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Federlose Ventilanordnung für Dampfmaschinensteuerung Gegenstand der
Erfindung ist eine besondere Anordnung der Steuerventile von Dampfmaschinen oder
anderen :Maschinen mit elastischem Betriebsstoff.
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Die Anordnung gehört zu der Art von Steuerungen, bei der die Ventile
statt durch Federn durch die Spannung des Betriebsstoffes geschlossen werden; zum
Unterschied von anderen Vorrichtungen dieser Art wird bei der vorliegenden Anordnung
zur Schließbewegung beabsichtigterweise Betriebsstoff benutzt, welcher an derselben
Dampfentnahmestelle angezapft wird, an welcher der zur Speisung der Zylinder dienende
Dampf entnommen wird. Dadurch wird einerseits eine absolute Betriebssicherheit gewährleistet,
da das Arbeiten der Ventile 'nur dann aufhört, wenn auch der Zufluß des Speisestromes
abgesperrt wird; andererseits- wird zugleich erreicht, daß beim Schließen des Dampfentnahmeventils
des Kessels die Einwirkung des Dampfes auf die Ventile aufhört und diese voll geöffnet
verbleiben, wodurch man eine sehr weite, ungehinderte Verbindung zwischen den beiden
Zylinderkammern der doppelt wirkenden Dampfmaschinen erzielt.
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Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht in der besonderen
Art der Führung des Betriebsmittels zur Steuerung der Ventile, durch welche zugleich
ein- doppelter Zweck, das Schließen der Ventile und der weiter beschriebene Druckausgleich,
erreicht wird.
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In der Zeichnung ist schematisch die Anwendung der Erfindung auf die
Ventile des Zylinders irgendeines Motors dargestellt Abb. x zeigt einen Querschnitt
durch den Zylinder nach den Achsen des Einlaß- und des Auslaßventils.
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Abb. 2 zeigt im Axialschnitt das besondere Dampfentnahmeventil, welches
bei der Ventilanordnung zu verwenden ist, um den erwähnten Zweck zu erreichen. Die
Pfeile, welche von einer zur anderen Figur gehen, deuten schematisch die Verbindungsleitungen
zwischen beiden Organen und somit auch die verschiedenen Wege an, die der Dampf
einschlägt, um siezu beeinflussen.
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Das Innere A des Zylinders ist mit der Kammer B durch den dahinterliegenden
(gestrichelt gezeichneten) Kanal verbunden; mittels des Einlaßventils I und des
Auslaßventüs S kann diese Kammer B sowohl mit der Einlaßkammer C, in welche der
Dampf vom Kessel durch das Dampfentnahmeventil (Abb.2) kommt, als auch mit der Auslaßkammer
D, welche in die freie Luft mündet, in Verbindung gesetzt werden.
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Das Ventil I ist mit einem Fortsatz E versehen,
der
mit leichtem Spie) in eine zylindrische Kammer a hineinragt, zu welcher durch die
Öffnung G Frischdampf zutreten kann. Das Ventil S kann durch einen Kolben
F angehoben werden, der sich in einer anderen zylindrischen Kammer b führt, zu welcher
Frischdampf durch die Öffnung H zutreten kann. Die Öffnungen G und H sind durch
die Leitung c miteinander verbunden, in welche der Frischdampf durch das Dampfentnahmeventil
(Abb. 2) gesandt wird.
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Das in Abb. 2 gezeichnete Dampfentnahmeventil ist im wesentlichen
von bekannter entlasteter Bauart und beeinflußt die Ventile I und S.
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Bekannterweise besteht eine derartige Ventilgruppe im wesentlichen
aus einem Hauptventil M, welches dampfdicht auf einem Sitz na aufsitzt und mit seinem
unteren zylindrischen Teil mit leichtem Spiel in einer Bohrung ihrer Entlastungskammer
0 geführt ist, und aus einem Hilfsventil N, welches im Sitz n des Hauptventils
M ruht und bei Antrieb durch den Steuerhebel d selbst erst einen gewissen Eröffnungshub
vollführen muß, bevor es auch das Hauptventil M mitnimmt, d. h. öffnet. Diese Gruppe
ist in einem- von Dampf unter Kesseldruck erfüllten Raum (etwa dem Kesseldom) eingelagert,
eben in dem Raum, aus welchem der Frischdampf für die Maschine entnommen wird; der
Frischdampf kann also erst bei einem gewissen Hub des Hebels d in Richtung des Pfeiles
L durch das Hauptventil M eintreten und durch Rohr Q und Kanal 2 zur Einlaßkammer
C strömen, und zwar erst, wenn durch das Hilfsventil N ein vorläufiger Bruchteil
dieses Frischdampfes in dem Raume 0 den nämlichen Druck erzeugt und so das Ventil
M entlastet hat.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird dieser vorläufige Dampfeintritt
nicht allein zur erwähnten Ausgleichswirkung benutzt, sondern auch um auf die Ventile
I und S vorzuwirken, bevor der volle Speisedampf zur Wirkung gelangen kann; also
jene Wirkung zu erzeugen, die für gewöhnlich die hier fortgelassenen Federn erzielen.
Zur Erzielung dieser Wirkung ist die Kammer 0 der Abb. 2 mit einer Bohrung R versehen,
die mittels Kanales 3 mit dem Kanal c und den Kammern a und b
in Verbindung
steht. Auf diese Art stellt sich, sobald das Ventil N durch Hebel
d geöffnet wird, in den Kammern a und b der Kesseldruck ein,
bevor in dem Raume C durch die Bohrung P und die Leitungen Q und 2 ein nennenswerter
Druck hergestellt ist.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende Bei geschlossenem Dampfentnahmeventil
M und N ist in den Kammern a und b kein Druck vorhanden, ebensowenig
in der Kammer C, die mit der Kammer Q in Verbindung steht. Also wirkt auf den Ansatz
r und den Kolben P noch auf die Stangen der Ventile I und S irgendeine Kraft von
unten nach oben. Demgemäß verbleiben diese Ventile durch ihr eigenes Gewicht voll
offen, und der vom Kolben im Zylinder verdrängte Dampf kann von einer Zylinderseite
zur anderen ohne nennenswerten Widerstand überströmen.
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Beim Öffnen des Dampfentnahmeventils N wird Druckausgleich zwischen
der Kammer 0 und dem Kessel hergestellt. Bevor von der Kammer Q her der Druck in
der Kammer C eine nennenswerte Stärke erreicht, überschreitet der Druck in den Kammern
a und b bereits erheblich den Minimaldruck, der zur Überwindung der
sich dem Anheben der Ventile I und S entgegensetzenden Widerstände erforderlich
ist. Diese Ventile heben sich also sofort an und nehmen ihre Arbeitsstellung ein,
indem sie sich entweder auf ihren Sitz auflegen oder an die Steuerungsorgane, die
ihre Bewegung regeln, anschlagen. Die Maschine kann also jetzt anlaufen und in normaler
Weise arbeiten, da die Querschnitte der Stangen des Ventils I und des Kolbens F
so bemessen sind, daß die entsprechenden Drücke in der Kammer C und in der Kammer
des Kolbens F bei weitem ausreichend werden, um den Ventilen I und S die maximale
Schließbeschleunigung in Abhängigkeit von der Steuerung und der Maschinengeschwindigkeit
zu sichern.
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Während bei offenem Regulator der Kolben F dauernd in seinem Zylinder
gleitet und die gewöhnlich benutzte Gegendruckfeder des Auslaßventils ersetzt, dient
der Ansatz E nur für das Anlassen. Während des normalen Laufes ist der Ansatz nur
dem oft sehr geringen Druckunterschied zwischen dem in der ihn umgebenden Kammer
herrschenden Druck und dem Druck in der Kammer C unterworfen. Die Feder des Ventils
I ist also nicht eigentlich durch den Ansatz E, sondern vielmehr durch die Stange
des Ventils I selbst ersetzt.
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Das zwischen Ansatz E und der Kammerwandung vorhandene Spiel macht
die Konstruktion beweglicher und vermeidet eine mit unnötiger Reibung verbundene
Berührung. Ein Dampfverlust ist damit nicht verbunden, weil der um E herum entweichende
Dampf in die Kammer C eintritt und im Zylinder Arbeit leisten kann.
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Nachdem die Maschine angelassen ist, könnte man die unmittelbar zwischen
den Öffnungen G, H und der Kammer 0 vorhandene Verbindung 3 sperren; denn
der im Raum b des Kolbens F notwendige Druck könnte durch Verbindung der Kammer
C durch den Zwischenraum zwischen dem Ansatz E und der Wandung seiner Aufnahmekammer
a und durch die Öffnungen G und H und Rohr c aufrechterhalten werden. Indes ist
die unmittelbare
Verbindung für das Anlassen notwendig, um die Gefahr
zu vermeiden, daß bei oben geöffnetem Dampfentnahmeventil die geringe Dampfmenge,
die in die Kammer C eintritt, unmittelbar durch die ganz geöffneten Ventile I und
S entweicht, ohne in der Kammer C den erforderlichen Anfangsdruck zur Überführung
der Ventile in die Arbeitslage zu erzeugen.
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Statt des oben beschriebenen kann man auch irgendein anderes Dampfentnahmeventil
anwenden, wenn es mit einer Entlastungskammer versehen ist, welche sofort in der
ersten Phase der Dampföffnung auf Kesseldruck gelangt. Man kann auch einen unabhängigen
Entnahmehahn anwenden, der den Kessel mit den Öffnungen G und H verbindet. Dieser
Hahn beliebiger Konstruktion, der auch als Ventil ausgebildet sein könnte; würde
von Hand nach dem Gutdünken des Maschinisten bedient werden können, oder er wird
mechanisch durch irgendein bekanntes :Mittel mit dem Haupt-Dampfventil verbunden,
so daß er im geeigneten Augenblick automatisch in Tätigkeit tritt.
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Das Schema nach Abb. r gibt nur eine der zahlreichen Ausführungsformen
wieder, die die Vorrichtung erhalten kann; insbesondere kann die Bewegung der Ventile
auch eine anders gerichtete sein, horizontal und sogar umgekehrt als dargestellt,
vorausgesetzt, daß man entweder unmittelbar an den Ventilen oder an der Steuerung
Kräfte anbringt, welche die Ventile offen halten, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch die Schwerkraft in einfacher Weise erreicht ist.