DE32812C - Durch veränderlichen einseitigen Ueberdruck selbstthätig gesteuerte Expansionsventile für Dampf- und Gasmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Dampf- und Gasmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom g. November 1884 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft automatisch functionirende Expansionsventile, die entweder an den Steuerungsschiebern oder in den Einlafskanälen der Cylinder von Dampf- oder Gasmaschinen angeordnet werden können.

Die Wirkung dieser Ventile beruht darauf, dafs dieselben durch ihr Eigengewicht oder dergleichen geöffnet gehalten werden und dafs die Schliefsung durch einen Ueberdruck auf der einen Seite der Ventile erfolgt, welcher beim Ueberströmen des Betriebsdampfes oder -Gases in dem Cylinderkanal entsteht.

Bekanntlich entweicht Dampf oder Gas von bestimmter Spannung durch eine Oeffnung in einen Raum, worin eine geringere Spannung herrscht, mit einer gewissen Geschwindigkeit, die abhängig ist von der Differenz zwischen den Spannungen. Ordnet man nun in der Durchgangsöffnung ein Ventil an, das durch sein Gewicht oder durch Federkraft offen gehalten wird, so wird ein solches Ventil durch einen Ueberdruck auf der einen Seite geschlossen werden, der gröfser ist als die auf Offenhalten des Ventils wirkende Kraft. Ist der auf Schliefsung wirkende Ueberdruck gerade gleich dieser Kraft, so wird das Ventil gleichsam in der Schwebe erhalten.

Eine frühere Absperrung würde sich nun dadurch erreichen lassen, dafs man entweder

1. die Geschwindigkeit der Maschine, oder

2. den Durchlafsquerschnitt äes Ventils verkleinert, oder endlich 3. die -auf Offenhalten des VentilJfvnrlefillF

Die Aenderung des Füllungsgrades mittelst Geschwindigkeitserhöhung kann offenbar nur eine beschränkte sein. In der Praxis wird man daher zu den unter 2. und 3. angegebenen Mitteln greifen. Lokomotiven, Schiffs- und andere Maschinen kann man mit Einrichtungen versehen, mittelst welcher der Durchgangsquerschnitt des Expansionsventils oder die auf Offenhalten desselben wirkende Kraft, oder auch beides zugleich, von Hand geändert werden kann, um nach Erfordern eine Aenderung des Füllungsgrades zu erreichen. Andere eine Geschwindigkeitsregulirung erfordernde Maschinen können auf das Expansionsventil mittelst Regulators wirken.

Beiliegende Zeichnungen veranschaulichen in mehreren Modificationeh Anordnungen von Expansionsventilen, welche nach dem bezeichneten Princip functioniren.

Fig. ι zeigt einen Verticalschnitt durch den Ventilsitz sowie eine Ansicht des Ventils und des zu seiner Einstellung dienenden Daumens, Fig. 2 in kleinerem Mafsstabe einen Schnitt durch einen mit' solchem Ventil versehenen Steuerungsschieber und einen Theil des, Cylinders; Fig. 3 zeigt den Schieberkasten nach Abnahme des Deckels mit dem in jedem Ein- ' Strömungskanal ein Expansionsventil enthaltenden Schieber, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Theil des Cylinders und den Steuerungs- . schieber mit modificirtem Expansionsventil, Fig. 5 einen Längsschnitt von Fig. 3; Fig. 6 veranschaulicht theils im Schnitt, theils in Ansicht die Anordnung eines Expansionsventils

im Einlafskanal und unabhängig vom Schieber, Fig, 7 einen Längsschnitt von Fig. 6; Fig. 8 und 9 zeigen endlich die Anordnung von Ventilen in den Einlafskanälen des^! Cylinders ohne jede Anwendung eines Schiebers:

In dem zur Einführung von Dampf oder .Gas in den einen der beiden Cylinderkanäle dienenden Einlafskanal A des Steuerungsschie-■ bers S, Fig. 2 und 3, ist in der oberen Kanalwarid eine runde Oeffnung B und in der unteren eine etwas gröfsere runde Oeffnung C angebracht, die je mit einem Sitze für das auf der verticalen Führung D verschiebbare Doppelsitzventil F versehen sind, so dafs bei Schliefsung des letzteren der Dampf im Schieberkasten nach dem betreffenden Einlafskanal des Schiebers bezw. nach dem betreffenden Cylinderende hin abgesperrt wird. Die an Stegen des oberen Ventilsitzes befestigte Führung D liegt gerade in der gemeinschaftlichen Achse der beiden Oeffnungen B und C, so dafs die obere und untere Sitzfläche des die Form einer Spule besitzenden Ventils genau auf den betreffenden Sitz aufschlagen. Die obere kleinere Sitzfläche ruht innen und die untere gröfsere aufsen am Kanal A auf ihrem Sitz, sich selbst überlassen liegt aber das Ventil vermöge seiner Schwere, auf dem stellbaren Daumen G, mittelst dessen der freie Querschnitt für den Durchgang. des Dampfes oder Gases nach dem Cylinder hin passend verändert werden kann.

Wie Fig. 3 zeigt, sitzt der Daumen G zur Einstellung des Expansionsventils für den Einlafskanal A zusammen mit dem Daumen G¹ für das Expansionsventil im Einlafskanal A¹ des Steuerungsschiebers S auf derselben Stange s, die mittelst Stopfbüchse im Schieberkasten abgedichtet ist und. behufs Einstellung der Daumen G entweder von Hand oder mittelst Regulators gedreht werden und sich mit dem Schieber 5 verschieben kann.

Sowohl der von unten durch Oeffnung C als der von oben durch Oeffnung B in den Einlafskanal A einströmende Dampf (oder das Gas) übt einen mit der Geschwindigkeit des Ueberströmens wechselnden Druck von unten und von oben her auf das Ventil aus, und dieses würde auf dem Daumen G einfach liegen bleiben, falls die obere Sitzfläche desselben der unteren genau gleich wäre. Da aber die untere Sitzfläche gröfser ist, so wird der von unten, also auf Schliefsung des Ventils wirkende Druck gröfser sein, und dieser Druck wird deshalb in einem gewissen Zeitpunkte die Schliefsung momentan bewirken. Denn bei Verkleinerung des Durchgangsquerschnitts, d. h. bei Verstärkung der Drosselung, wächst auch sofort die Ueberströmungsgeschwindigkeit, folglich auch der auf Schliefsung wirkende Ueberdruck. Ganz dasselbe gilt für den anderen Einlafskanal A¹ des Schiebers, der mit dem Ventil F¹ und dem zu dessen Einstellung dienenden Daumen G¹ versehen ist. Wären nun z. B. die Expansionsventile FF¹ derart eingestellt, dafs ungefähr bei Eintritt der gröfsten Kolbengeschwindigkeit, also auf halbem Hube, infolge der Drosselung des Dampfes oder Gases die Ueberströmungsgeschwindigkeit so grofs wird, dafs ein zur Schliefsung der Ventile hinreichender Ueberdruck entsteht, so würde die Maschine etwa mit halber Füllung arbeiten. Verkleinert man dann durch Einstellung der Daumen G den unteren und oberen Durchgang nach dem Cylinder hin, so erhöht sich auch bei gleichbleibender Kolbengeschwindigkeit offenbar die Ueberströmungsgeschwindigkeit in den Cylinder, demnach findet dann entsprechend früher Absperrung des Dampfes oder Gases durch Schliefsen der Expansionsventile statt. Man. kann also lediglich durch Einstellen der Daumen G den Füllungsgrad nach Bedarf ändern.

Die Expansionsventile F brauchen nicht, wie in Fig. i, 2 und 3, am Steuerungsschieber selbst angeordnet zu werden. Man kann auch getrennt von dem Schieber einen besonderen, festliegenden Kanal mit einem Expansionsventil derart versehen, dafs abwechselnd der eine und der andere Schieberkanal in Communication mit dem Ventil gebracht wird.

Statt durch ihr Eigengewicht können ferner die Expansionsventile auch durch Federkraft geöffnet gehalten werden. Letzteres gewährt noch den Vortheil, dafs die Ventile nicht genau vertical zu öffnen und. zu schliefsen brauchen. Fig. 4 und 5' veranschaulichen eine derartige Modification. Die Einlafskanäle des Schiebers S werden hier durch Expansionsventile bedient, die einfach aus dünnen Metallplatten AA¹ bestehen, welche durch Federn BB¹ fest mit dem Schieber S verbunden sind, so dafs wie-, der, wie beschrieben, bei einem bestimmten Ueberdruck von unten Schliefsung der Schieberkanäle erfolgen kann, Die Federn erhalten die Ventile gewöhnlich in Anlage an den Excentern CC¹, die sich durch Drehung der Stange s passend einstellen lassen; also kann auch hier wieder die Geschwindigkeit des Ueberströmens des Dampfes oder Gases in die Einlafskanäle des Steuerungsschiebers und dadurch der Füllungsgrad geändert werden.

Die in der beschriebenen Weise functionirenden Expansionsventile brauchen nicht gerade doppelsitzig zu sein. Auch brauchen die Ventile nicht den Steuerungsschieber zu bedienen, son-' dern sie können, wie Fig. 6 und 7 darstellen, unter Beibehaltung eines solchen direct die Cylinderkanäle bedienen. Der Steuerungsschieber S hat dann nur auf eine kurze Strecke des Kolbenhubes den Einlafs von Dampf oder Gas und namentlich den Austritt zu vermitteln. Im übrigen wird der Füllungsgrad durch die beiden Expansionsventile FF¹ in den Cylinder-

kanälen u u¹ bestimmt. Eine drehbare Stange 5 mit Daumen-G kann wieder zur Einstellung der Expansionsventile dienen.

Als letzte Modification, Fig. 8 und 9, sind in den Einlafskanälen eines ohne Steuerungsschieber arbeitenden Cylinders doppelsitzige Expansionsventile, die in der beschriebenen Weise wirken, angeordnet. Das Ende der Einströmung hängt hier lediglich von der Gröfse des von den Ventilen FF¹ gewährten freien Durchganges für den Dampf oder das Gas ab. Ausströmung findet statt, sobald der Kolben die auf Mitte des Cylinders liegende und mit dem Ausströmungskanal n> communicirende Ringöffnung 0 freimacht. Der hierbei im Cylinder verbleibende Dampf wird dann beim nächsten Kolbenhube comprimirt, und wenn der Compressionsdruck dem Admissionsdruck gleich wird, öffnet sich das betreffende, bei einer bestimmten Kolbenstellung durch die Ueberströmungsgeschwindigkeit zum Schliefsen gebrachte Ventil infolge seines Gewichtes für den nächstfolgenden Hub. Natürlich kann jedes der Wirkung eines einseitigen - Ueberdruckes folgende Ventil zu diesem Zwecke benutzt werden. .

Sämmtliche vorbeschriebenen Expansionsventile werden nach Absperrung des Dampfes durch die sich stets vermindernde Spannung fest geschlossen gehalten. Infolge des Wachsens der Spannung in dem betreffenden Cylinderkaiial bezw. im Innern des Schiebers wird dann das Ventil für den nächstfolgenden Hub wieder geöffnet.

Claims (1)

1. Pa te nt-Anspruch:

   Ein Expansionsventil F, das, durch sein Eigengewicht oder eine andere bestimmte Kraft offen gehalten, durch einen bei dem Ueberströmen des Dampfes oder Gases in den Cyder sich erzeugenden einseitigen Ueberdruck sich schliefst, welcher Ueberdruck durch einen Regulator, beispielsweise durch einen die Weite der Ventilöffnung verändernden stellbaren Daumen G, verändert werden kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.