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Title:
DRIVE MECHANISM FOR A TURBINE VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/099658
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a drive mechanism for a turbine valve, in particular a regulating valve and a control valve, and comprising a valve stem provided with a valve cone, actuated by an electric/transmission motor unit and designed to adjust the opening and closing position of the turbine valve, the valve stem of both turbine valves capable of being prestressed by means of a spring-loaded accumulator for a fast closing process. The invention is characterized in that a hydraulic coupling element (9) for transmitting loads and for prestressing the spring-loaded accumulator (10) is located between the electric/transmission motor unit (22) and the valve stem (4). Such a structural shape enables very high adjusting loads to be economically transmitted, in particular to the spring-loaded accumulator, so as to provide fast closure.

Inventors:
STEINBORN RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/004813
Publication Date:
November 18, 2004
Filing Date:
May 06, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG FA (DE)
STEINBORN RALF (DE)
International Classes:
F01D21/18; F16K31/00; F16K31/56; (IPC1-7): F16K31/56; F01D17/14; F16K31/00
Foreign References:
US5630550A1997-05-20
DE4306073C11994-06-01
DE1551208B11970-11-26
DE1576153A11969-08-28
US5848779A1998-12-15
Attorney, Agent or Firm:
Brandt, Detlef (Bielefeld, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antrieb für ein Turbinenventil, insbesondere ein Stellund ein Schaltventil, mit einer durch eine Elektromotor/Getriebeeinheit betätigten, mit einem Ventilkegel versehenen Ventilspindel zur Einstellung der Öffnungsund Schließposition des Turbinenventils, wobei die Ventilspindel beider Turbinenventile mittels eines Federspeichers für einen Schnellschlussvorgang vorspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen ElektromotorlGetriebeeinheit (22) und Ventitspindel (4) ein hydraulisches Kupplungselement (9) zur Kraftübertragung und zur Vorspannung des Federspeichers (10) angeordnet ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement als translatorisch mittels der Elektro motor/Getriebeeinheit (22) verschieblicher Hydraulikzylinder (9) mit einer Steuerund Versorgungseinheit ausgebildet ist, in dessen Innenraum eine mit der Ventilspindel (4) gekoppelte Druckplatte (13) mittels Öldruck beweglich angeordnet ist.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federspeicher (10) innerhalb des Hydraulikzylinders (9) ange ordnet ist und durch die Druckplatte (13) vorspannbar ist.
4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromotor/Getriebeeinheit (22), Ventilspindel (4), Federspeicher (10) und Hydraulikzylinder (10) mit Steuerund Versorgungs einheit in einem gemeinsamen Antriebsgehäuse (32) angeordnet sind.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die E ! ektromotor/Getriebeeinheit (22) einen Kurbelantrieb zur Bereitstellung eines über die Länge des Bewegungsweges des angetriebenen Hydraulikzylinders (9) veränderbares Drehmoment aufweist.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, auf den Hydraulikzylinder (9) wirkende, die Schließbewegung des Ventilkegels (5) unterstützende Hilfsfeder (11) vorgesehen ist.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (9) in einen Federspeicherraum (14) und einen Oldruckspeicherraum (12) unterteilt ist, wobei der Öldruck speicherraum (12) mittels mindestens einer Druckplatte (13,19) im vorgespannten Zustand des Federspeichers (10) abtrennbar ist.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldruckspeicherraum (12) und der Federspeicherraum (14) mittels gasgefüllten Dichtelementen (20,35, 36) druckdicht abtrennbar sind.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oldruckspeicherraum (12) mittels der aus mindestens einem Magnetventil (8), einer Oldruckpumpe (6) und einem Hydraulik flüssigkeitsvorratsbehälter bestehenden Steuerund Versor gungseinheit mit Drucköl füllbar und entleerbar ist.
10. Antrieb nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerund Versorgungseinheit mindestens zwei Magnet ventile (26,27) und einen Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter und ein Rückschlagventil (29) aufweist, wobei je ein Magnetventil (26, 27) an einen Durchlass in der Wandung des Innenraumes von Oldruckspeicherraum (12) und Federspeicherraum (14) und das Rückschlagventil (29) in einem Bypass (28) zwischen Öldruck speicherraum (12) und Federspeicherraum (14) angeordnet ist.
11. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfeder (11) in einer Ausnehmung der Außenwandung des Hydraulikzylinders (9) angeordnet ist.
12. Antrieb nach einem der Anspruche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter der Innenraum des Antriebsgehäuses (32) vorgesehen ist.
Description:
Antrieb für ein Turbinenventil Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Turbinenventil, insbesondere ein Stell-und ein Schaltventil, mit einer durch eine Elektromotor/Getriebeeinheit betätigten, mit einem Ventilkegel versehenen Ventilspindel zur Einstellung der Öffnungs-und Schließposition des Turbinenventils, wobei die Ventil- spindel beider Turbinenventilarten mittels eines Federspeichers für einen Schnellschlussvorgang vorspannbar ist.

Im Turbinenbau, insbesondere im Dampfturbinenbau, werden zur Steuerung und Versorgung der Turbinensätze einer derartigen Anlage eine Vielzahl von Ventilen benötigt, die als Doppelabsperrung in Form eines Schalt-und eines Stellventils mit Schnellschlussfunktion beispielsweise für den Frischdampf, Abfangdampf oder Umleitdampf zum Einsatz kommen. Die öffnungsposition jedes dieser Ventile dient dabei zur Einstellung eines jeweiligen Material- bzw. Dampfstromes, wobei üblicherweise der Aufbau des Ventils durch einen kegelförmigen Ventilsitz sowie einen korrespondierenden Ventilkegel mit daran angeschlossener Ventilspindel gekennzeichnet ist.

Zur Betätigung des Turbinenventils bzw. der Ventilspindel ist überwiegend jedem Ventil ein Antrieb zugeordnet. Dabei werden insbesondere bei moder- nen Dampfturbinenanlagen an die Antriebe hohe Anforderungen in Bezug auf die Bereitstellung von großen Verstellkräften und die Schnelligkeit der Verstellgeschwindigkeit gestellt. So müssen beispielsweise in modernen Dampfturbinenanlagen von den betreffenden Antrieben Stellkräfte von bis zu 350 kN und Stellzeiten von unter 200 Millisekunden für einen Stellweg bis zu 250 mm bis zum vollständigen Verschluss des Ventils bereitgestellt werden.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Konstruktionslösungen von Antrieben bekannt geworden, wobei insbesondere in neuerer Zeit elektro-

mechanische Antriebe im Dampfturbinenbau insbesondere unter Brand- schutzgesichtspunkten verstärkt Einzug gehalten haben.

Exemplarisch sei für die Lösung eines derartigen elektromechanischen Antriebes auf die WO 99/49250 verwiesen, in welcher ein elektromecha- nischer Antrieb für ein Ventil offenbart ist, welcher eine Elektro- motor/Getriebeeinheit aufweist, mit dem eine mit einem Ventilkegel verse- hene Ventilspindel betätigbar ist, wobei die Ventilspindel mittels eines Feder- speichers für einen Schnellschlussvorgang vorspannbar ist.

Besonderheit des dort geschilderten Antriebes ist es, den Antrieb mit einer an die Elektromotor/Getriebeeinheit gekoppelte Übertragungsvorrichtung zu versehen, durch welche je nach axialer Verschiebung der Schubstange veränderliche Drehmomente erzeugbar sind. Durch die Baueinheiten des in der genannten Schrift dargelegten Antrieb muss gleichzeitig der Feder- speicher gespannt werden sowie für den Fall eines Schnellschlusses des zugehörigen Ventils eine schnelle Trennung von Elektro- motor/Getriebeeinheit und Ventilspindel herbeigeführt werden.

Diese Aufgabe wird entsprechend der in der WO 99/49250 offenbarten konstruktiven Gestaltung durch eine elektromagnetisch betätigte form- schlüssige Kupplung gelöst.

Die so gestalteten Antriebe haben sich zwar prinzipiell durchaus bewährt, stoßen jedoch insbesondere bei neuen Dampfturbinenanlagen an ihre physi- kalischen Grenzen, da mittels der verwendeten elektromagnetischen Kupp- lungen größere Spannkräfte der zugehörigen Federspeicher in Verbindung mit den geforderten kleinen Verschlusszeiten nicht mehr realisiert werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Antrieb der oben geschilderten Art so weiter zu entwickeln, dass auch die Turbinenventile zukünftig zu konzipierender Dampfturbinenantagen mit höheren Dampf-

drücken problemlos gesteuert und gegebenenfalls in entsprechend geringer Zeitspanne geschlossen werden können. Darüberhinaus sollen die Antriebe unter Kostengesichtspunkten günstig herstellbar sein sowie geringe Bauab- maße aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Antrieb für ein Turbinen- ventil gelöst, welcher in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruches offenbarte technische Lehre aufweist.

Erfindungswesentlich dabei ist es, das zwischen Elektromotor- /Getriebeeinheit und Ventilspindel ein hydraulisches Kupplungselement zur Kraftübertragung und zur Vorspannung des Federspeichers angeordnet ist.

Die neuartige Verwendung des hydraulischen Kupplungselementes ermög- licht dabei die zuverlässige Übertragung höchster Kräfte, wobei gleichzeitig der Auslösevorgang für das hydraulische Kupplungselement bei entspre- chender Dimensionierung ausreichend schnell realisiert werden kann.

Besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusätzlich aus den in den rückbezogenen Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen.

Als vorteilhafte konstruktive Realisierung des hydraulischen Kupplungs- elementes hat sich ein translatorisch mittels der Elektromotor/Getriebeeinheit verschieblicher Hydraulikzylinder mit einer Steuer-und Versorgungseinheit gezeigt, in dessen Innenraum eine mit der Ventitspindel gekoppelte Druck- platte mittels Öldruck beweglich angeordnet ist. Durch den innerhalb des Hydraulikzylinders aufbringbaren Öldruck in Verbindung mit der Wirkfläche der Druckplatte lassen sich problemlos die geforderten Spannkräfte für den Federspeicher übertragen.

Das Bauvolumen des erfindungsgemäßen Antriebes lässt sich den oftmals begrenzten Umgebungsbedingungen entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch anpassen, dass der Federspeicher innerhalb des Hydraulikzylinders angeordnet und durch diesen gegen die Druckplatte direkt vorspannbar ist.

Darüber hinaus lässt sich eine kompakte Bauweise des gesamten Antriebes dadurch erzielen, dass Elektromotor/Getriebeeinheit, Ventilspindel, Feder- speicher und Hydraulikzylinder mit Steuer-und Versorgungseinheit. in einem gemeinsamen Antriebsgehäuse angeordnet sind.

Wie oben bereits erwähnt, können auf die durch den Antrieb zu bewegenden Ventile in Folge der betrieblichen Rahmenbedingungen während eines Offnungs-und Schließvorganges unterschiedlich hohe Kräfte wirken. Eine zweckmäßige Ausgestaltung. sieht deshalb vor, dass auf den Hydraulik- zylinder, welcher als Kupplungselement mittels der Elektromotor- /Getriebeeinheit die Verstellung der Ventilspindel bewirkt, mindestens eine die Schließbewegung des Ventilkegels unterstützende Hilfsfeder in Schließ- richtung des Turbinenventils wirkt. Diese Hilfsfeder kann entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung an der Außenseite des Hydraulikzylinders in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung aufgenommen sein.

Sofern der Federspeicher innerhalb des Hydraulikzylinders aufgenommen ist, sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vor, dass der Hydraulikzylinder in einen Federspeicherraum und einen Oldruckspeicherraum unterteilt ist, wobei der Öldruckspeicherraum mittels der Druckplatte im vorgespannten Zustand des Federspeichers abgetrennt ist und das darin befindliche Drucköl die hydraulische Kupplungsfunktion übernimmt. Der Oldruckspeicherraum wird mittels der Versorgungseinheit, welche entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung aus mindestens einem Magnetventil, einer Öldruckpumpe und einem Hydraulikflüssigkeits- vorratsbehälter bestehen kann, mit Drucköl befüllt bzw. entleert.

Oldruckspeicherraum und Federspeicherraum können dabei mittels gasge- füllte Dichtelementen gegeneinander druckdicht abgetrennt werden. Die gasgefüllten Dichtelemente bilden hierbei eine vorteilhafte Ausgestattung im Hinblick darauf, dass die Druckplatte aus betriebsbedingten Gründen nicht ganz exakt ihre vorbestimmte Spannposition einnehmen kann.

Eine alternative Ausbildung der Versorgungseinheit zum Auf-und Abbau des Öldruckes im Oldruckspeicherraum kann darüber hinaus vorsehen, dass die Steuer-und Versorgungseinheit mindestens zwei Magnetventile, einen Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter und ein Rückschlagventil aufweist, wobei je ein Magnetventil an einem Durchlass in der Wandung des Innenraumes von Oldruckspeicherraum und Federspeicherraum und das Rückschlagventil in einem Bypass zwischen Oldruckspeicherraum und Federspeicherraum angeordnet ist. Dieser Aufbau der Steuer-und Versorgungseinheit macht die Druckölpumpe entbehrlich.

Aus den vorgenannten Ausführungen ergibt sich, dass nur im Innern des Hydraulikzylinders ein Druckölaufbau erfolgt. Als zusätzliche Sicherheits- maßnahme kann als Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter der Innenraum des Antriebsgehäuses vorgesehen sein. Durch diese konstruktive Gestaltung ist das Drucköl innerhalb des Hydraulikzylinders von einer drucklosen Ölfüllung eingeschlossen und damit eingekapselt. Diese Maßnahme dient zur Vorbeu- gung eventueller Brandgefahren durch das Austreten von Drucköl.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sowie dessen Funktionsweise anhand der beigefügten Zeichnun- gen näher erläutert.

Es zeigt : Figur 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Antrieb in Betriebsposition mit gespanntem Federspeicher bei geschlossenem Turbinenventil,

Figur 2 den Antrieb aus Figur 1 mit gespanntem Federspeicher bei einem Öffnungsgrad von 50% des Turbinenventils, Figur 3 den Antrieb der Figuren 1 und 2 mit gespanntem Feder- speicher bei vollständiger Öffnung des Turbinenventils, Figur 4 den Antrieb bei vollständiger Öffnung nach Entspannen des Federspeichers in Folge eines Schnellschluss- vorganges des Turbinenventils, Figur 5 den Antrieb während des Neuspannes des Feder- speichers nach vorherigem Auslösen desselben bei einer vollständigen Öffnung des zugehörigen Turbinenventils, Figur 6 den erfindungsgemäßen Antrieb bei geschlossenem Turbinenventil und gleichzeitig entspanntem Feder- speicher, Figur 7 eine hinsichtlich der Anordnung für die die Schließ- bewegung des Turbinenventils unterstützende Hilfsfeder unterschiedliche Ausgestaltungsvariante des Antriebes, Figur 8 eine weitere Ausgestaltungsvariante des erfindungs- gemäßen Antriebes mit gegenüber den Figuren 1 bis 7 geänderter Ausbildung der Steuer-und Versorgungs- einheit für das Drucköl im Hydraulikzylinder, Figur 9 den erfindungsgemäßen Antrieb entsprechend Figur 8 nach Entspannen des Federspeichers in Folge eines Schnellschlussvorganges des Turbinenventils, Figur 10 den erfindungsgemäßen Antrieb der Figuren 8 und 9 unmittelbar vor Beendigung des Spannvorganges für den Federspeicher,

Figur 11 den erfindungemäßen Antrieb nach Beendigung des Verfahrweges zum Spannen des Federspeichers, Figuren 12a, 12b und 12c eine vergrößerte Teilschnittdarstellung des Innem des Hydraulikzylinders eines Antriebes entsprechend der Figu- ren 8 bis 11 während verschiedener Stadien des Spann- vorganges für den Federspeicher, Figuren 13a, 13b, und 13c schematische Diagramme der auf den Ventilkegel wirken- den Dampfstellkräfte in Abhängigkeit des Turbinenventil- hubes bzw. dem Drehwinkel der zur Elektro- motor/Getriebeeinheit gehörenden Kurbelscheibe, Figuren 14a, 14b und 14c eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teilbereiches des Hydraulikzylinders im Bereich der Dichtung zwischen Druckplatte und Trennwand von Öldruckspeicherraum und Federspeicherraum während unterschiedlicher Stadien des Spannvorganges und Figuren 15a, 15b und 15c eine schematische Darstellung des Anschlussbereiches zwischen Hydraulikzylinder und Elektro- motor/Getriebeeinheit während verschiedener Öffnung- positionen des Turbinenventils.

Die Figur 1 zeigt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Antrieb, welcher zum Antrieb eines aus einem Ventilkegel 5 und einem Ventilsitz 5a bestehenden Turbinenventils dient. Die Betätigung des Turbinenventils durch den Antrieb 1 erfolgt über eine Ventilspindel 4, an deren unterem Ende der in der Figur 1 in Schließstellung gezeichnete Ventilkegel 5 befestigt ist. Das Turbinenventil

wird über eine Öffnung 33 mit Dampf beaufschlagt, der durch die Öffnung 34 wieder aus dem Turbinenventil entweicht. Der durch die Pfeile Pi und P2 angedeutete Durchfluss durch das Turbinenventil wird mittels eines entspre- chenden Hubes der Ventilspindel 4 in der durch den Pfeil P3 angedeuteten Öffnungsrichtung geregelt.

Der Antrieb 1 ist über einen Ventilflansch 3 an das Turbinenventil ange- schlossen und weist ein Antriebsgehäuse 32 auf. Innerhalb des Antriebs- gehäuses 32 sind als wesentliche Elemente des Antriebes 1 ein Hydraulik- zylinder 9, ein innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneter Federspeicher 10 sowie eine zum translatorischen Antrieb des Hydraulikzylinders 9 in Richtung der Längsachse der Ventilspindel 4 dienende Elektro- motor/Getriebeeinheit 22 angeordnet.

Die Elektromotor/Getriebeeinheit 22 besteht aus einem Elektromotor mit Kurbelscheibe 15, an den über einen Kurbeizapfen 16 eine Pleuelstange 17 angeschlossen ist. Die Pleuelstange 17 wiederum ist mit einem Kreuzkopf 18 verbunden, über den der Hydraulikzylinder 9 bewegbar ist. Der Hydraulik- zylinder 9 ist innerhalb des Antriebsgehäuses mittels der Zylinderführungen 21 gelagert. Die Venthspindet 4 durchläuft ausgehend vom Ventilkegel 5 den Ventilflansch 3, den Kreuzkopf 18 sowie die Wandung des Hydraulikzylinders 9 und ist an ihrem innerhalb des Hydraulikzylinders befindlichen Ende mit einer Druckplatte 13 versehen. Innerhalb des Hydraulikzylinders 9 befindet sich eine mit einem Durchbruch versehene Zwischenwandung 23, die den Innenraum des Hydraulikzylinders 9 in einen Oldruckspeicherraum 12 und einen Federspeicherraum 14 unterteilt. Die Trennung von Oldruckspeicher- raum 12 und Federspeicherraum 14 erfolgt mittels der Druckplatte 13, die in dem in der Figur 1 dargestellten Betriebszustand des Antriebes an der Zwischenwandung 23 anliegt, wobei eine Abdichtung im Anlagebereich zwischen Druckplatte 13 und Zwischenwandung 23 mittels eines o-ring- förmigen Dichtungselementes 20 erfolgt.

Zwischen der Druckplatte 13 und der rückseitigen Wandung des Hydraulik- zylinders 9 ist innerhalb des Federspeicherraumes 14 ein aus einer Mehrzahl von Tellerfedern bestehender Federspeicher 10 angeordnet, wobei der Federspeicher 10 die Stellkräfte bereitstellt, die für einen Schneltschluss des Turbinenventils notwendig sind, egal in welcher Stellung sich der Hydraulik- zylinder und somit der Ventilkegel 5 gerade befindet.

Der erfindungsgemäße Antrieb dient in Folge seines Aufbaus sowohl zur Verstellung des Ventilkegels 5 für die Regelung des Dampfdurchflusses als auch zum Spannen des Federspeichers für den Schnellschluss des Turbi- nenventils, notwendig beispielsweise in Folge eines unvorhergesehenen Betriebszustandes. Die Schnellschussfunktion des Schnellantriebes hat hier- bei Kräfte bereitzustellen, die der maximalen Dampfstellkraft auf den Ventil- kegel 4 zuzüglich einer entsprechenden Schließsicherheitsreserve beträgt.

Es muss unter allen Betriebsbedingungen sichergestellt sein, dass das Turbinenventil unabhängig von der jeweils anstehenden Dampfstellkraft auf den Ventilkegel 4 und dessen Kraftrichtung sicher schließt.

Die durch den Federspeicher 10 auf die Druckplatte 13 wirkenden Feder- kräfte werden auf der gegenüber liegenden Seite der Druckplatte 13 durch einen innerhalb des Oldruckspeicherraumes 12 aufgebauten Öldruck ausge- glichen. Dieser Öldruck bildet das hydraulische Kupplungselement zur Betä- tigung der Ventilspindel 4 während des normalen Betriebes. Der Öldruck wird im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 mittels einer Oldruckpumpe 6 über einen flexiblen Druckschlauch 7 aufrechterhalten. Die Öldruckpumpe 6 gehört ebenso wie ein Magnetventil 8, welches an einen weiteren in den Oldruckspeicherraum 12 mündenden Druckschlauch 7a angeschlossen ist, zu einer Versorgungseinheit für die Öldruckbeaufschlagung des Öldruck- speicherraumes 12. Das gesamte Innere des Antriebsgehäuses 32 dient dabei als Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter und kapselt somit den inner- halb des Hydraulikzylinders 9 befindlichen Hochdruckbereich nach außen ab,

so dass mögliche Brandgefahren durch austretendes Drucköl ausge- schlossen werden.

Die Funktionsweise des Antriebes ergibt sich in Folge seiner speziellen Bauweise folgendermaßen : Zum Öffnen des Turbinenventils ist die Ventilspindel 4 in Richtung des Pfei- les P3 zu bewegen. Dies geschieht durch Betätigung der Elektro- motor/Getriebeeinheit 22, wobei über die Kurbelscheibe 15, die Pleuelstange 17 und den Kreuzkopf 18 eine Verstellkraft auf den gesamten Hydraulik- zylinder 9 ausgeübt wird. Diese Kraft wird mittels des innerhalb des Hydrau- likzylinders 9 im Öldruckspeicherraum 12 befindlichen Ölpolsters auf die Druckplatte 13 übertragen, die über die Ventilspindel 4 den Ventilkegel 5 in Richtung des Pfeiles P3 bewegt.

Anschaulich wird dies im Vergleich der Stellung des Hydraulikzylinders 9 in der Schließstellung der Figur 1 mit einer Öffnungsstellung von ca. 50% in der Darstellung der Figur 2. Erkennbar ist hierbei zum Einen die nach hinten verschobene Stellung des Hydraulikzylinders 9, die durch die Drehung der Kurvenscheibe 15 in Richtung des Pfeiles P4 bewirkt worden ist. Eine weitere Drehung der Kurvenscheibe 15 in Richtung des Pfeiles P4 bewirkt eine weitere Verschiebung des Hydraulikzylinders 9 bis zu seiner in der Figur 3 dargestellten Endstellung, in dem das betätigte Turbinenventil vollständig, d. h. zu 100% geöffnet ist.

In den Figuren 1 bis 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass in einer rück- wandigen Ausnehmung 24 des Antriebsgehäuses 32 eine Hilfsfeder 11 angeordnet ist, die als Druckfeder ausgebildet ist und durch die Bewegung des Hydraulikzylinders 9 in Richtung des Pfeiles P3 gespannt wird. Diese Hilfsfeder dient zur Unterstützung der Schließbewegung des Ventilkegels 4, auf den im geöffneten Zustand des Turbinenventils entsprechende Dampf- kräfte wirken. Die auf den Ventilkegel wirkenden Dampfstellkräfte in Abhän- gigkeit der Hilfsfeder 11 ergeben sich auch aus den in den Figuren 13b und

13c dargestellten Diagrammen, auf die in einem späteren Teil der Beschrei- bung noch näher eingegangen wird.

Aus den Diagrammen der Figuren 13a, 13b und 13c wird darüber hinaus deutlich, dass die Elektromotor/Getriebeeinheit auf Grund ihrer speziellen Konstruktion als Kurbeltrieb über den Drehwinkel unterschiedliche Verstell- kräfte bereitstellen kann. Zum planmäßigen Verkleinern des Durchlassquer- schnittes des Turbinenventils ist entsprechend der Darstellung der Figuren 1 bis 3 die Drehrichtung der Elektromotor/Getriebeeinheit umzukehren, so dass der Hydraulikzylinder 9 unter Hilfestellung der Federkraft F2 der Hilfsfeder 11 wieder in eine vordere Position verfahren wird.

Für bestimmte Betriebszustände kann es neben dem normalen Regelbetrieb notwendig sein, das Turbinenventil schlagartig innerhalb von Millisekunden- bereichen zu schließen. Dies geschieht unter Zuhilfenahme des im Feder- speicherraum 14 angeordneten Federspeichers 10. Der Ablauf eines derarti- gen Schnellschlussvorganges aus einer beliebigen Position des Hydraulik- zylinders 9 geht in den nachfolgend geschilderten Ablaufschritten vonstatten : Für einen Schnellschlussvorgang wird zunächst das Magnetventil 8 geöffnet.

Das Auslösesignal für den Schnellschließvorgang ist in der Regel ein Ruhe- stromsignal, was bedeutet, dass das Magnetventil geschlossen ist, solange eine Stromzuführung auf die zugehörige Magnetventilspule gegeben ist. Eine Unterbrechung dieser Stromzuführung und damit die Signalgabe für die Schnellschlussauslösung erfolgt in der Regel in der zur Steuerung der Turbi- nenanlage vorgesehenen leittechnischen Anlage.

Die Öffnung des Magnetventils 8 bewirkt, dass über den Druckschlauch 7a ein relativ geringer Druckölvolumenstrom durch das Magnetventil 8 in das Innere des Antriebsgehäuses, das gleichzeitig als Hydraulikflüssigkeits- vorratsbehälter dient, aus dem Öldruckspeicherraum 12 abgeführt wird. Der relativ geringe Volumenstrom führt jedoch dazu, dass der Öldruck im Öldruclsspeicherraum 12 augenblicklich einbricht, wodurch eine Gegenkraft

zu der durch den Federspeicher 10 bereitgestellten Federkraft nicht mehr gegeben ist.

Die Druckplatte 13 wird somit aus ihrer Dichtposition in Anlage an die Zwischenwandung 23 herausbewegt, wobei über den zwischen Druckplatte und Zwischenwandung entstehenden Spalt das Drucköl direkt aus dem Oldruckspeicherraum 12 in den Federspeicherraum 14 strömt. Somit ist innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne eine Bewegung der Druckplatte 13 mit der angeschlossenen Ventilspindel 4 in Richtung des Pfeiles P5 in Figur 4 möglich. Um zu verhindern, dass der Ventilkegel 5 ungebremst auf den Ventilsitz 5a aufschlägt, ist der Antrieb 1 mit einer hydraulischen Endlagen- dämpfung 2 versehen, welche in herkömmlicher aus dem Stand der Technik bekannter Weise aufgebaut ist, so dass an dieser Stelle auf eine nähere Erläuterung verzichtet wird.

Der Darstellung der Figur 4 ist, ausgehend von den beschriebenen Ablauf- schritten, die Stellung des Antriebes 1 nach Auslösen eines Schnellschluss- vorganges zu entnehmen, wobei der Antrieb unmittelbar vor Auslösung des Schneltschließvorganges vollständig geöffnet war, was sich an der in der Abbildung linksseitigen Endstellung des Hydraulikzylinders 9 ablesen lässt.

Damit das Turbinenventil nach einem Schnellschlussvorgang wieder seine normale Regelfunktion ausführen kann, ist eine Neuspannung des aus den Tellerfederpaketen aufgebauten Federspeichers 10 notwendig. Dieser Spannvorgang wird anhand der Figur 5 beschrieben, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass der Schnellschluss- vorgang bei einer annähernden Endstellung des Hydraulikzylinders 9, d. h. während einer fast vollständigen Öffnung des Turbinenventils stattgefunden hat.

Zum Spannen des Federspeichers 10 wird mit Hilfe der Elektro- motor/Getriebeeinheit 22 der Hydraulikzylinder 9 in Richtung des Ventilsitzes 5a, d. h. in Richtung des Pfeiles P6 bewegt. Da sich der Ventilkegel 5 im

Ventilsitz 5a abstützt, wird die mit dem Ventilkegel 5 über die Ventilspindel 4 verbundene Druckplatte 13 in ihrer Position unverändert bleiben. Gleichzeitig wird der Federspeicher 10 in Folge der Bewegung der Rückwand des Hydraulikzylinders 9 gespannt. Dieser Spannvorgang geht einher mit einer Verkleinerung des Federspeicherraumes 14, wobei sich gleichzeitig vor der Druckplatte 13 in gleichem Maße der Oldruckspeicherraum 12 vergrößert.

Das aus dem Federspeicherraum 14 verdrängte Öl strömt an der Druckplatte 13 vorbei in den Oldruckspeicherraum 12. Da die Kraftrichtung der Hilfsfeder 11 in die gleiche Richtung weist wie die Bewegungsrichtung des Hydraulik- zylinders 9, wird der Spannvorgang durch die Wirkung der Hilfsfeder 11 unterstützt. Die Elektromotor/Getriebeeinheit hat somit nur die Differenz zwischen der Federkraft der Hilfsfeder 11 und derjenigen des Federspeichers 10 auszugleichen.

In der Figur 6 ist erkennbar, dass bei ausreichender Bewegung des Hydrau- likzylinders 9 in Richtung des Pfeiles P6 das an der Zwischenwandung 23 angeordnete verformbare Dichtelement 20 an der Druckplatte 13 zur Anlage kommt. Hierdurch wird der Öldruckspeicherraum 12 abgedichtet, gleichzeitig ist der Spannvorgang für den Federspeicher 10 beendet. Eine geringfügige weitere Bewegung des Hydraulikzylinders 9 in Richtung des Pfeiles P6 führt zu einem Nachgeben des verformbaren Dichtelementes 20, wodurch der Öldruck im Oldruckspeicherraum 12 sprunghaft ansteigt. Der für einen Ausgleich der Federspeicherkräfte notwendige Öldruck ist sowohl von der Dimensionierung des Federspeichers 10 als auch von der Größe der Fläche der Druckplatte 13 abhängig. Zur Beendigung des Spannvorganges wird die Elektromotor/Getriebeeinheit 22 abgeschaltet und gleichzeitig die Öldruck- pumpe 6 angesteuert. Über einen beweglichen Druckschlauch 7 fördert die Öldruckpumpe 6 gegebenenfalls Öl in den Öldruckspeicherraum 12 und kann dabei so ausgelegt werden, dass sie den im Rahmen des Spannvorganges aufgebauten Öldruck aufrechterhält und eventuelle Undichtigkeiten zwischen Öldruckspeicherraum 12 und dem Inneren des Antriebsgehäuses 32 als

Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter ausgleicht. Voraussetzung ist selbst- verständlich, dass das Magnetventil 8 nach dem Schnellschließvorgang wieder geschlossen worden ist.

Nachdem durch den Aufbau des Öldruckes im Oldruckspeicherraum 12 der Spannvorgang für den Federspeicher 10 abgeschlossen ist, bleibt die Vorspannung des Federspeichers 10 nunmehr unabhängig von der Bewe- gung des Hydraulikzylinders 9 erhalten, somit bilden VerAntrieb und Turbi- nenventil eine Einheit. Es ist daher derjenige Zustand des Antriebes wieder herbeigeführt, wie er bereits in der Figur 1 dargestellt ist.

Der Zustand des Antriebes 1, welcher in der Figur 6 erkennbar ist, entspricht im Wesentlichen demjenigen der Figur 1 mit dem Unterschied, dass der Öldruckspeicherraum 12 im Betriebszustand der Figur 6 drucklos ist (erkennbar an der fehlenden Schraffur im Öldruckspeicheraum 12).

Dies bedeutet, dass bei dem dargestellten Antrieb ein Schnellschlussvorgang stattgefunden hat, wobei allerdings sich das Turbinenventil bereits in der gänzlich geschlossenen Stellung befunden hat. Aus diesem Grunde stützt sich der Ventilkegel 5 im Ventilsitz 5a ab, was zu einer Unbeweglichkeit der Druckplatte 13 führt. Somit kann sich der Federspeicher 10 trotz eines nicht vorhandenen Ölgegendrucks im Öldruckspeicherraum 12 nicht entspannen.

Für diesen Sonderfall müsste eine Neuspannung des Federspeichers 10 durch Neubefüllung des Oldruckspeicherraumes 12 mit Drucköl gegebenen- falls mittels der Öldruckpumpe 6 nach Schließen des Magnetventils 8 durch- geführt werden.

In der Darstellung der Figur 7 ist ein Antrieb 1 mit angeschlossenem Turbi- nenventil dargestellt, welcher in wesentlichen Elementen demjenigen Antrieb entspricht, welcher vorstehend anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert worden ist.

Konstruktive Unterschiede zwischen der Antriebsvariante der Figuren 1 bis 6 zu derjenigen der Figur 7 ergeben sich zum einen aus der Positionierung der Hilfsfeder 11 als auch aus der baulichen Gestaltung der für den Druckölauf- bau zuständigen Steuer-und Versorgungseinheit.

Bezüglich der Hilfsfeder 11 ist der Figur 7 zu entnehmen, dass diese inner- halb einer in der Rückwand des Hydraulikzylinders 9 angeordneten Ausneh- mung 25 aufgenommen ist. Durch diese konstruktive Gestaltung lässt sich die Baulänge des Antriebes 1 im Gegensatz zu der Variante der Figuren 1 bis 6 reduzieren.

Bezüglich der Versorgungseinheit ist in der Figur 7 erkennbar, dass sowohl die Öldruckpumpe 6 als auch das Magnetventil 8 direkt am Hydraulikzylinder 9 angeordnet sind. Dies hat einerseits den Vorteil, dass die in der anderen Ausgestaltungsvariante vorhandenen flexiblen Druckschläuche 7 bzw. 7a entfallen können, andererseits ist jedoch nunmehr weder der Antriebsmotor der Öldruckpumpe 6 noch die Antriebsspule des Magnetventils 8 von außen leicht zugänglich, vielmehr kann eine Reparatur der entsprechenden Aggre- gate nur durch entsprechende Reparaturöffnungen nach Ablassen des im Antriebsgehäuseinnern vorhandenen Hydrauliköls erfolgen.

In den Figuren 8 bis 11 ist ein Antrieb dargestellt, der in Bezug auf die für den Druckölaufbau im Oldruckspeicherraum 12 verantwortlichen Steuer-und Versorgungseinheit zu den bislang besprochenen Ausgestaltungsvarianten signifikant unterschiedlich ist.

Wie die Figur 8 zeigt, besitzt der Hydraulikzylinder 9 analog dem bislang bereits besprochenen Ausführungsbeispiel einen Oldruckspeicherraum 12 und einen Federspeicherraum 14, die mittels der bekannten Druckplatte 13 voneinander getrennt sind. Die Unterschiede der Ausführungsvarianten bestehen darin, dass der Antrieb der Figuren 8 bis 11 jeweils an einem Durchlass in der Wandung des Innenraumes vom Oldruckspeicherraum 12 und Federspeicherraum 14 ein Magnetventil 26 bzw. 27 aufweist. Darüber

hinaus befindet sich in einem Bypass 28 ein Rückschlagventil 29, weiches so eingebaut ist, das ein ölfluß vom Federspeicherraum 14 in Richtung des Öldruckspeicherraumes 12 möglich, in umgekehrter Richtung jedoch der Durchfluss gesperrt ist. Durch den geänderten Aufbau der Steuer-und Versorgungseinheit entfällt die in den anderen Ausgestaltungsvarianten notwendige Öldruckpumpe 6.

Die Funktionsweise des Antriebes an sich mit Bereitstellung der Schnell- schlusskräfte mittels eines Federspeichers 10, der Anordnung der Hilfsfeder 11 sowie der Bereitstellung der Kupplungskräfte mittels des im Öldruck- speicherraum 12 enthaltenen Drucköls entsprechen denjenigen Merkmalen der eingangs ausführlich besprochenen Ausführungsvariante, so dass an dieser Stelle auf eine nähere Erläuterung verzichtet wird.

Auf Grund der geänderten Versorgungseinheit ergibt sich jedoch für den notwendigen Spannvorgang des Federspeichers 10 ein gänzlich anderer Verfahrensablauf. Dieser Verfahrensablauf wird nachfolgend anhand der Figuren 9 bis 11 und hierzu ergänzend der Figuren 12a, 12b und 12c näher erläutert.

In der Figur 8 ist zunächst der Antrieb mit gespanntem Federspeicher bei einer vollständigen Öffnung des zugehörigen Turbinenventils dargestellt.

Innerhalb des Oldruckspeicherraumes 12 befindet sich das entsprechende Druckölmedium, welches für die Übertragung der Kräfte vom bewegten Hydraulikzylinder 9 auf die Druckplatte 13 zuständig ist.

In der Figur 9 ist demgegenüber der Antrieb nach Auslösen eines Schnell- schließvorganges dargestellt. Hierzu wurde das Magnetventil 26 geöffnet, wodurch ein Druckölstrom vom Öldruckspeicherraum 12 über das Magnet- ventil 26 in das umgebende, als Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter fungie- rende Innere des Antriebsgehäuses 32 entweicht. Bedingt durch das Entwei- chen eines Teils des Drucköls bricht der Öldruck im Oldruckspeicherraum ein, wodurch die Federkraft des Federspeichers 10 freigesetzt wird. Der

Federspeicher drückt die Druckplatte 13 aus ihrer Dichtposition in Richtung des Pfeiles P7, so dass über den entstehenden Spalt das Öl direkt aus dem Oldruckspeicherraum 12 in den Federspeicherraum 14 eindringen kann.

Konsequenz davon ist die schlagartige Bewegung der Druckplatte 13 mit daran angeschlossener Ventilspindel 4 und Ventilkegel 5 in die entspre- chende Schließposition. Um ein ungebremstes Auftreffen des Ventilkegels 5 im Ventilsitz 5a zu vermeiden, besitzt auch diese weitere Ausführungs- variante eine hydraulische Endlagendämpfung 2, die zwar, wie aus der Zeichnung ersichtlich, anders aufgebaut ist als in den Figuren 1 bis 7, jedoch in ihrer Funktionsweise derjenigen der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 7 entspricht.

Auf Grund der unterschiedlichen Versorgungseinheit ergibt sich bezüglich des Spannvorganges für den Federspeicher 10 ein anderer Verfahrens- ablauf : Geht man davon aus, dass eine Auslösung des Schnellschließvorganges bei einer vollständigen Öffnung des Turbinenventils stattgefunden hat, so ergibt sich als Ausgangsposition für den Spannvorgang die Stellung des Antriebes entsprechend der Figur 9. Der Spannvorgang beginnt mit einer Verschiebung des Hydraulikzylinders 9 mittels einer in den Figuren 8 bis 11 nicht näher dargestellten, jedoch analog des ersten Ausführungsbeispiels aufgebauten Elektromotor/Getriebeeinheit in Richtung des Pfeiles P7, 8. Durch die Fest- legung des Ventilkegels 5 innerhalb des Ventilsitzes 5a bleibt die Position der Druckplatte 13 dabei unverändert. Beide Magnetventile 26 und 27 sind während des Spannvorganges geschlossen. Aus dem kleiner werdenden Federspeicherraum 14 fließt die Hydraulikflüssigkeit über den Bypass 28 bzw. das darin befindliche Rückschlagventil 29 in den Oldruckspeicherraum 12. Zusätzlich verdrängte Flüssigkeit wird über eine Öffnung 30 im vorderen, dem Turbinenventil zugewandten Bereich des Hydraulikzylinders 9 in den Innenraum des Antriebsgehäuses 32 abgeführt.

Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass sich der Aufbau der zweiten Ausführungsvariante bezüglich der Ventilspindel 4 dadurch unterscheidet, dass zusätzlich zur Druckplatte 13 im vorderen Bereich vor dem Hydraulik- zylinder 9 an der Ventilspindel 4 eine weitere Druckplatte 19 angeordnet ist.

Durch die Bewegung des Hydraulikzylinders 9 nähert sich sowohl die Zwischenwandung 23 der Druckplatte 13 als auch die vordere Wandung des Hydraulikzylinders 9 mit der darin befindlichen Öffnung 30 der Druckplatte 19. Sowohl an der Zwischenwandung 23 als auch an der Vorderseite des Hydraulikzylinders 9 sind jeweils Dichtelemente 35 und 36 angeordnet. Diese als flexible 0-ringe gestalteten Dichtelemente 35 und 36 kommen bei entsprechendem Vorschub des Hydraulikzylinders mit den Druckplatten 13 bzw. 19 in Kontakt und führen zu einer Abdichtung sowohl des Öldruck- speicherraumes 12 als auch des Federspeicherraumes 14.

Die vergrößerte Darstellung der Figuren 12a und 12b macht den aus der Vorschubbewegung des Hydraulikzylinders resultierenden Kontakt der Dicht- elemente mit den zugeordneten Druckplatten 13 bzw. 19 noch einmal deut- lich. Ist entsprechend der Figur 10 bzw. der Figur 12b ein Kontakt der Dicht- elemente 35 bzw. 36 mit den Druckplatten 13 bzw. 19 hergestellt, so führt eine geringfügige weitere Verschiebung des Hydraulikzylinders 9 zu einer Verformung der flexiblen Dichtelemente35 und 36. Dieser Vorgang wird insbesondere aus der Figur 12c deutlich, in der gestrichelt noch einmal die Stellung des Hydraulikzylinders 9 entsprechend der Figur 12b aufgenommen worden ist.

Die geringfügige Weiterbewegung des Hydraulikzylinders 9 bewirkt auf Grund der Volumenänderungen von Öldruckspeicherraum 12 und Feder- speicherraum 14 im Oldruckspeicherraum 12 einen geringfügigen Unterdruck und im Federspeicherraum 14 einen geringfügigen Überdruck der darin befindlichen Hydraulikflüssigkeit. Der Druckunterschied wird durch ein kurz- zeitiges Öffnen des Rückschlagventils 29 im Bypass 28 zwischen den benachbarten Speicherräumen ausgeglichen.

Bei der Konstruktion des Hydraulikzylinders im Bezug auf die Abmaße ist darauf zu achten, dass sich nach Ausgleich von Unter-und Überdruck inner- halb der Speicherräume insgesamt ein Überdruck sowohl im Öldruck- speicherraum 12 als auch im Federspeicherraum 14 einstellt. Hat sich der entsprechende Überdruck in beiden Räumen eingestellt, so hat der Feder- speicher 10 seine endgültige Spannposition erreicht. Anschließend wird durch Öffnen des Magnetventils 27 der Überdruck im Federspeicherraum 14 abgebaut, wodurch sich eine der Figur 8 entsprechende Antriebssituation ergibt dergestalt, dass allein der Oldruckspeicherraum 12 mit entsprechen- dem Drucköl beaufschlagt ist.

Unter diesen Rahmenbedingungen kann eine Verstelltätigkeit unter normalen Betriebsbedingungen des Antriebes vorgenommen werden durch Verschie- bung des Hydraulikzylinders 9 mit Hilfe der Elektromotor/Getriebeeinheit darüber hinaus ist durch Öffnen des Magnetventils 26, wie eingangs anhand der Figur 8 bereits beschrieben, ein Schnellschließvorgang für das zuge- hörige Turbinenventil gegeben. Zur Verdeutlichung ist in der Figur 11 diejenige Situation dargestellt, die sich unmittelbar vor Öffnung des Magnet- ventils 27 zum Beseitigen des Überdrucks im Federspeicherraum einstellt.

Ergänzend ist bezüglich der zuletzt besprochenen Ausgestaltungsvariante anzumerken, dass sich die Magnetventile 26 und 27 direkt innerhalb des Innenraumes des Antriebsgehäuses 32 befinden, so dass wie bereits im Ausführungsbeispiel der Darstellung 7 jegliche Druckschläuche entfallen können. Somit bietet die letztgenannte Konstruktionsvariante insbesondere auch durch Wegfall der Öldruckpumpe signifikante Vorteile in Bezug auf Betriebssicherheit und Herstellkosten.

Es ist im Übrigen festzuhalten, dass die in den Figuren 1 bis 7 dargestellten ElektromotorlGetriebeeinheiten 22 zur bessern Übersichtlichkeit zwar außermittig dargestellt sind, bei einer Realisierung der erfindungsgemäßen

Konstruktion die Kurbelscheiben 15 jedoch mittig positioniert und die Pleuel- stange 17 in der Mitte des Kreuzkopfes 18 angesetzt sein sollte.

Wie oben bereits erwähnt, sind in den Figuren 13a, 13b und 13c verschie- dene Diagramme aufgetragen, aus denen sich schematisch der Zusammen- hang der notwendigen Schließkräfte für das Turbinenventil in Abhängigkeit der auf den Ventilkegel wirkenden Dampfstellkräfte sowie der Ventilfederkraft F1 des Federspeichers 10 und der Antriebsfederkraft F2 der Hilfsfeder 11 ergibt. Dabei ist zu beachten, dass die Ventilfederkraft F1 des Feder- speichers 10 grundsätzlich auf die maximale Dampfstellkraft am Ventilkegel 5 zuzüglich einer entsprechenden Schließsicherheitsreserve auszulegen ist, da unabhängig von der jeweils anstehenden Dampfsteltkraft auf den Ventil- kegel 5 und deren Richtung das Dampfventil immer sicher schließen muss.

Zur Erläuterung der Diagramme ist folgende Ausgangssituation anzu- nehmen : Der Spannvorgang des Antriebes für den Federspeicher 10 ist abge- schlossen. Die Stellkraft der ebenfalls in gewissem Maße vorgespannten Hilfsfeder 11 belastet den Hydraulikzylinder 9 in Schließrichtung. Betrachtet man nun die Dampfstellkraft auf den Ventilkegel 5 bei Abfangstellventilen, so zeigt sich, dass in der Schließposition eine Dampfstellkraft auf den Ventil- kegel in Richtung Schließen wirkt. Nach einer geringen Öffnungsbewegung des Ventilkegels erfolgt dann ein Kraftrichtungswechsel auf den Ventilkegel 5 in Öffnungsrichtung. Diese Stellkraft bleibt dann bis kurz vor Erreichen der Öffnungsposition relativ konstant und steigt dann relativ schnell auf einen wesentlich größeren Wert in Richtung Öffnen an. Im Gegensatz zu diesem Kraftverlauf ist bei so genannten Frischdampfstellventilen (FD-Schnell- ventilen) ein derartiger Kraftrichtungswechsel wie bei Abfangstellventilen nicht vorhanden. In allen Öffnungspositionen tritt somit eine Dampfstellkraft in Richtung Öffnen ein.

In die Diagramme der Figuren 13a, 13b und 13c sind zur Verdeutlichung die nicht linearen Stellkräfte über die Drehung der Kurbelscheibe 15 über 180° aufgetragen. An einem Beispiel zeigen die dargestellten Diagramme, welche Unterstützung die Hilfsfeder 11 erbringen kann. Die Stellkraft dieser Hilfs- feder 11 wirkt grundsätzlich gegen die Dampfstellkraft. Somit kann die Federkraft F2 der Hilfsfeder 11 so ausgelegt werden, dass sie im mittleren Hubbereich die Dampfstellkraft auf den Ventilkegel 5 abdeckt oder über- steigt. Dies bedeutet, dass eine Kraftrichtungsumkehr für den Antrieb erst kurz vor der Öffnungsposition des Turbinenventils erfolgt. In den beiden Endpositionen bringt der verwendete Kurbeltrieb jedoch eine entsprechend hohe Stellkraft auf, wohingegen im mittleren Hubbereich, dort wo die Antriebskraft am geringsten ist, dann auch nur die Kraftdifferenz zwischen Dampfkraft auf den Ventilkegel 5 und der Federkraft F2 der Hilfsfeder 11 benötigt wird. Die Antriebsleistung kann somit entsprechend reduziert werden.

In den Figuren 14a, 14b und 14c ist zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der bereits eingehend beschriebenen Dichtelemente 20,35 und 36 noch einmal schematisch ein Ausschnitt des Hydraulikzylinders 9 dargestellt.

Bewegt sich der Hydraulikzylinder 9 während des Spannvorganges des Federspeichers 10 in Richtung des Pfeiles Pg, so strömt zunächst Öl aus dem Federspeicherraum 14 in den Öldruckspeicherraum 12. Kommen die als verformbare 0-ringe ausgebildeten Dichtelemente 20,35 und 36 an der Druckplatte 13 bzw. 19 zur Anlage, dichten diese den Oldruckspeicherraum 12 gegen den Federspeicherraum 14 bzw. den Innenraum des Antriebs- gehäuses ab.

Eine weitere, wenn auch geringfügige Bewegung des Hydraulikzylinders 9 in Richtung des Pfeiles Pg führt zu einer Verformung der Dichtelemente 20,35 und 36, so dass der Öldruck im Oldruckspeicherraum 12 sprunghaft ansteigt.

In diesem Moment stoppt die Bewegung des Hydraulikzylinders 9, womit der

Spannvorgang für den Federspeicher 10 beendet ist. Anschließend wird der Öldruck zumindest beim ersten besprochenen Ausführungsbeispiel über die Öldruckpumpe 6 konstant gehalten.

Bei der Konstruktion des erfindungsgemäßen Antriebes ist ergänzend zu berücksichtigen, dass für eine einwandfreie Funktion der Gesamtbaugruppe ein Ausgleich eventueller thermischer Beanspruchungen notwendig sein kann.

Diese thermischen Beanspruchen drücken sich insbesondere in einer Dehnung der Ventilspindel aus. Um zu verhindern, dass der Antrieb den Ventilkegel in Folge von Ventilspindeldehnungen in den Ventilsitz presst, was zu Spannungen und zum Verschleiß am Antrieb und am Ventilsitz führen würde, ist im Bereich der Anbindung des Kreuzkopfes 18 an den Hydraulik- zylinder 9 unter bestimmten Rahmenbedingungen ein so genannter Freigang vorgesehen.

Anhand der Figuren 15a, 15b und 15c wird die Problematik erläutert. In der Figur 15a ist davon auszugehen, dass sich der Hydraulikzylinder in der Endlage Schließen befindet, d. h., der Hydraulikzylinder 9 wird durch Ein- greifen des Ventilkegels 5 in den Ventilsitz 5a blockiert. Unter diesen Rahmenbedingungen ist vorgesehen, dass der Antrieb in eine neutrale Schließlage verfährt, wodurch der Kreuzkopf 18 vom Hydraulikzylinder 9 abrückt. Das Maß des Abrückens wird in der Darstellung der Figur 15a als so genannter Freigang bezeichnet und entspricht mindestens der berechneten Wärmedehnung der Ventilspindel 4. Während der in der Figur 15b darge- stellten Bewegung des Öffnens und Schließens des Turbinenventils liegen der Kreuzkopf 18 und der Hydraulikzylinder 9 unter der Voraussetzung, dass die Federkraft F2 der Hilfsfeder 11 größer ist als die entgegengesetzt wirkende Dampfstellkraft direkt aneinander an.

Demgegenüber verdeutlicht die Figur 15c die Situation in der Öffnung- endlage des Turbinenventils. Die Position des Kreuzkopfes wird dabei durch

den Antrieb bestimmt, der in seiner neutralen Öffnungsposition steht. Die Stellung des Hydraulikzylinders 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfkraft insbesondere bei Öffnungen größer als 98% die Federkraft F2 der Hilfsfeder 11 überwiegt. Auf Grund dieser Rahmenbedingungen rückt der Hydraulikzylinder wiederum vom Kreuzkopf ab, so dass sich analog der Darstellung der Figur 15a auch in dieser Endlagenposition Öffnen ein Frei- gang"ergibt.

Der Hydraulikzylinder 9 bildet dabei insgesamt das Verbindungsglied zwischen Ventilspindel 4 und Elektromotor/Getriebeeinheit 22, wobei die Bewegung des translatorisch beweglichen Hydraulikzylinders 9 derjenigen Verstellung der Ventilspindel 4 zum Öffnen und Schließen des Turbinen- ventils entspricht. Die Elektromotor/Getriebeeinheit 22 kann dabei vorteilhaft- erweise einen Kurbelantrieb zur Bereitstellung eines über die Länge des Bewegungsweges des angetriebenen Hydraulikzylinders veränderbares Drehmoment aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil bei solchen Ventilen, bei denen sich die auf die Ventilspindel auszuübende Kraft beim Schließen oder beim Öffnen des Ventils in Abhängigkeit des Hubes der Ventilspindel verändert. Dies tritt beispielsweise bei Ventilen in einer Dampf- turbine auf, bei denen anstehender Dampfdruck auf dem Ventilkegel steht und diesen beim Schließvorgang unterstützt bzw. den Ventilkegel geschlos- sen hält, Bei einem solchen Ventil ist anfangs eine große Kraft zu über- winden, um das Ventil einen geringen Spalt zu öffnen. Sobald ein gewisser Öffnungsquerschnitt gegeben ist, erfolgt eine Druckentlastung, so dass beim weiteren Öffnungsvorgang jeweils eine geringere Kraft zur Verschiebung der Ventispindel notwendig ist. Durch den verwendeten Kurbeltrieb kann je nach Größe, Belastung und Anforderung an das Ventil die Elektro- motor/Getriebeeinheit entsprechend ausgelegt werden.

Jedoch sind selbstverständlich auch andere Antriebsvarianten denkbar

Bezugszeichenliste 1 Antrieb 2 Hydraulische Entlagendämpfungseinheit 3 Ventifflansch 4 Ventilspindel 5 Ventilkegel 5a Ventilsitz 6 Öldruckpumpe 7 Druckschlauch 7a Druckschlauch 8 Magnetventil 9 Hydraulikzylinder 10 Federspeicher 11 Hilfsfeder 12 Öldruckspeicherraum 13 Druckplatte 14 Federspeicherraum 15 Motor mit Kurbelscheibe 16 Kurbelzapfen 17 Pleuelstange 18 Kreuzkopf 19 Druckplatte 20 Dichtelement 21 Zylinderführung 22 Elektromotor/Getriebeeinheit 23 Zwischenwandung 24 Ausnehmung 25 Ausnehmung

26 Magnetventil 27 Magnetventil 28 Bypass 29 Rückschlagventil 30 Öffnung 31 Öffnung 32 Antriebsgehäuse 33 Öffnung 34 Öffnung 35 Dichtelement 36 Dichtelement