänge nach Fig. 2,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 5-5 aus Fig. 2,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Handbetätigungsvorrichtung mit dem Hilfs- oder Dreharm in normaler Betriebsstellung und in gestrichelten Linien in Schließstellung,

Fig. 7 eine schematische Skizze des Steuergestänges nach den Fig. 1 und 2 in Wirkverbindung mit dem Einlaßventil im Schieberkasten der Turbine in seiner geöffneten Stellung und mit dem Sicherheits-Auslöseventil in der Einlaßleitung in Schließstellung.

Fig. 8 ein Teil der Skizze nach Fig. 7 mit dem Steuergestänge und dem Einlaßventil für die Turbine in Schließstellung,

Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht des Gehäuses einer Dampfturbine mit einem Woodward PG Regler und einer anderen Ausführungsform des Regler-Steuergestänges,

Fig. 10 eine Ansicht von oben in vergrößertem Maßstab auf das Regler-Steuergestänge nach Fig. 9,

Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht, teilweise als Horizontalschnitt, der Handbetätigungsvorrichtung für das Regler-Steuergestänge nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Stirnansicht in vergrößertem Maßstab des Gestänges nach Fig. 10,

Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung im waagrechten Schnitt des Drehhebels für das Gestänge nach Fig. 10,

Fig. 14 eine Ansicht von rechts für das Gestänge nach Fig. 10.

Fig. 15 eine schematische Skizze des reglergesteuerten Gestänges nach den Fig. 9 und 10 in Wirkverbindung mit dem Einlaßventil eines Schieberkastens der Turbine in Offenstellung, wobei das Sicherheits-Schaltventil in der Einlaßleitung in Schließstellung gezeigt ist,

Fig. 16 ein Teil der Skizze nach Fig. 15 mit Gestänge und Einlaßventil in Schließstellung.

In den Fig. 1, 7 und 8 ist jeweils eine Stirnseite einer Einstufen-Turbine, generell als SSTA bezeichnet, dargestellt, an die ein Regler vom Typ Woodward TG 10 angeschlossen ist, über den das Regel- oder Einlaßventil 2 gesteuert wird, daß mit dem allgemein mit 3 bezeichneten Schieberkasten der Turbine in Verbindung steht.

Der Schieberkasten ist mit einer Einlaßleitung 4 zur Zufuhr von Dampf an die Turbine verbunden; in der Einlaßleitung 4 befindet sich dem Einlaßventil 2 nachgeschaltet ein Sicherheits-Schaltventil 5.

Regler dieses Typs sind auf dem freien Markt erhältlich und sind jedem Fachmann bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Der Regler 1 ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung auf einer Seite mit dem generell mit 10 bezeichneten Steuergestänge verbunden.

Über den Regler wird bekanntlich die Bewegung des Steuergestänges in Abhängigkeit von der gewünschten Geschwindigkeit der Turbine gesteuert, d. h. bei niedrigerer Drehzahl der Turbine infolge größerer Last, wird das Einlaßventil 2 über das Steuergestänge 10 weiter geöffnet, so daß eine größere Dampfmenge einströmt und folglich die Turbinengeschwindigkeit an die Last angepaßt wird, während bei geringerer Last, bei der die Turbinengeschwindigkeit zunimmt, das Eingangsventil 2 über den Regler zunehmend geschlossen wird, so daß sich der Zustrom von Dampf und somit die Geschwindigkeit der Turbine verringern.

Da bei einer verminderten Reglergeschwindigkeit das Steuergestänge 1 das Einlaßventil 2 betätigt und die Öffnung zur Zuleitung 4 größer wird, ist für den Fachmann erkenntlich, daß beim Auslösen des Sicherheits-Auslöseventils 5 und folglich Abschalten der Dampfzufuhr an die Turbine, die Geschwindigkeitsabnahme der Turbine bis zum dem über das Sicherheitsventil ausgelösten Stillstand dazu führt, daß der Regler 1 das Einlaßventil 2 in seine in Fig. 7 dargestellte 100%-Offenstellung überführt.

Sollte beim manuellen Öffnen des Sicherheits-Auslöseventils zwecks erneuter Dampfzufuhr an die Turbine das Ventil nicht sofort ansprechen und aus seiner in Fig. 7 gezeigten Offenstellung herausgeführt werden, dann führt das weiterhin vollständig geöffnete Steuerventil zu einem Überdrehen der Turbine und das Sicherheitsventil 5 wird erneut ausgelöst. Mit der gezeigten Ausführungsform der Erfindung soll dieser Mangel behoben werden.

In den Fig. 2 und 6 ist eine Ausführung des Steuergestänges 10 gezeigt, bei der ein Haupthebel 11 und ein Hilfs- oder Dreharm 12 vorgesehen sind, die miteinander verbunden sind und in Wirkverbindung stehen, so daß der Dreharm 12 den Haupthebel 11 verschieben kann, wodurch das Einlaßventil aus seiner Offenstellung in seine Schließstellung und aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung gelangt und die erfindungsgemäßen Vorteile erreicht werden. (die erfindungsgemäße Reglerunabhängigkeit erreicht wird!)

Der Haupthebel 11 ist mit einem Ende 13 mit einer Betätigungsstange 14 verbunden, die über eine Kulisse 15 des Reglers 1 bewegt wird. Die Reglersignale werden also unmittelbar auf den Haupthebel übertragen.

An seinem vom Befestigungspunkt an der Stange 14 abgewandten Ende weist der Haupthebel 11 ein U-förmiges Verbindungsstück 16 auf, dessen Schenkel die Bezugszeichen 17 und 18 tragen. Über einen die Schenkel 17 und 18 durchsetzenden Drehstift 19 ist ein Ende des Dreharms 12 mit dem U-förmigen Verbindungsstück des Haupthebels 11 drehbar verbunden. Diese Drehverbindung bildet einen verschieblichen Drehpunkt für den Haupthebel 11, über den in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise der Haupthebel 11 bezogen auf die Abdeckung 21 des Schieberkastens 3 der Turbine hin- und herbewegbar ist.

Der Haupthebel 11 weist in seinem dem Verbindungsstück 16 zugeordneten Bereich ein mit 22 bezeichnetes Gleitstück auf, über das der Haupthebel 11 mit dem Ventilschaft 23 des Einlaßventils 2, wie in den Fig. 2 und 3 im einzelnen gezeigt, verbunden ist.

Das Gleitstück 22 weist einen in der Mitte angeordneten Lagerbock 24 mit einer durchgehenden Bohrung 25 zur Aufnahme des Ventilschaftes 23 auf. Der Ventilschaft 23 ist in seiner eingestellten Kalibrierstellung im Lagerbock 24 über eine innere und eine äußere Sicherungsmutter 26 bzw. 27 mit jeweils zugeordneter Sicherungsscheibe 28 bzw. 29 gehalten.

Der Lagerbock ist so bemessen, daß er lose zwischen den Schenkeln 17 und 18 des Verbindungsstücks 16 liegt, und um eine verhältnismäßig gut geführte Verbindung zwischen dem Lagerbock und den Schenkeln 17 und 18 zu erhalten, wenn dieser sich in bezug auf den Haupthebel 11 verschiebt, sind die einander gegenüberliegenden Flächen des Lagerbocks 24 mit Nuten 30 und 31 versehen, in denen Gleitstücke 32 und 33 liegen, die jeweils seitlich vorstehende Achsen 34 und 35 aufweisen, die in montiertem Zustand in den einander fluchtrecht gegenüberliegenden Bohrungen 36 und 37 in den jeweiligen Schenkeln 17 und 18 des Verbindungsstücks 16 liegen, was in den Fig. 2, 3, 7 und 8 im übrigen im einzelnen dargestellt ist.

Das Gleitstück 22 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen dem Ventilschaft 23 und dem Haupthebel 11, so daß Haupthebel und Ventilschaft nicht verkanten oder hängenbleiben können, sobald der Haupthebel den Ventilschaft 23 und das Einlaßventil 2 entsprechend den Reglersignalen bewegt, oder wenn der Haupthebel durch die Bewegung des Dreharms 12 in nachfolgend beschriebener Weise mitgenommen wird.

Der Dreharm 12 erstreckt sich von seinem Anlenkpunkt am Haupthebel 11 koaxial zu diesem und ist an seinem gegenüberliegenden Ende drehbar mit einer Drehachse verbunden, die Teil einer von Hand zu betätigenden Stell- oder Schwenkvorrichtung 40 ist.

Die Schwenkvorrichtung 40 enthält einen U-förmigen Lagerbock, dessen Basis 41 mit dem Gehäuse 21 des Schieberkastens 3 mittels geeigneter Schraubverbindung 42 verbunden ist, so daß sich die Schenkel 43 und 44 des Lagerbocks nach außen erstrecken.

Die Schenkel 43 und 44 des U-förmigen Lagerbocks liegen im wesentlichen parallel und in einem solchen Abstand zueinander, daß die lichte Weite zwischen ihnen etwas größer ist als die Außenabmessungen des U-förmigen Verbindungsstücks 16 vom Haupthebel 11. Die Schenkel 43 und 44 sind ferner derart gekrümmt, daß die Lagerbuchsen 45 und 46, die an den die Drehachse 38 aufnehmenden Enden der Schenkel vorgesehen sind, genügend Raum freilassen, damit der am Drehpunkt zugeordneten Ende des Haupthebels 11 verbundene Dreharm 12 eine kreisbogenförmige Bewegung ausführen kann, die der vorgegebenen Vor- und Rückbewegung des Haupthebels 11 zur Bewegung des Ventilschaftes 23 und folglich des Einlaßventils 2 von der Offen- in die Schließstellung entspricht, nachdem das Sicherheits-Auslöseventil 5 ausgelöst wurde und von der Schließstellung in die Offenstellung, sobald die Turbine nach dem Stillstand erneut eingeschaltet wird.

Zwecks Bewegung des Dreharms 12 ist die Schwenkvorrichtung 40 mit einem mit 50 bezeichneten Handhebel versehen, wie die Fig. 2 bis 6 im einzelnen zeigen.

Aus den Fig. 2 bis 6 geht hervor, daß der Dreharm in seinem mittleren Bereich eine Ausnehmung 51 aufweist, in der die Öse 52 einer Ösenschraube 53 mittels eines radialen Stiftes 54 befestigt ist.

Die Ösenschraube 53 ist radial zur Längsachse des Haupthebels 11 und des Dreharms 12 angeordnet und weist ein Außengewinde zwecks Verschraubung mit einem Gewinde 55 auf das eine in einer Bohrung 57 verdrehbar angeordnete Hülse 56 durchsetzt. Die Bohrung 57 befindet sich in einem Zapfenlager 58, das sich zwischen den freien Enden der Schenkel 43 und 44 des Lagerbockes und im Abstand zu den Lagerbuchsen 45 und 46 der Drehachse 38 erstreckt. Die Hülse 56 ist in der Bohrung 57 über eine Tellerfeder 59 und ein Sicherungsbund 60 gehalten so daß ein an der Außenseite vorgesehener Griff 61 bei Verdrehung von Hand die Ösenschraube entsprechend der jeweiligen Drehrichtung nach innen oder nach außen verschiebt.

Ein Anschlag 62 sorgt dafür, daß beim manuellen Öffnen des Einlaßventils in nachfolgend beschriebener Weise der Dreharm 12 exakt fluchtrecht zum Steuergestänge 10 bewegt wird, was dann in bekannter Weise die Ansteuersignale vom Regler an den Ventilschaft 23 des Einlaßventils 2 überträgt. In dieser Stellung wirkt die Drehachse 19, über die der Haupthebel 11 mit dem Dreharm 12 verbunden ist als Drehpunkt für diese Art der Signalübertragung durch den Haupthebel.

Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der Fig. 7 und 8 erläutert:

Das Sicherheitsventil 5 ist in Fig. 7 in seiner Wirkstellung gezeigt, in der der Regler 1 das Einlaßventil 2 in seine Offenstellung entsprechend der üblichen Regelfunktion des Reglers übergeführt hat.

Beim Verdrehen des Griffes 61 in der gewünschten Richtung wird die Ösenschraube 53 nach innen verschoben, wodurch sich auch der Drehpunkt 19 für den Haupthebel 11 nach innen bewegt. Da das gegenüberliegende Hebelende mit der nunmehr feststehenden Stange 14 verbunden ist, bildet das Ende 13 einen festen Drehpunkt und das Gleitstück 22 bewegt den Ventilschaft 23 und entsprechend das Einlaßventil 2 in die in Fig. 8 gezeigte Schließstellung.

In der Schließstellung entströmt der in der Leitung 4 eingeschlossene Hochdruckdampf und sobald die Unregelmäßigkeit, die zum Überschreiten der Solldrehzahl der Turbine führte, ausgeglichen ist, kann das Sicherheitsventil 5 von Hand leicht geöffnet werden, da die auf das Sicherheitsventil wirkenden Kräfte nunmehr ausgeglichen sind. Soll die Turbine wieder den Normalbetrieb aufnehmen, wird der Griff 61 manuell betätigt, wodurch Dampf unter Betriebsdruck und -temperatur fortschreitend in die Einlaßleitung 4 zum Antrieb der Turbine zuströmt.

Das Einlaßventil wird auf diese Weise fortschreitend geöffnet bis der Dreharm 12 an den Anschlag 62 anschlägt, d. h. eine Stellung einnimmt, in der der Regler seine hinlänglich bekannte übliche Regelfunktion gegenüber dem Einlaßventil über das Steuergestänge 10 ausübt.

Zwecks Umrüstung einer vorhandenen Turbinenanlage mit einem Woodward T.G. 10 Regler wird das übliche Steuergestänge und der Drehhebel durch das erfindungsgemäße Steuergestänge 10 ersetzt, indem man die Drehachse und die Schwenkeinrichtung 40 an ein geeignetes Gehäuse des Schieberkastens befestigt und die Anordnung angeschlossen wird. Der Schaft des Einlaßventils wird an dem Haupthebel durch das Gleitstück 22 befestigt. Der Anschluß von Haupthebel und Dreharm 12 erfolgt in der dargestellten Weise.

Eine zweite Ausführungsform eines Steuergestänges ist in den Fig. 9, 14 und 15 gezeigt. Es ist auf einer Seite einer mehrstufigen Dampfturbine, nachstehend mit SSTB bezeichnet, angeordnet, die einen Regler 101 des Typs Woodward PG aufweist, über den das Einlaßventil 102 angesteuert wird, das mit dem Schieberkasten 103 der Turbine in Wirkverbindung steht.

Der Schieberkasten ist mit der Einlaßleitung 104 für die Dampfzufuhr an die Turbine verbunden und in der Einlaßleitung 103a befindet sich ein dem Einlaßventil 102 nachgeschaltetes Sicherheitsventil 105.

Woodwardregler des Typs PG sind allgemein bekannt und auf dem freien Markt erhältlich.

Der Regler 101 ist auf einer Seite, mit einem Steuergestänge 110 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Ventilschaft 104 des Einlaßventils 102 verbunden ist. Das Steuergestänge 110 ist in seinem mittleren Bereich drehbar über einen Schwenkbügel 111 gelagert, der mit dem Gehäuse 112 des Schieberkastens über im Abstand voneinander angeordnete Verschraubungen 113 befestigt ist, so daß das Steuergestänge als ein sekundäres Hebelgestänge wirkt das im Uhrzeigersinn und im Gegensinn verschwenkbar ist.

Das Steuergestänge wird über den Regler in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit der vorgegebenen Turbinengeschwindigkeit bewegt, d. h. bei abnehmender Drehzahl infolge einer höheren Last, wird das Steuergestänge über den Regler im Gegensinn verdreht, so daß sich das Einlaßventil 102 zunehmend öffnet und folglich eine größere Dampfmenge die Einlaßleitung 104 und die Turbine durchströmt bis der Ausgleich zu der erhöhten Last hergestellt ist. Umgekehrt wird bei abnehmender Last und entsprechend erhöhter Drehzahl der Turbine das Steuergestänge über den Regler im Uhrzeigersinn bewegt, so daß sich das Einlaßventil 102 zunehmend schließt und folglich eine geringere Dampfmenge in die Einlaßleitung 104 und die Turbine gelangt, wodurch deren Drehzahl wieder sinkt.

Da eine Verringerung der Drehzahl des Reglers 101 über das Steuergestänge 110 im Sinne einer Öffnung des Einlaßventils 102 gegenüber der Einlaßleitung 103a wirkt, ist selbstverständlich herleitbar, daß beim Auslösen des Sicherheitsventils 105 über das der Zustrom von Dampf in die Turbine unterbrochen wird, die nunmehr zunehmend geringer werdende Drehgeschwindigkeit der Turbine bis zum vollständigen Stillstand auf den Regler 101 im Sinne einer vollständigen Öffnung des Einlaßventils 102 gemäß Fig. 15 wirkt.

Wird dieser in Fig. 15 gezeigten Stellung nicht möglichst unverzüglich beim manuellen Öffnen des Sicherheitsventils zwecks erneuter Dampfzufuhr an die Turbine entgegengewirkt, dann führt die Offenstellung des Einlaßventils 102 zum Überschreiten der Solldrehzahl bei der Turbine und das Sicherheitsventil wird erneut ausgelöst. Durch die Erfindung soll eine Einrichtung geschaffen werden, die hier Abhilfe schafft.

In den Fig. 9 bis 14 ist ein Steuergestänge 110 gezeigt, das einen Haupthebel 114 und einen Dreharm 115 aufweist, die drehbar miteinander verbunden und derart in Wirkverbindung stehen, daß der Dreharm 115 in bezug auf den Haupthebel 114 verschieblich sind und damit das Einlaßventil 102 von seiner geöffneten Stellung in seine Schließstellung und aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung überführt, wodurch der erfindungsgemäß angestrebte Zweck erreicht wird.

Der langgestreckte Hebel 114 ist mit seinem einen Ende 116 am freien Ende der Betätigungsstange 117 angeordnet, deren anderes Ende auf die Drehgeschwindigkeit des nicht dargestellten Steuerelements im Regler 110 anspricht. Da Fachleuten die Wirkungsweise eines Woodward Reglers geläufig ist, ist lediglich anzumerken, daß die Signale des Reglers über die Betätigungsstange 117 unmittelbar an das ihr zugeordnete Ende des Haupthebels 114 übertragen werden.

Das gegenüberliegende Ende 118 des Haupthebels 114 ist über einen bestimmten Bereich 119 hinterschnitten, so daß auf der innenliegenden Seite des Endes 118 eine Zunge oder ein Ansatz 120 mit einer Bohrung 121 entsteht (vgl. Fig. 12), wodurch das Ende 118 des Haupthebels 114 über den Ansatz 120 hinausreicht.

Im Vergleich zum Haupthebel 114, dessen Abmaße sich nach der noch näher zu beschreibenden erfindungsgemäßen Funktion richten, ist der Dreharm verhältnismäßig kurz. Auf der Innenseite des Endes 122 ist eine Nut vorgesehen, so daß zwei im wesentlichen zueinander parallele Schenkel 124 und 125 entstehen, die im Bereich des Endes 122 mit zueinander fluchtrecht angeordneten Bohrungen 126 und 127 versehen sind. Die parallelen Schenkel 124 und 125 sind bei 122 so bemessen, daß das Ende des Dreharms 115 in den hinterschnittenen Abschnitt 119 paßt. So zusammengebaut können die Bohrungen 126 und 127 in bezug auf die Bohrung 121 im Ansatz 120 ausgerichtet werden, so daß der Drehstift 128 hindurchgestreckt werden kann und den Drehpunkt zwischen diesen beiden Bauteilen bildet.

Der Drehzapfen 128 ist ferner in einander gegenüberliegenden Lagern 129 und 130 in zu beiden Seiten des Hebels 114 vorgesehenen Trägern 131 und 132 gelagert. Diese erstrecken sich von der Basis 133 des Bügels 111 zur Halterung des Gestänges 110 in einem Winkel nach oben und bilden die zuvor genannten Sekundärhebel. Der Drehstift 128 ist in den Bohrungen 129 und 130 abnehmbar gelagert mit Hilfe von Federringen 134 und 135 oder anderen geeigneten Verbindungsmitteln, die einen leichten Ausbau des Steuergestänges 110 ermöglichen.

Mit seinem dem Ende 122 gegenüberliegenden Ende 136 ist der Dreharm 115 mit dem vom Ventil abgewendeten Ende des Ventilschafts 104 des Einlaßventils 102 verbunden. Der Dreharm 115 dient also zur Bewegung des Ventilschaftes und folglich des Ventils 102, wenn das Steuergestänge zwecks Korrektur des Betriebs des Sicherheitsventils 105 bewegt wird.

Mit dem über den Ansatz 120 vorstehenden Ende 118 des Haupthebels 114 ist eine Handbetätigungsvorrichtung 140 verbunden, die den Dreharm 115 am Haupthebel 114 hält und den Dreharm im angestrebten Sinn bewegt.

Wie aus den Fig. 11, 12, 13 und 14 hervorgeht, weist der Dreharm 115 einander gegenüberliegende Öffnungen 141 und 142 in den Schenkeln 124 und 125 auf, in die ein Zapfen 143 mittels Sprengringen lösbar eingesetzt werden kann. Eine den Zapfen durchsetzende Gewindebohrung 146 verläuft senkrecht zur Längsachse der Nut 123, so daß in das Gewinde 146 im Zapfen 143 der Gewindeschaft 147 einer Schraube 148 einführbar ist.

Die Schraube 148 ist nur in einem bestimmten Abschnitt mit einem Gewinde versehen. Das gewindelose Ende ist bei 149 in einer Bohrung 150 verdrehbar gelagert. Diese Bohrung 150 durchsetzt den innenliegenden Teil 151 eines sphärisch geformten Lagers 152 dessen Außenseite 153 fest mit einer Lagergehäuseaufnahme 154 verbunden ist, die im überstehenden Teil 118 des Haupthebels 114 vorgesehen ist.

An der Schraube 148 ist ein flacher Bund 155 ausgebildet, der an der nach innen gerichteten Fläche des Kalotten- Lagers 153 angreift, während ein Abstandsstück 159 definierter Abmaße vorgesehen ist, damit ein Griff 160 am außenliegenden freien Ende der Schraube 146 befestigbar ist, so daß die Schraube 148 in montiertem Zustand gehalten ist und trotzdem frei drehbar bleibt.

Bei normalem Betrieb werden Griff 160 und Schraube 148 derart verdreht, daß der Haupthebel 114 und der Dreharm 115 mit ihren Längsachsen im wesentlichen parallel bzw. koaxial zueinander gehalten werden und auf diese Weise einen in gleicher Richtung wirkenden einzigen Sekundärhebel bilden, der sich um den Drehstift 128 dreht, so daß die am Hebelende 116 ankommenden Signal über das Steuergestänge 110 an den Ventilschaft d 104 übertragen werden, der mit dem Ende 136 des Dreharms 115 verbunden ist.

Das Steuergestänge 110 arbeitet also im wesentlichen gleich wie bekannte Steuergestänge, mit denen Steuersignale an den Ventilschaft des Einlaßventils 102 übertragen werden.

Wirkungsweise

Bei dieser Ausführungsform wird über das Steuergestänge 110 das Einlaßventil 102 nach dem Auslösen des Sicherheitsventils in seine Schließstellung bewegt, sobald der Griff 160 gedreht wird. Hierbei wird die Schraube 148 so verdreht, daß sich der Dreharm 115 in bezug auf den Haupthebel 114 so weit verschiebt, bis Ventilschaft und Ventil 102 in die in Fig. 15 gezeigte Schließstellung übergeführt sind.

Befindet sich das Einlaßventil in seiner Schließstellung, strömt der in der Zuleitung 103 a zwischen Einlaßventil 102 und Sicherheitsventil eingeschlossene Dampf durch das Sicherheitsventil ab, so daß die auf das Sicherheitsventil wirkenden Auslösekräfte verringert werden, das nunmehr von Hand verhältnismäßig leicht in seine geöffnete Stellung bringbar ist.

Beim Start der Turbine aus dem Stillstand kann die Schraube über den Griff 160 langsam verdreht werden, so daß mäßig Dampf durch die Einlaßleitung zur Turbine strömt, wodurch diese fortschreitend auf ihre Betriebsdrehzahl gebracht wird, bei der die Signale wieder vom Regler an das Steuergestänge 110 gehen, das jetzt derart festgelegt ist, daß Dreharm 115 und Haupthebel 114 wieder im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, wie dies für den normalen Betrieb erforderlich ist.

Diese Ausführungsform der Erfindung kann in bestehenden Turbinenanlagen nachträglich eingebaut werden, indem der Lagerbügel und das Steuergestänge in zuvor beschriebener Weise gegen das bisherige Steuergestänge ausgetauscht werden.

Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung im Sinne der Erfindung abgewandelt werden, ohne daß der in den Ansprüchen definierte Schutzumfang verlassen wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Steuergestänge zur Kopplung eines Reglers an den Ventilschaft eines vom Regler gesteuerten Steuerventils und zum manuellen Schließen und Öffnen des Steuerventils, mit einem Lagerbock und einem mit einem Ende am Regler angeschlossenen Haupthebel, gekennzeichnet durch einen mit dem Haupthebel (11, 114) an dessen vom Regler abgewandten Ende verbundenen Dreharm (12, 115), wobei Haupthebel (11, 114) und Dreharm (12, 115) drehbar mit dem Lagerbock (43, 44, 111) verbunden sind, und der Ventilschaft (23, 104) des Ventils (2, 102) zwecks Verschiebung mit dem Haupthebel (11, 114) und dem Dreharm (12, 115) verbunden ist, und durch Antriebsmittel (40, 50; 140) zur Bewegung des Dreharms (12, 115) in bezug auf den Haupthebel (11, 114) zwecks Überführung des vom Regler angesteuerten Ventils (2) von der Offen- in die Schließstellung und umgekehrt.
  2. 2. Steuergestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (40, 50) eine handbetätigbare Schwenkvorrichtung (40) aufweisen, die mit dem Dreharm (12, 115) an dessen von der Drehverbindung mit dem Haupthebel (11, 114) abgewandten Ende durch eine Drehachse (38, 128) verbunden ist.
  3. 3. Steuergestänge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die handbetätigbare Schwenkvorrichtung (40) am Lagerbock (43, 44, 111) angeordnet ist.
  4. 4. Steuergestänge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (40, 50; 140) ein verdrehbar angeordnetes Schraubelement (53, 147) aufweisen, dessen eines Ende mit dem Dreharm (12, 115) und dessen anderes Ende mit einem Griff (61, 160) verbunden ist, und daß der bewegliche Ventilschaft (23, 104) und das verdrehbare Schraubelement (53, 147) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  5. 5. Steuergestänge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Haupthebel verbundene Dreharm (12, 115) um eine Drehachse (38, 128) im Lagerbock (43, 44, 111) eine definierte kreisbogenförmige Bewegung ausführt, und daß das Schraubelement (53, 147) an den Antriebsmitteln (40, 50, 140) am Lagerbock verdrehbar zwecks Unterstützung der kreisbogenförmigen Bewegung des Dreharms (12, 115) angeordnet ist.
  6. 6. Steuergestänge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreharm (12, 115) einen Sekundärhebel bildet, wenn Haupthebel (11, 114) und Dreharm (12, 115) koaxial zueinander verlaufen, und mit dem Ventilschaft (23, 104) des Ventils (2) an dem vom Anlenkungspunkt am Lagerbock (43, 44, 111) abgewandten Ende verdrehbar verbunden ist, und daß die Antriebsmittel (50, 140) zwischen dem Haupthebel (11, 114) und dem Dreharm (12, 115) zwecks Bewegung des Dreharms (12, 115) in bezug auf den Haupthebel (11, 114) angreifen und hierdurch das Steuerventil (2) aus seiner Offen- in seine Schließstellung und umgekehrt überführen.
  7. 7. Steuergestänge nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreharm (12, 115) mit dem Lagerbock (43, 44, 111) in einer eine kreisbogenförmige Bewegung des Dreharms um die Drehachse (38, 128) zulassenden Weise verbunden ist, daß das Schraubelement (53, 147) mit dem Dreharm (12, 115) in einer dessen kreisbogenförmige Bewegung zulassenden Weise verbunden ist, und daß ein Griff (61, 160) an dem Schraubelement (53, 147) an dessen vom Dreharm abgewandten Ende vorgesehen ist.
  8. 8. Steuergestänge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreharm (12) im Vergleich zum Haupthebel (11, 114) kürzer bemessen ist, wobei die definierte Bewegung des Dreharms für das Schließen und Öffnen des Steuerventils ausreicht.






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