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Drosselventil, insbesondere für Flüssigkeitsgetriebe mit Leistungsteilung
Ein verlustloses Anfahren von beispielsweise Lokomotiven unter Vermittlung eines
Flüssigkeitsgetriebes ist dann möglich, wenn die von der Pumpe (Primärteil) geförderte
Flüssigkeitsmenge von Null aus bis zu einem gewünschten Werte stetig gesteigert
werden kann. Dies geschieht durch allmähliche Vergrößerung der Primärexzentrizität
bei Getrieben mit sternförmig angeordneten Zylindern oder durch Veränderung der
Neigung einer Leitscheibe bei um eine gemeinsame Achse parallel -zueinander angeordneten
Zylindern. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß das Moment des Primärteiles
im Augenblick des Anfahrens gleich Null ist und erst allmählich mit zunehmender
Flüssigkeitsförderung auf größere Werte ansteigt. Bei Leistungsteilergetriebien,
bei denen der Primärteil an der Entstehung der Zugkraft teilnehmen soll, bedeutet
diese Art des verlustlosen Anfahrens gleichzeitig einen Verzicht auf die Mitwirkung
des Primärteiles. Der Sekundärteil muß dann demnach so groß bemessen sein, daß,
er allein die für die, Anfahrt notwendige Zugkraft aufzubringen vermag. Dann aber
ist einer der Vorteile des Leistungsteilergetriebes, nämlich die knappere Bemessung,
aufgegeben und nur noch der günstigere Wirkungsgrad übriggeblieben. Bei den hier
als Beispiel gewählten Lokomotivantrieben fallen diese Erwägungen sehr stark ins
Gewicht, da einmal ein möglichst großes Anzugsmoment, andererseits eine vollkommene
Raumausnutzung dringend geboten ist, der Sekundärteil aber nur dann verhältnismäßig
klein bemessen werden kann, wenn er nicht auf volle Anzugskraft bemessen zu werden
braucht.
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Will man das Moment auch des Primärteiles zum Anfahren ausnutzen,
so muß, ein Energieverlust bei der Anfahrt in Kauf genommen werden. Es ist deshalb
auch schon bekannt geworden, während des Anfahrens eine gedrosselte Verbindung zwischenDruck-und
Saugraum des Getriebes herzustellen. Der Primärteil erhält dann während des Anfahrens
bereits eine gewisse Exzentrizität, und die Drosselung läßt die vom Sekundärteil
noch nicht verarbeitete Flüssigkeitsmenge ohne Arbeitsleistung in den Saugraum des
Primärteiles zurücktreten. Eine einwandfreie Drosselung muß vor allem eine hinreichende
Einstellbarkeit besitzen, so daß, einer gewünschten Änderung der Drosselung ein
genügend großer Hub des Ventils entspricht. Es muß ferner auch bei größter Eröffnung
des Ventils eine gewisse Drosselung vorhanden sein, andererseits bei hohen Drosselungen
ein rascher und vollständiger Abschluß gewährleistet werden.
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Diesen Bedingungen genügen die bisher bekannt gewordenen Drosselventile
nicht. Es
ist zwar bereits vorgeschlagen worden, außer der Abdichtungsfläche
noch eine besondere Drosselfläche vorzusehen, welche bei einigen bekannten Ausführungen
von einem kegeligen Ansatzstück am Ventilkörper gebildet wird, doch ist diese nicht
absichtlich so lang gehalten, daß eine ausreichende reibungserzeugende Strömungsbahn
zwischen dem Ventilkörper und dem Sitz entsteht, auch ist der Ventilkörper und der
Ventilsitz nicht so gestaltet, daß eine stetige Änderung der Drosselwirkung bei
Änderung des Ventilhubes erzielt wird.
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Um den Anforderungen einer einwandfreien Drosselung nachzukommen,
wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, entsprechend der schwach gegen die Ventilachse
geneigten Kegelfläche des Ventilkörpers eine gleich oder annähernd gleich geneigte
Drosselfläche des Ventilsitzes anzuordnen, in der Weise, daß die Drosselfläche ein
Vielfaches der Abdichtungsfläche beträgt zu dem Zwecke, bei Änderung des Ventilhubes
die Drosselwirkung stetig zu :ändern. Man erreicht durch diese Ausbildung des Ventilkörpers
und des Ventilsitzes eine sehr lange reibungserzeugende Strömungsbahn und infolge
des großen Ventilhubes, welcher nur eine kleine stetige Veränderung des Durchgangsquerschnittes
mit sich bringt, eine äußerst feinstufige Drosselwirkung.
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Die Zeichnung läßt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
erkennen. Abb. i zeigt das Drosselventil mit Steuerungseinrichtung, Abb.2 das Drosselventil
in besonderer Ausführung in vergrößertem Maßstabe.
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Zwischen die Saugleitung s und die Druckleitung d ist das Drosselventil
a in an sich bekannter Weise eingeschaltet. Die Drosselfläche k wird durch eine
gegen die Ventilachse schwach geneigte Kegelfläche gebildet. Die Verhältnisse sind
dabei so gewählt, daß, bei Durchtritt der vollen Pumpenfördermenge sich im Raum
d ein Druck einstellt, der etwas kleiner ist als der gewünschte Arbeitsdruck. Um
diesen Arbeitsdruck zu erhalten, muß also die Durchtrittsöffnung verkleinert werden.
Infolge der gewählten schwachen Neigung der Drosselfläche steigt die Drosselwirkung
bei abnehmender Ventileröffnung sehr langsam an. Eine Drosselwirkung an der Kreisringfläche
Y tritt erst ein, wenn die Drosselung an der Kegelfläche bereits sehr hoch ist;
sie nimmt dann sehr rasch zu und führt zur völligen Abdichtung.
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Die Einstellung des Drosselventils kann von Hand erfolgen; es wird
jedoch erwünscht sein, die Bedienung des Ventils nicht der Achtsamkeit und Geschicklichkeit
des Maschinisten zu überlassen, und es ist deshalb auch möglich, das Drosselventil
durch den an sich bekannten Servomotor selbsttätig zu steuern. Zu diesem Zweck wird
an dem Ventilkörper die Ventilstangee und auf dieser der Kolbeng des Seivomotors
befestigt. Der Kolben arbeitet in dem Zylinder/. Als Arbeitsmittel kann Druckluft
oder Drucköl Verwendung finden, welches durch die Kanäle h und i zu- und abgeleitet
wird. Die nicht dargestellte Steuerung erfolgt in bekannter Weise vermittels Steuer-
und Grundschieber, die von dem Flüssigkeitsdruck, der in dem Getriebe herrscht,
beeinflußt werden. Als Gegenkraft kommt eine Feder o. dgl. in Frage; soll der Flüssigkeitsdruck
bzw. der Druckunterschied im Getriebe völlig gleichbleibend gehalten werden, so
ist als Gegenkraft der Druck eines hinreichend groß bemessenen Druckbehälters zu
wählen.
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Bekannt ist die selbsttätige Einstellung des Ventils unter dem Ein-Ruß
der auf das Ventil wirkenden Druckdifferenz und einer Gegenkraft, z. B. einer Feder.
Der in der unmittelbaren Umgebung des Ventils herrschende Flüssigkeitsdruck gibt
jedoch ein verfälschtes Bild der Druckverhältnisse wieder, da die Flüssigkeit entlang
den Drosselventilen mit großer Geschwindigkeit und unter Wirbelbildung vorbeiströmt.
Von diesen störenden Einflüssen und Fehlern ist die Einstellung des Drosselventils
gemäß der Erfindung frei.
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Abb.2 zeigt eine Anordnung eines gegen die Federwirkung verschiebbar
gelagerten Ventilsitzes b, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Ventilsitz eine Feder
c eingeschaltet ist. Gegenüber den bekannten Ausführungen mit federnden Ventilsitz,
durch welchen liediglichein sicherer Ventilschluß herbeigeführt werden soll, wird
durch die federnd verschiebbare Lagerung des Ventilsitzes entsprechend der Erfindung
die Möglichkeit geboten, das Drosselventil mit den Steuereinrichtungen des Getriebes
zwangläufig zu verbinden. Diese Kupplung kann z. B. in der Weise vorgenommen werden,
daß eine Veränderung der Motorexzentrizität erst möglich wird, wenn das Drosselventil
völlig abgeschlossen ist. Selbstverständlich ist auch jede andere Verbindung zwischen
dem Drosselventil und der Steuereinrichtung möglich.