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Drosselventil für Lokomotiven.
Die Erfindung bezieht sich auf Drosselventile für Lokomotiven. Bei dieser Art von Ventilen ist bekanntlich der Druck so gross, dass es praktisch unmöglich ist, das Ventil vom Sitz zu heben, ausser, wenn dasselbe entlastet wird. Um die Entlastung zu bewirken, ist es üblich, eine Öffnung im Kopf des Ventilkolbens und ein Ventil zum Steuern dieser Öffnung vorzusehen, wobei das letztere Ventil so angeordnet ist, dass es durch den Drosselhebel geöffnet wird, bevor dieser das Hauptventil von seinem Sitz hebt.
Bei dieser Anordnung kann aber der gesamte Druck im Innern des Ventilkolbens nicht jenen ausgleichen, der den Kolben an den Sitz presst, so dass stets ein bedeutender, unausgeglichener Druck, der gegen den Sitz wirkt, übrig bleibt, der zusammen mit dem Reibungswiderstand des Ventils und dem Eigengewicht des letzteren bewirkt, dass das Drosselventil sich sehr schwer öffnen lässt und dass oft ein Druck von zirka 80 kg auf die Drosselung ausgeübt werden muss, damit das Ventil von seinem Sitz gehoben wird. Die Erfindung betrifft nunmehr eine solche Ausbildung eines Drosselventils, bei welchem der auf das Ventil ausgeübte, gegen den Kolbensitz gerichtete Druck vollständig ausgeglichen wird, aber auch die Schwerkräfte überwunden werden können, welche vom Eigengewicht des Ventils und der mit diesem verbundenen Teile herrühren.
Nach der Erfindung wird ein Ventil angeordnet, in dem der Druckbereich des Kolbens
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liegt, so dass der innere Druck mit dem äusseren Druck im Gleichgewicht sein wird.
Die Fig. 1 zeigt ein Ventil nach der Erfindung im Vertikalschnitt und Fig. 2 ein Diagramm, in dem die wirksamen inneren und äusseren Druckbereiche angedeutet sind.
Mit 10 ist ein feststehender, zylindrischer Körper bezeichnet, der einen Kopf 11 mit einem nach einwärts gebogenen, haubenförmigen Mittelteil12 besitzt, in den der Kopf des Steuerventils ragt. Der untere Teil dieses Körpers 10 besitzt einen Flansch 13 zur Aufnahme der Enden von Bolzen 14, mittels welcher der Körper am Rohr 15 befestigt ist, 16 ist der Ventilsitzring und oberhalb des Sitzes weist der Körper Öffnungen 17 auf. Der obere Teil des Ringes 16 ist abgeschrägt, aber nur der Rand desselben wird als Ventilsitz benützt, so dass nur dieser Teil als wirksamer Sitzteil des Ventils in Betracht kommt.
Der obere Rand des Kopfteiles 11 weist eine Absetzung auf, in der der innere Flansch 18 der Hülse 19 gehalten wird, wobei die Hülse 19 an das obere Ende des Körpers angepasst und mittels Bolzen 20 befestigt ist. Die Hülse weist vorteilhaft in Nuten angeordnete Packungsringe 21 auf. Der obere Teil des Körpers 10 bildet daher einen Kolben. Das bewegliche Glied des Ventils besteht aus einem Zylinder, der durch eine Muffe 22 und einen Kopfteil 23 gebildet ist. Das untere Ende der Muffe 22 hat zum grössten Teil den gleichen inneren Durchmesser wie der äussere Durchmesser des Körpers, wobei der obere Teil desselben an dem erwähnten Körper gleitet.
Der innere Rand des unteren Endes der Muffe ist abgeschrägt, um auf dem Ventilsitz aufzuruhen, und der äussere Durchmesser des schrägen Teiles (der gleich ist dem äusseren Durchmesser des wirksamen Ventilsitzes) ist nicht grösser als der äussere Durchmesser des Kolbens, oder mit anderen Worten, der Hülse 19. Die Muffe 22 ist am Kopf teil 23 mittels Bo'zen 24 befestigt. Der Kopfteil 23 besitzt einen nach unten ragenden zentralen Ringansatz 25, der ein Ventilgehäuse 26 mit einem Ventilsitz an dessen oberem Ende enthält, auf welchem im normalen Zustand der Kopfteil 27 des Steuerventils ruht. Die mit Nuten versehene Spindel 28 dieses Ventils geht durch das Ventilgehäuse und endet im Kopf 29, der mit Anschlägen 30 versehen ist, um das Schliessen des unteren Endes des Gehäuses 26 zu verhindern.
Mit 31 ist ein äusseres Gehäuse bezeichnet, welches am Ventilkörper befestigt wird, um einen ringförmigen Raum zu bilden. Am oberen Teil des Gehäuses ist ein mit Schlitzen versehener Ring 32 befestigt,
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durch die der Dampf geht, bevor er durch den Ringraum zu den Öffnungen 17 tritt. Mit 33 ist eine innere, perforierte Hülse bezeichnet, die ebenfalls am Ventilkörper befestigt ist und einen Dampftrockner darstellt. Ein Ablass 34 ist vorgesehen, um das Schliessen des Hauptventils zu gestatten.
Die Druckbereiche der beschriebenen Teile im Verhältnis zueinander sind in dem Diagramm in Fig. 2 gezeigt, in welchem der Kreis A den Bereich der nach abwärts wirkenden Drücke auf den Zylinder selbst andeutet und dessen grössten Durchmesser besitzt und der Kreis B den wirksamen Druckbereich des Zylinders angibt, dessen Durchmesser der grösste Durchmesser des Ventilsitzes ist. Es wird daher der Ring zwischen den Umfängen von A, B den Bereich der nach aufwärts gerichteten Drücke auf den Zylinder bedeuten, woraus ersichtlich ist dass der Bereich der wirksamen, nach abwärts gerichteten Drücke auf den Zylinder gleich ist, der wirksamen Druckfläche innerhalb des Zylinders, auf welche der Dampfdruck den Zylinder nach aufwärts zu bewegen ira. cntet.
Der Kolbenumfang mit dem Durchmesser 0 ist durch den Kreis 0 in Fig. 2 dargestellt. Der gesamte nach aufwärts gerichtete Druck entspricht daher der Fläche des Kreises 0 und dem Bereich des Ringes zwischen den Kreisen A und B. Der gesamte nach abwärts gerichtete Druck ist dargestellt durch die Fläche des Kreises A. Der Kreis 0 ist von etwas grösserem Durchmesser als der Kreis B, so dass nach dem Diagramm der Fig. 2 ein kleiner Überschuss der nach oben gerichteten Kräfte sich ergibt, der das Eigengewicht des Zylinders ausgleicht. Es ist wichtig, dass der Durchmesser des Kolbens mindestens so gross ist als der Durchmesser B in Fig. 1.
Der Widerstand des Dampfdruckes gegen das Öffnen des Ventils wird also bei Öffnen des Steuerventils reichlich ausgeglichen, so dass der einzige Widerstand, der überwunden werden muss, die Reibung und das Gewicht der beweglichen Teile ist. Der äussere Durchmesser der Kolbenmuffe kann so vergrössert werden, dass der Gegendruck den wirksamen, nach abwärts gerichteten Druck nicht nur ausgleicht, sondern in beliebigem Masse überwiegt, um, wie im vorliegenden Fall, die Schwerkraftwirkung zu überwinden, welche vom Eigengewicht des Zylinders und der andern beweglichen Teile herrührt. Daher wird die einzige Kraft, welche beim Öffnen der Drosselung erforderlich ist, jener gleich sein, welche zur Überwindung der Reibung dieser Teile notwendig ist.
Während nun beschrieben wurde, dass die Proportionen der Kolbenmuffe und der zusammenwirkenden Teile geändert werden können, um alle wirksamen, nach abwärts gerichteten Druckkomponenten im Gleichgewicht zu erhalten, ist es klar, dass es vom praktischen Standpunkt aus insbesondere bei Loko-. motivventilen, nicht notwendig ist, den Druck vollständig zu überwinden, weil der Maschinenführer gerne einen merklichen Druck bei Betätigung bzw. beim Öffnen der Drosselung fühlt, um sicher zu sein, dass er das Notwendige oder Verlangte getan hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drosselventil für Lokomotiven, bei dem auf einem feststehenden zylindrischen, oben mit einem Deckel verschlossenen Hohlkörper, der Öffnungen für den Durchtritt des Dampfes besitzt und unten vom Ventilsitzring umgeben ist, eine hohlzylindrische Muffe gleitet, deren unterer freier Rand auf den Ventilsitzring passt und die oben mit einem Deckel verschlossen ist, durch den mittels eines Hilfsventils dem Frischdampf in ihren vom Deckel des feststehenden Hohlkörpers abgeschlossenen inneren Hohlraum Zutritt gewährt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (C) der Muffe (22) gleich gross oder grösser ist als der äussere Durchmesser (B) der Ventilsitzfläche des Ringes (16).