DE576121C - Ventilanordnung fuer Dampfmaschinen mit Doppelsitzventilen - Google Patents

Description

• Ventilanordnung für Dampfrilaschinen mit Doppelsitzventilen Die Erfindung bezieht sich auf die Ventilanordnung von Dampfmaschinen und anderen Kolbenmaschinen mit Doppelsitzventilen, die vermittels Getriebes zwangsläufig geöffnet und durch eine gesonderte Kraft selbsttätig, aber gesetzmäßig geschlossen werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die erforderliche Öffnungskraft für die Ventile erheblich herabgesetzt wird, wenn nicht, wie es bisher für notwendig gehalten würde, die in Öffnungsrichtung des Ventils vordere Sitzringfläche im Durchmesser größer gemacht wird als die hintere Ringfläche, sondern die genannte vordere Ringfläche im Durchmesser gleich oder kleiner als die hintere Ringfläche gemacht wird. Trotz derartigen Größenverhältnisses der Sitzflächen dichten die Ventile, nachdem sie sich geschlossen haben, unter Wirkung des Dampfdrucks mit Sicherheit ab, was auf der neuen Feststellung beruht, daß der vom Dampf hervorgerufene Abdichtungsdruck nicht gleichmäßig vom Auftreffrande nach dem entgegengesetzten Rande des Ventilsitzes, sondern beinahe plötzlich in der Nähe des Auftreffrandes abfällt. Infolgedessen ist trotz gleicher Durchmesser der Sitzflächen, und zwar bei beliebiger Strömungsrichtung des Dampfes, eine druckbelastete Ringzone vorhanden, welche eine genügende Abdichtung hervorruft. Durch Anwendung von Doppelsitzventilen, die dieser Erkenntnis entsprechend gebaut sind, wird es möglich, Ein- und Auslaßventile geringen Kraftbedarfs für die Öffnung so nebeneinander anzuordnen, daß der thermodynamisch schädliche Raum des Zylinders erheblich verkleinert wird, indem bei dem einen Ventil die Strömung des Dampfes in Richtung der Öffnungsbewegung des Ventils stattfindet, während bei dem zugeordneten andern Ventil die Dampfströmung entgegengesetzt der öffnungsbewegung des Ventils stattfindet. Wo bisher diese Anordnung versucht wurde, traten Schließdrucke auf, deren Überwindung durch die Steuerung übermäßig hohe Kräfte erforderte. Um den Einbau der für den genannten Erfolg erforderlichen Ventile mit nicht versetzten Sitzflächen zu ermöglichen, werden nach der Erfindung besondere Mittel benutzt, insbesondere die Einschaltung eines Ringes als Träger des in Richtung der öffnungsbewegung des Ventils vorderen .festen Ventilsitzes. Besondere Mittel werden verwendet, um die Beeinträchtigung der vom Dampfdruck erzeugten Schließabdichtung der Ventile infolge elastischer Verformungen des Metalls der unter Druck stehenden Teile zu vermeiden.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung entworfenen Ventilanordnung für eine Kolbenmaschine dargestellt, bei welchem Aus- und Einlaßventil nebeneinander am Ende des Zylinders quer zur Zylinderachse über demselben mit senkrechten Spindeln angeordnet sind.
• Abb. z zeigt einen Querschnitt durch den Zylinder, der durch die gleichliegenden Achsen des Einlaß- und Auslaßventils hindurchgeht.
• Abb. a zeigt einen senkrechten Schnitt in Längsrichtung des Zylinders durch die Achse des Auslaßv entils.
• Einlaßventil A und Auslaßventil B öffnen in eine Kammer H, die durch einen Schlitz (Abb. a) mit dem Zylinderinnern C in Verbindung steht. Dem Einlaßv entil A strömt der Dampf aus der Einströmungskammer D zu. Von dem Auslaßventil B strömt der Dampf in die Ausströmungskammer E. Beide Ventile öffnen sich nach unten und schließen sich nach oben, so daß also beim Einlaßventil die Schließbewegung entgegengesetzt der Dampfströmung ist, während beim Auslaßventil die Schließbewegung der Dampfströmung entspricht.
• Damit sich das Ventil A unter Wirkung des im Innenraum H wirksamen Dampfdruckes schließen kann, wird der Durchmesser der oben in die Atmosphäre ragenden Ventilspindel F entsprechend bemessen. Der Dampfdruck wirkt mit einer Schließkraft, welche gleich dem Dampfdruck in Atmosphären multipliziert mit dem Querschnitt der Stange .P in cm= ist.
• Damit sich das Ventil A nicht durch sein eigenes Gewicht vor dem Anlaufen der Maschine, und zwar im Augenblick der Öffnung des Reglers, öffnet, wird eine abstützende Feder l1.T angeordnet, welche in einem Hohlraum der Ventilspindel angeordnet werden kann und genügend stark ist, um das Gewicht der mit dem Ventil beweglichen Teile auszugleichen und das Ventil auf den festen Sitz aufzudrücken. Dadurch wird das Anlaufen erleichtert. Beim Auslaßventil B ist die Anbringung eines Kraftmittels für das Schließen des Ventils während der Phase des Dampfausströmens notwendig, d. h. für den Zeitpunkt, wo im Zylinder nur ein ganz geringer Druck herrscht, der keine genügende Kraft auf die Ventilstange ausüben kann. Diese Kraft kann von einer Feder oder vermittels eines Hilfskolbens durch ein Druckmittel hervorgebracht werden. Eine Ausführungsart mit Hilfskolben ist in Abb. -- dargestellt.
• Der in eine Bohrung der Ventilspindel eingesetzte Kolben K besitzt eine Längsbohrung. Das Druckmittel wird durch ein Rohr L zugeführt, an welches der Kolben K durch einen Nippel mit Universalgelenk Z angeschlossen ist. Durch die gelenkige Anordnung verbleibt der Kolben in Achsrichtung mit der Stange G, so daß ein Verklemmen vermieden wird. Auch für das Einlaßventil könnte eine ähnliche Einrichtung anstatt der abstützenden Feder M benutzt werden, wenn zur besseren Abdichtung die Erzeugung eines besonderen Druckes für notwendig gehalten wird.
• Bei der dargestellten Ausführungsart von Einlaßventil und Auslaßventil sind die unteren Sitze N eben, die oberen, O, kegelig, wobei die Spitze des Kegels in der Ebene des Sitzes 'N liegt.
• Die feste Sitzfläche N befindet sich an einem besonders hergestellten Ring P. Dieser kann aus einem Paar miteinander verbundener Halbringe bestehen oder aus einem einzigen geschmiedeten oder gegossenen Stück.
• Der Ring P kann am Ventilgehäuse frei anliegen oder bei R an dieses angeschraubt sein. Hierbei hat das Schraubengewinde R nur die Aufgabe, den Ring während des Einschleifens der Sitze und während des Zusammenbaues des Gehäuses mit diesem verbunden zu halten. Nachdem das Ventil in seine richtige Lage am Zylinder gebracht ist, wird der Ring P durch die Schraube S gegen die Auflagefläche U gepreßt. Die Schraube S übt ihren Druck durch Vermittlung eines linsenförmigen Ringes T aus, so daß sich das Gehäuse von selbst am Umfang seiner Auflagefläche richtig einstellt. Die Abdichtung bleibt unabhängig von der Verformung, die die Zylinderwände bei der Arbeit der Maschine gegen die Ebene des die Schraube S tragenden Deckels erleiden.
• Es ist vorteilhaft, zwischen den kegeligen Sitzen O des Ventils, durch welches die Strömung des Dampfes in Richtung der Öffnungsbewegung stattfindet, anfänglich ein Spiel zu lassen. Man kann dieses Spiel nach dem Einschleifen der Sitze dadurch erhalten, daß man zwischen den Ring P und die ihn abstützende Schulter des Gehäuses ein Blech einlegt. Die Größe dieses Spiels, also die Stärke des Bleches, ist derart zu bemessen, daß bei den elastischen Verformungen des Ventils das Spiel verschwindet.
• Um bei diesem Ventil möglichst geringe Verformung der Ventilglocke- bei geringstem Baustoffgewicht zu erreichen, erhält der Querschnitt der Glocke wachsende Stärke nach den ebenen Sitzen hin. Die Fläche U, längs welcher sich der Ring P abstützt, ist kegelig gestaltet. Weil der Ring P dünn ist, können die Verformungen der Zylinderwände die Dichtung längs dieser Kegelfläche nicht beeinträchtigen. Der Ring P folgt den Verformungen der Zylinderwandungen, und da die entstehenden Kräfte auf den Ring selbst übertragen werden, bleibt die Berührungslinie, welche sich in der Auflagefläche nach einer krummen Linie verformt, dauernd bestehen. Die in den genannten- Ring eingeschnittene Sitzfläche folgt der obengenannten Verformung (ovalisiert sich), bleibt aber auf jeden Fall eine Ebene und behält ihren dichten Abschluß bei.
• Man kann die Ventilglocke auch aus zwei in der Ebene Y einander berührenden Teilen zusammensetzen, Zwobei dann der Ring P einen Bestandteil des Gehäuses bildet. In diesem Fälle muß das Gehäuse von seiner Nabe nach einer punktiert dargestellten Fläche y-y getrennt sein.
• Die Ventilglocke ist mit der Nabe durch eine ausreichende Anzahl radialer Arme verbunden, um dichtungsschädliche Einbuchtungen der Ventilstütze zu vermeiden.
• Sowohl bei dem Ventil, wo der Dampf zentripetal durch das Ventil strömt, als auch bei dem Ventil, wo der Dampf zentrifugal durchströmt, ruft der Dampfdruck, wenn sich das Ventil auf seine Sitze aufgesetzt hat, infolge des Überdrucks auf die Dichtungsflächen, in Richtung von unten nach oben, eine sichere Abdichtung hervor, ohne daß eine übermäßige Kraft zum Öffnen des Ventils erforderlich ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ventilanordnung für Dampfmaschinen und andere Kolbenmaschinen mit Doppelsitzventilen, dadurch geken nmeichnet, daß der in Richtung der üffnungsbewegung vordere Sitz beider Ventile mit gleichen oder kleineren Durchmessern ausgebildet ist als der hintere Sitz und die selbsttätige Abdichtung der Ventilsitze durch die Wirkung des arbeitenden Dampfes erreicht wird, obwohl die Dampfströmung bei dem einen Ventil (z. B. dem Einlaßventil) gleichgerichtet mit der Öffnungsbewegung des Ventils, dagegen bei dem andern Ventil (z. B. dem Auslaßventil) entgegengesetzt zu seiner Öffnungsbewegung ist. z. Ventilanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Ventilgehäuse und Zylindergehäuse ein sich gegen den Aufnahmerand des Zylindergehäuses abstützender Ring (P) eingeschaltet ist, der gegen die ihn stützende Schulter des Zylindergehäuses durch eine gleichachsigzurVentilspindel (G) liegende, von außen anziehbare Druckschraube (S) unter Vermittlung eines Abdichtungsringes (T) abdichtend angedrückt wird und der die vordere feste Sitzfläche des Ventils trägt. 3. Ventilanordnung nach Anspruch r, bei welcher einer der Sitze des Ventils eben und der andere Sitz kegelig ist, wobei die Kegelfläche des kegeligen Sitzes ihren Mittelpunkt in der Fläche des ebenen Sitzes hat, dadurch gekennzeichnet, daß der feste kegelige Sitz der hintere ist, und zwar sich an der vollen formunveränderlichen Stirnwand des Ventilgehäuses befindet, in welche die Ventilspindelführung fest eingesetzt ist, und der feste ebene Sitz der vordere ist und sich an einem dünnen formunveränderlichen Ring befindet. q.. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Beeinträchtigung der Abdichtung durch elastische Formveränderungen die Wandung der Ventilglocke nur nach dem einen in der Abdichtung gefährdeten Sitze hin verstärkt ist. 5. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei demjenigen Ventil, wo die Druckströmung radial nach innen gerichtet ist, zwischen den hinteren kegeligen Sitzen bei dem Zusammenbau ein solches Spiel gelassen ist, daß es beim Auftreten des Dampfdruckes durch die elastische Formveränderung der Ventilglocke zum Verschwinden gebracht wird, wobei der Mantel der Ventilglocke durch Ausbildung der Tragarme gegen das Entstehen die Dichtung beeinträchtigender Einbuchtungen gesichert ist. 6. Ventilanordnung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß, um genau das richtige Spiel zu erhalten, ein kalibriertes Blech zwischen den Ring (P) und die ihn abstützende Schulter des Gehäuses (X) nach dem Einschleifen der Sitze eingelegt ist.