DE2728571C2 - Dampfmaschine - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß der Anhebestößel (17, 17', 103, 108, 113, 122) elastisch verformbar und mit der Stirnseite des Kolbens (?5, 15') fest verbunden ist, daß die Schraubendruckfeder (24) eine ausreichende Stärke hat. um άκ Anlagefläche (2G, 20', 107, 112, 123) und die zugeordnete Anlagefläche (26, 102, 111) miteinander in Berührung zu hJten, während das Ventilelement (25, 101, 105, 110, 120) vom Sitz abgehoben ist, und daß die Anlagefläche (20,20', 107, 112, 123) und die damit zusammenwirkende Anlagefläche (26, 102, 111) gleich geformt und zum Ventilringsitz koaxiale Drehflächen sind.

2. Dampfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (123) und der damit zusammenwirkende Ventilringsitz (121) kugelförmige Flächen sind.

3. Dampfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (120) eine Hohlkugel ist.

4. Dampfmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (28) und der damit zusammenwirkende Ventilringsitz (29) kegelförmige Flächen sind.

5. Dampfmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Anlagefläche des Anhebestößels (103) zusammenwirkende Anlagefläche (102) und die Ventilflächenabschnitte einer konischen Fläche des Ventilelements (101) sind.

6. Dampfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilringsitz (115) und die Ventilfläche (109,114) ebene Flächen sind.

7. Dampfmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche des Kolbens (118) mehrere Anhebestößel (17) für das Öffnen mehrerer Venlilelemente gegen die Kräfte mehrerer Schraubendruckfedern eingesetzt sind.

8. Dampfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendriickfedern (24) im wesentlichen koaxial zu den zusammenwirken·

den Anlageflächen und den Ventilflächen der Ventilelemente verlaufen.

9. Dampfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzplatte (31) konzentrisch zum Ventilringsitz (29) verlaufende Kanäle (32, 33) aufweist, die die Ventilsitzplatte (31) im Bereich des Ventilringsitzes (29) elastisch ausbilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anhebestößel (17') einen im wesentlichen zylindrischen langgestreckten Rumpfteil mit einer ringförmigen Nut (40) aufweist, wodurch eine äußere Hülse (40a,) und ein innerer Säulenabschniit (41) ausgebildet wird, die an ihrer Basis miteinander in Verbindung stehen, daß der Rumpfteil in einer öffnung des Kolbenstirnendes Aufnahme findet und daß das freie Ende (37') der Hülse (4OaJ mit dem Kolben (15') fest verbunden ist, während der mittlere Säulenabschnitt (4ί) über die Kolbenstirnfläche vorsteht und die Anlagefläche (20') aufweist.

!!. Dampfmaschine nach Anspruch! oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (25) im wesentlichen tellerförmig ist.

Die Erfindung betrifft eine Dampfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

so Eine derartige bekannte Dampfmaschine (US-PS 6 48 820) weist ein Dampfeinlaßventil auf, das eine relativ große Masse besitzt, wobei die einzelnen Ventilelemente gleitende Teile aufweisen, die geschmiert werden müssen. Derartige Ventile sind für

J5 schnellaufende, bei hoher Temperatur (oft in der Größenordnung von 525°C) arbeitende Dampfmaschinen nicht geeignet, da die Gefahr des Ab'nebens des Ventilelements von dem Ventilanhebestößel und des Fressens der gleitenden Teile '-■ESteht, da normale Schmiermittel nur bis zu einer Temperatur bis zu einer Größenordnung von 330°C zuverlässig arbeiten.

Bei den bekannten Dampfeinlaßventilen für schnelllaufende, bei hoher Temperatur arbeitende Dampfmaschinen, ist der Stoß, mit welchem der Kolben gegen das

« Ventil stößt, sehr groß, wodurch die in dem Ventilelement, dem Ventilsitz und dem Ventilanhebestößel erzeugte Spannungen übermäßig groß werden. Der Grund des Abhebens des Ventilelements von dem Ventilanhebestößel bringt die Gefahr mit sich, daß das Ventilelement sich in einem ungenauen Winkel in dem Ventilsitz mit einer wesentlich höheren Geschwindig keit. als wenn es dem Ventilanhebestößel folgen würde, anordnet, wodurch eine ungenaue Betriebsweise des Ventils und erhöhte Spannungen in dem Ven'ilelement auftreten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das Dampfeinlaßventil bei schnelllaufenden, mit hoher Temperatur arbeitenden Dampfmaschinen exakt gesteuert arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Ventilkonstruktion gemäß der Erfindung schafft ein Ventilelement einer relativ geringen Masse und Trägheit, wodurch Spannungen in dem Venlilelement, in dem Ventilringsitz und dem Ventilanhebeslößel Wesentlich verringert werden. Ebenfalls sind der Anhebeslößel und das Ventilelement mit entsprechenden koaxial zu

dem Ventilsitz ausgerichteten Drehflächen versehen, so daß die Ventilfläche des Ventilelements in Beziehung auf den Ventilringsitz, wenn das Ventilelement in dem Ventilringsitz sitzt, sowohl parallel als auch zentriert gehalten wird. Entsprechend wird das Ventilelement zum Abdichten in der geeigneten Stellung gehalten, wenn es zu seinem Sitz zurückkehrt, wobei die auf Grund des Aufpralls des Ventilelements in seinem Sitz erzeugten Verzögerungskräfte im wesentlichen gleichförmig verteilt werden, wodurch die Spannungen in den Teilen weiter vermindert werden. Weiter ist bei der erfindungsgemäßen Ventilkonstruktion eine relativ starke Feder vorgesehen, die auf das Ventilelement einwirkt, um die Anlagcfläche und die zusammenwirkende Fläche beim öffnen des Ventils in Eingriff zu halten. Hierdurch wird ein Anheben des Ventilelements von dem Ventilanhebestößel während des Schließens des Ventils verhindert, so daß es den Ventilsitz nicht in einem ungeeigneten Winkel und mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit wieder erreicht, wie es sonst der Fall wäre. Hierdurch wird eine ungenaue Arbeitsweise und einer erhöhte Belastung des Ven'Meleinents verhindert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hauptzweck der Erfindung ist es, eine praktisch verwertbare und verbesserte Tellerventil- oder Schnüffelventilkonstruktion für einen schnellaufenden Dampfmotor zu schaffen, bei welchem die Kolbengeschv, indigkeit verhältnismäßig hoch ist. z. B. in der Größenordnung von 800 m pio Minute, wobei das Ventil eine Absperrung erzielen muß, z. B. in der Größenordnung von 3%, bezogen duf den Kolbenhub, bei dem das Ventil geöffnet ist. Unter diesen Bedingungen ist der Schlag bei bisher verwendeten Ventilkonstruktionen, bei denen der Kolben das Ventil stößt, sehr groß, und die dabei entstehenden Beanspiuchungen können gefährlich hoch werden. Allgemein gesagt ist die beim Schlag auftretende Beanspruchung abhängig von der Kolbengeschwindigkeit, der Grad der Absperrung und der Masse der Ventilteile. Bisher verwendete Ventilkonstruktionen benutzen runde Vcntilkugeln; diese Kugeln besitzen erhebliche Massen, weshalb beträchtliche Trägheitskräftt wirksam werden, bezogen aui die Größe der bei einer bestimmten Ventilanhebung erzielten Ventiiöffnung. Mit wachsender Kugelgröße vächst die Trägheit entsprechend, wobei die Trägheit weit stärker anwächst als die damit erzielbare Ventilöffnung. Mit Kugelventilen muß deshalb im Hinblick auf die Trägheitswirkung derartiger Ventile die Schlaggeschwindigkeit niedrig gehalten werden. Die Schlagbeanspruchungen steigen annähern.' mit dem Quadiat der Schlaggeschwindigkeit. Wenn also die Schlaggeschwindigkeit verdoppelt wird. jo nimmt die Beanspruchung durch den Schlag etwa auf ihr Vierfaches zu.

Mit der Erfindung soll ein Ventilsystem geschahen werden, das in der Lage ist. bei Kolbengeschwindigkeiten von 800 m pro Minute bei einem Ventilabschluß von annähernd 3% zu arbeiten, ohne daß die Dauerhaltbarki;itsgrenze des Ventilmaterials bei den erhöhten Temperaturen von etwa 5OO⁸C überschritten wird. Bei d'jr Erfindung wird ein Ventilelement Verwendet von verhältnismäßig geringer Masse Und damit verminderten Trägheilwirkungen, und der Ventilabheber oder Stößel besitzt angepaßte Ausgestaltung, so daß, wenn dis Ventilelement auf seinen Sitz zurückkehrt, es zum Abdichten der Öffnung rfie richtige Stellung hat, und daß die Verzögerungskräftc im wesentlichen gleichförmig

verteilt sind. Bei dem Ventil werden relativ starke Federn eingesetzt, die auf das Ventilelement drücken und es zentriert und ausgerichtet während des Abhebevorgangs auf dem Ventilstößel halten. Die maximale Beschleunigung des abhebenden Kolbens tritt nahe dem oberen Totpunkt auf, so daß dort wenn das Ventil wieder geschlossen werden soll das Ventilelement dazu neigt, von dem Stößel weg zu schwimmen. Dies führte dann dazu, daß das Ventilelement seinen Sitz nicht in der richtigen Winkelstellung und mit einer viel höheren Geschwindigkeit erreichen würde, als wenn es gezwungen wäre, dem Stößel zu folgen, was auf die Druckunterschiede an dem Ventilelement zurückzuführen ist. Die angepaßte, ineinandergreifende Gestaltung, die bei Ventilelement und Anhebestößel angewendet wird, ist vorzugsweise konisch oder kegelförmig, damit die Tendenz einer nicht einwandfreien Ventilwirkung so gering wie möglich gehalten wird. Das konisch geformte Ventilelement hat auch die günstigste Gestaltung, um ein möglichst leichte«; Ventilelement mit geringer Marse zu erzeugen.

Mit Hilfe dtr Erfindung wird außerdem angestrebt, die Schlagbeanspruchungen dadurch herabzusetzen, daß ein Anhebestößel und ein Ventilsitz verwendet werden, die etwas federnd nachgiebig sind und die sich etwas verbiegen können. Diese geringe Fähigkeit, sich zu verbiegen, vermindert in starkem Maß die Schlagbeanspruchungen, da oas Ventilelement selbst mit etwas Nachgiebigkeit beschleunigt und verzögert werden kann, statt mit einem unnachgiebigen Schlag.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den oberen Teil eines Zvhnders einer Dampfmaschine, in der die Erfindung in einer ersten Ausfuhrungform dargestellt ist;

F i g. 2 dieselbe Darstellung bei abgehobenem Ventilelement in der höchsten Stellung des Dampfmaschinenkolbens;

F i g. 3 eine Seitenansicht des Ventilelements und des Anhebestößels der in den Fig I und 2 gezeigten Ventilkonstruktion:

F i g. 4 einen vertikalen Schnitt ähnlich F i g. I mit einer abgewandelten Ausführungsforn der V^ntilkonstruktion:

F i g. 5 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Anhebestößels der Ventilkonstruktion aus F i g. 4;

F i g. 7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Ventilelementes:

Fig. 8 eine wiederum abgewandelte Venlilkonstrukiion in vertikalem Schnitt:

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch ein? weitere Ausführungsform des Ventilelements;

F i g. IO eine weitere Ventilkonstruktion im vertikalen Schnitt;

F i g. 11 eine Aufsicht auf einen Kolben mit mehreren Anhebestößeln für mehrere Ventilelemente, die verteilt angeordnet sind;

Fig. 12 den oberen Abschnitt des Kolbens aus Fig, Il in Seitenansicht, teils gebrochen.

Fig. 1 und 2 zeigen einen mit 11 bezeichneten Zylinder einer sc'mellaufenden Dampfmaschine. Der Zylinder ist in seinem Kopfteil 12 mit einer Zylinderstirnwand 12a ausgestattet, und der Kopfteil 12 ist auf den unteren Zylinderkörper 13 aufgeschraubt, wobei

eine Ringdichtung 14 zwischen dem Kopfteil 12 und Rumpfteil 13 eingefügt ist. Ein Kolben 15 besvegt sich im Zylinder 11 hin und her. Zentral auf der Kolbenstifnfläche ist ein Anhebestößel 17 angebracht, der einen Gewindeschaft 18 besitzt, mit dem er mittig in die Kolbenstirnfläche eingeschraubt ist. Der Anhebeslößel 17 besitzt einen Sechskantflansch 19, der auf der Stirnfläche des Kolbens 15 aufliegt, und ist außerdem mit einer Drehfliiche in Form eines nach oben konvergierenden Kegels mit der Anlagefläche 20 versehen.

Im Kopf 12 des Zylinders It befindet sich eine Dampfzuführkammer 21, die durch eine eingeschraubte Verschlußkappe 22 abgeschlossen wird, welche axial zum Zylinderkörper 13 ausgerichtet ist und eine nach unten weisende Ringnut 23 hat, die als Sitz für das eine Ende einer verhältnismäßig starken Schraubendruckfeder 24 dient. Das andere Ende der Schraubendruckfeder h?w FpHpr 24 rlriirkl auf ein Vpntilelemeni 2*5. das sirh in der Dampfzuführkammer befindet und eine Drehfläche in Gestalt einer konischen Unterseite oder Anlagefläche 26 aufweist, die genau der kegelförmigen Anlagefläche 20 des Abhebestößels 17 angepaßt ist. Das Ventilelement 25 ist mit einem flachen Ringrand 27 ausgestattet, der als Sitz für das untere Ende der Feder 24 dient. Das Ventilelement 25 ist außerdem mit einem nach unten konvergierenden, kegelstumpfförmigen Ringflächenrand ausgestattet, der als Ventilfläche 28 dient und mit der das Ventilelement auf der entsprechend geformten Stirnwandfläche oder dem Ventilringsitz 29 aufsitzt, der in der Dampfzuführkammer 21 die kreisförmige Ventilöffnung 30 umgibt, die in der Stirnwand 12a direkt oberhalb der Mitte des Kolbens 15 angebracht ist und die Verbindung zwischen der Dampfzuführkammer 21 und dem Zylinder 11 herstellt, was deutlich aus der F i g. 1 zu ersehen ist. Die Anlagefläche 20 des Anhebestößels und die damit zusammenwirkende Anlagefläche 26 des Ventilelementes sind konzentrisch zur Ventilfläche 28 des Ventilelementes und dem Ventilsitz 29 angebracht. Die zusammenwirkenden Anlageflächen 20 und 26 sind koaxial zum Ventilsitz 29 angeordnet. Wenn die Feder

24 hinreichend stark ist, um diese zusammenwirkenden Flächen miteinander in Berührung zu halten bleibt, wenn das Ventilelement 25 von seinem Sitz abgehoben ist. die Ventilfläche 28 des Ventilelements sowohl parallel zum Ventilsitz 29 als auch zu ihm zentriert, wenn das Ventilelement 25 auf seinen Sitz zurückkehrt.

Fig. 1 zeigt eine Position, in der das Ventilelement von der Feder 24 auf seinen Sitz gedrückt wird und damit die Ventilöffnung geschlossen gehalten wird, bevor der Anhebestößel 17 das Ventilelement in die Offenstellung hebt Fig. 2 zeigt den Kolben 15 in der höchsten Lage, in der der Anhebestößel 17 mit der Anlagefläche 26 in Eingriff steht und das Ventilelement

25 gegen die Kraft der Feder 24 in die Offenstellung drückt, so daß Dampf durch die Ventilöffnung 30 hindurchlreten kann. Beim Niedergehen des Kolbens bewegt sich das Ventilelement 25 dann in die in F i g. 1 gezeigte Schließstellung und bewirkt dabei das Abschneiden des Dampfstroms.

Das kegelförmig gestaltete Ventilelement 25 hat verhältnismäßig geringe Masse, so daß die Auswirkung der Trägheit gering gehalten ist Die Feder 24 hält das Ventilelement 25 in der richtigen Stellung, so daß das Ventilelernent bei der Rückkehr auf den Ventilringsitz 29 wirksam abdichtet, wobei es außerdem in einer solchen Position gehalten wird, daß die Verzögerungs

kräfte gleichmäßig verteilt werden. Die Feder 24, die konzentrisch zu den Anlageflächen 26 und 28 des Venlilelementes arbeitet, drückt dieses so, daß es auf dem Anhebestößel 17 während des Ventilöffnungsvorganges bleibt, und hält auch das konische Ventilelemenl 25 während des Schließvorgangs zentriert. Die Feder hat eine ausreichende Stärke, um die Fläche 26 des Ventilelementes 25 ständig in Berührung mit der Anlagefläche 20 des Anhebestößels 17 zu halten, und zwar während des Abhebens des Ventilelementes als auch während des Absetzens, so daß die Ventilfläche 28 parallel und zentriert zum Ventilringsitz 29 verbleibt. Da die Schlagkräfte, die beim Aufsetzen des Ventilelementes entstehen, praktisch gleichmäßig über die Ventilfläehe 28 verteilt sind, besteht nur geringe Gefahr, daß das Ventilelement beschädigt wird, so daß es eine lange Standzeit hat.

Die Fig.4, 5 und 6 zeigen ein abgewandeltes Aiisfiihrungsbeisniel. mit dem die auf das Ventilelement einwirkenden Schlagbeanspruchungen nochmals vermindert werden. Das aufgesetzte Kopfteil 12' ist auf den Zylinderrumpf 13' aufgeschraubt, und eine elastisch nachgiebige Endwand oder Ventilsitzplatte 31 ist zwischen das Kopfteil 12' und den oberen Rand des Zylinderrumpfes 13' eingesetzt. Damit der Bereich des Ventilringsitzes 29 federnd nachgiebig ist. ist die Ventilsitzplatte 31 im wesentlichen ringförmig gestaltet und nv* ringförmigen Rippenwellungen in Form von konzentrischen Vertiefungen oder Kanälen 32 und 33 versehen, von denen die eine nach unten und die andere nach oben weist. Wie man in F i g. 4 sieht, verlangen die Ringvertiefungen konzentrisch -uir Ventilöffnung 30'. die durch die ringförmige Ventilsitzplatte 31 definiert wird. Die Ventilsitzplatte 31 besteht aus einem verhältnismäßig starren zylindrischen äußeren Ring 34. dessen Durchmesser und Form mit dem Oberrand des Zylinderkörpers 13' übereinstimmt und der auf diesem Rand vom Kopfteil 12' festgektemmt wird. Dichtpakkungen 36 und 37 liegen in Ringausnehmungen 38 und 39 im Rand des Zylinders 13' und der Ventilsitzplatte 31. so daß die erforderliche Abdichtung erzielt ist Während nun der äußere Ring 34 der Ventilsitzplatte 31 starr eingeklemmt ist, kann sich der nach innen gerichtete, ringförmige und gerippte Teil frei geringfügig durchbiegen. so daß dadurch eine federnde Anpassung erzielt wird.

Das Kopfteil 12' ist wieder mit der zentralen Kappe 22 versehen, die eine nach unten weisenden Ringnut 23 aufweist, in dem das obere Ende der Feder 24 abgestützt ist Das untere Ende der Feder 24 drückt auf ein Ventilelement 25, das dem beim Ausführungsb<iispiel nach F i g. 1 und 2 beschriebenen gleich ist und das auf einen kegelstumpfförmigen Ventilringsitz 29 in der Ventilsitzpiatte 31 drückt Die untere Kegelfläche oder Aufnahme des Ventilelementes 25 dient dazu, daß sich die gleichgeformte kegelförmige Anlagefiäche 20' eines Anhebestößels 17' dort anlegen kann, wobei der Anhebestößel 17' fest und mittig in die Stirnwand des Kolbens 15' eingeschraubt ist Fig.6 läßt deutlich erkennen, daß der Anhebestößel 17' ein langgestreckter Körper ist von im wesentlichen zylindrischer Außengestalt mit Außengewinde 37' in seinem oberen Bereich, das in ein entsprechendes Innengewinde in einer Mittelöffnung in der Kolbenstimfläche eingeschraubt wird, wobei der Kolben den Anhebestößel 17¹ aufnimmt und der Anhebestößel einen Anlaufflansch 38' am oberen Begrenzungsende des Gewindes 37' hat Der Anhebestößel 17' hat eine tiefe ringförmige Nut 40,

wodurch ein äußerer Hülscnteil 40a gebildet wird, der mit seinem oberen Ende mit dem Kolben fest verbunden ist. während ein Mittelteil, der als nach unten sich konisch verjüngende Säule 4i von beträchtlicher Höhe ausgebildet ist, an seinem oberen Ende einen Sechskant- ί kopf 42 mit nach oben weisender stumpfer Kegelfläche als Anhebefläche 20' ausgestattet ist, die über die Obcrso'te des Kolbens vorsteht. Wie F i g. 4 zeigt, ist das Säuleiislück 41 mit dem Hauptteil des Anhebeslößels 17' in einem Stück geformt und besitzt eine belfächtli- in ehe Höhe und damit eine erhebliche Elastizität. Auch die relativ dünne Außenhülse des Anhebestöüels 17' kann sich bei schräg auftretenden Kräften elastisch verformen. Somit kann sich der Anhebestößel federnd defomieren bei entsprechenden, abwärts gerichteten Kräften, und wirkt als ausgleichendes Element, wenn nach unten gerichtete Stoßkräfte auftreten, so daß damit die Höhe der Schlagbeanspruchung, die sowohl am Anhebestößel als auch am Ventilelement 25 selbst auftritt, wenn diese zum Öffnen des Ventils aufeinander treffen, verringert wird. Wenn das Ventilelement absinkt, damit es die Ventilöffnung verschließt und wieder auf den Ventinringsitz 29 zu liegen kommt, wird aufgrund der ringförmig federnden Ventilsitzplatte 31 auch der Absetzsloß gedämpft. Die Ventilsitzplatte 31 wirkt als starke Feder und kann in ihrem Mittelbereich eine maximale Durchbiegefähigkeit von 0.04 mm haben. Diese geringe Durchbiegung wirkt stark schlagvermindernd, da die zulässige Bewegung des Ventilelemenls 25 bei dem Schlag eine wesentlich geringere maximale Belastung ergibt, als im Falle pipes ungefederten, harten Schlages.

Auch der Säulenabschnitt 41 kann in einem gewissen Maß bei Kompression elastisch nachgeben. Der zylindrische Außenteil des Anhebestößels 17' ist bei Zugbeanspruchung in der oben beschriebenen Weise nachgiebig. Die konische Anlagefläche 20' hat eine fcderelastische Verbindung mit der Stirnwand des Kolbens 15'. so daß der Anhebestößel leicht nachgiebig ist und eine Ausgleichswirkung hat. wodurch abermals die Maximalwerte der Beanspruchungskräfte, die als Folge des Schlages auf das Ventilelement 25 auftreten, verringert werden.

Wie beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 arbeitet die kegelstumpfförmige Anlagefläche 20' mit der entsprechenden kegligen Anlagefläche im konischen Ventilelement 25 sowie mit der zentrierenden Feder 24 zusammen, so daß das Ventilelement 25 richtig aufgesetzt wird und damit die beim Verschließen auftretende Kräfte praktisch gleichmäßig auf das konische Ventilelement verteilt werden, womit eine gute Abdichtwirkung erzielt wird.

Die F i g. 4 und 6 zeigen, daß der Sechskantkopf 42 des Säulenabschnitts 41 des Anhebestößels 17' normalerweise um ein geringes Maß über dem Anlaufflansch 38' steht wobei dieser kleine Abstand ausreicht, daß die erwähnte federnde Durchbiegung des Anhebestößels 17' aufgrund des Schlages auf die Anlagefläche 20' während des Betriebes des schnellaufenden Dampfmotors auftreten kann. Die Federwirkung des Anhebestößels 17' verbunden mit der Elastizität des Ventilsitzteiis 31 erbringt eine erhebliche Verminderung der Beanspruchungen im Ventilelement 25, wenn der Anhebestößel mit seiner Anlagefläche 20' herunterstößt und wenn bei Verschließen der Ventilöffnung des Elements auf den Ventilringsitz 29 aufschlägt

F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Aüsiöhrungsfonn des Ventilelementes 101. das eine nach unten kegelförmig

50

55

60

53 verlaufende Anlagefläche 102 besitzt, dessen Millclbereich in eine keglige Alilagefläche entsprechender Gestaltung des Anhebestößels 103 angreift, während ein äußerer Ringabschnilt am konischen Ventilringsilz 29 zur Anlage kommt. Das Ventilelement besitzt einen Ringsitz 104 für die Aufnahme der unteren Windung der Feder 24. Eine weitere Abwandlungsform ist in der Fig.8 dargestellt, Wobei das Ventilelement 105 einen nach oben gewandten, sich mittig erhebenden Kegelteil 106 aufweist, der eine keglige Anlagefläche auf der Unterseite bildet, in die die entsprechend angepaßte Anlagefläche 107 am oberen Ende des Anhebcstößels 108 eingreift. Das Ventilelement 105 hat einen flachen Ringrand 109 als Sitz für die untere Windung der Feder 24.

Eine weitere Abwandlungsform zeigt die Fig. 9, bei welcher die einander angepaßten, ineinander greifenden Drehflächen des Anhebestößels und des Ventilelementes Kugelflächen sind. Das Ventilelement 110 ist im wesentlichen iiabikugciförmig mit einer auf der Unterseite konkaven Anlagefläche 111. in die die kugelförmige Anlagefläche 112 des Anhcbestößels 113 angepaßt eingreift. Der mit dem Hauptteil in einem Stück geformte Ring 114 dient als Sitz für die untere Windung der Feder 24.

Die Ventilelemente gemäß den Fig. 8 und 9 haben ebene, ringförmige Dichtflächen 115, die mit entsprechenden ebenen Ventilringsitzen zusammenarbeiten, welche die Ventilöffnungen 116 bzw. 117 für den Dampf umgeben. Bei Verwendung derartiger Ventile, wie sie ί 1 g. 8 und 9 zeigen, ist es möglich, auch zwei oder mehr Ventile zu verwenden (z. B. vier Ventile wie beim Beispiel der Fig. 11 und 12). um bei jedem Zylinder dann den Durchmesser der Ventile zu verringern (und damit die Masse und die Trägheit) wie auch den erforderlichen Ventilweg, während dennoch eine gleichgroße Ventileinlaßöffnung erzielt wird, wie bei einem einzigen großen Ventil. Mit ebenen Ventilsitzen ist es möglich, daß der Kolben 118 sich geringfügig dreht und die Ventilelemente dennoch auf ihrem Sitz aufliegen. Es ist bei ebenen Ventilsitzen nicht so wesentlich, daß die Ventilelemente stets exakt in dieselbe Stellung auf ihren Sitzen zurückkehren.

Die typisch verteilt angeordneten Anhebestößel 17 mit kegelförmigen Anlageflächen 20. die in der Stirnfläche des Kolbens gemäß der Darstellung der Fig. 1! und 12 angebracht sind, können mit zugehörigen konischen Ventilelementen 105 verwendet werden, die beispielsweise in der Fig.8 dargestellt sind und ebene unterseitige Anlageflächen 115 haben, wobei diese Ventilelemente dann gegen die Kraft ihrer jeweils zugeordneten Federn bei jedem Kolbenhub von ihrem Sit/ abgehoben werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 10. Ein hohles Ventilelement 120 sitzt schließend auf einem kugelförmig ausgearbeiteten Ventilringsitz 121, der die Ventilöffnung 30 umgibt Der Anhebestößel 122 ist an seinem oberen Ende mit einer entsprechend kugelförmig gekrümmten Anlagefläche 123 ausgestattet, und die untere Windung der Feder 24 drückt auf die Oberseite des kugelförmigen Ventilelements 120 und damit dem Anhebestößel 122 entgegen.

Wie die bereits beschriebenen Ventilelemente besitzt auch das hohlkugelförmige Ventilelement 120 in hohem Maße den Vorteil geringen Gewichts und damit verhältnismäßig niedriger Trägheit Das Venlilelement kann, in senkrechter Schnittebene betrachtet, auch elliptisch sein, ohne daß dadurch der Gedanke der

Erfindung verlassen wird.

Die beschriebenen Dampfeinlaßventile können konstanten Sperrpunkt haben, oder, wenn dies gewünscht wird, es können Mitlei vorgesehen werden, um das über dem Kolben verbleibende Volumen im Zylinder zu verändern. Durch Veränderung dieses freibleibenden Volumens ist es möglich, die dem Zylinder zuzuführende Dampfmenge zu verringern oder zu steigern, je nach der von der tvfa.schine gewünschten Leistung oder dem Wirkungsgrad. Ein großes freibleibendes Volumen bedeutet eine Erhöhung der Leistung, während ein kleines freibleibendes Volumen eine Wirkungsgradverbesserung bringt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   U Dampfmaschine, in deren Zylinder ein hin- und hergehender Kolben enthalten ist, wobei

   — eine Dampfzuführkammer mit dem Zylinder durch eine kreisförmige Ventilöffnung in einer Endwand des Zylinders in Verbindung steht,

   — ein ringförmiger Flächenbereich der Endwand, der die Ventilöffnung umgibt, einen Ventilringsitz in der Dampfzuführkammer bildet,

   — ein Ventilelement in der Dampfzuführkammer eine ringförmige Ventilfläche zum Zusammenwirken mit dem Ventilringsitz aufweist,

   — eine Schraubendruckfeder das Ventilelement zum Schließen der Ventilöffnung auf den Ventilringsitz drückt und ein auf dem Kolben angeordneter Anhebestößel mit dem Ventilelement und der Schraubendruckfeder auf einer gerne .«amen Längsachse angeordnet sind, wobei der Anhebestöße! eine Anlagefläche aufweist, mit der er an einer zugeordneten Anlagefläche des Ventilelements angreift, um dieses gegen die Kraft der Schraubendruckfeder anzuheben und d;e Ventilöffnung zu öffnen,