DE502112C - Druckregler fuer ortsveraenderliche Dampfkraftanlagen - Google Patents

Description

Es sind Regelventile bekannt, deren Spindel einerseits unter dem Einfluß des Dampfdruckes in der Zu- oder Abflußleitung steht, anderseits mit einer Feder belastet ist, die dem Dampfdruck entgegenwirkt. Um die Reibung der Ruhe zu überwinden und die Regelung möglichst feinfühlig zu machen, hat man auch schon vorgeschlagen, die Ventilspindel während des Betriebes in ständiger Umdrehung zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Regelventil für ortsveränderliche Dampfkraftanlagen auszubilden, beispielsweise für Lokomotiven, bei denen die erheblichen Erschütterungen den Regelvorgang nicht beeinflussen sollen. Die Erfindung besteht darin, daß die in bekannter Weise während des Betriebes in ständiger Umdrehung gehaltene Ventilspindel zur Her-

ao absetzung des Einflusses plötzlicher Druickschwankungen und von außen kommender Erschütterungen mit einem Stoßdämpfer versehen ist.

Es mag zunächst sonderbar erscheinen» daß man einen Widerstand, nämlich die Stopfbüchsenreibung, durch Aufwand von Energie beseitigt, während man andererseits einem zweiten erheblichen Widerstand, nämlich die Bremse, einbaut, der unter Umständen höher sein kann als die Stopfbüehsenreibuing. Diese Maßnahme erklärt sich dadurch, daß der Bremswiderstand sich in seiner Größe genau einstellen läßt, während die Stopfbüchsenreibung eine unbestimmte Größe darstellt.

Da es zweckmäßig ist, die Federbelastung der Spindel während des Betriebes ändern zu können, kann das Ventil so ausgebildet sein, daß die Feder nicht an der Spindeldrehung teilnimmt. Dies kann beispielsweise durch das Einschalten eines Kugellagers zwischen Antriebsrad und Federteller erreicht werden.

Fig. 3 stellt eine Verkörperung des Erfindungsgedankens dar. Das Ventilgehäuse 10 besteht im vorliegenden Fall aus einem¹ quaderf örmigen Block mit einer Ventilkammer 11. Die Ventükammer 11 wird durch eine zylindrische Bohrung in dem unteren Teil des Ventilgehäuses 10 gebildet und umfaßt drei Abteilungen 12, I2^a und \i^b. Der Teil 12* besitzt einen geringeren Durchmesser als der Teil 12« und bildet deshalb an der Übergangsstelle eine kreisringförmige Absatzflache 13. Der Teili2^a ist etwas kleiner im Durchmesser als der Teil 12.

Ein zylnderförmiger, muffenartiger Ventils&tz 14 ist in die Bohrung 12" eingelassen und legt sich gegen die Absatzfläche 13. Er wird durch einen Schraubenstöpsel 15 in seiner Lage gehalten. Der Ventilsitz 14 weist an seinen beiden Enden Innenflansdhe auf,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Karl A. Mayr in New York.

durch, die die Durchgangsöffnuingen 17 und 18 gebildet werden und die Verbindung des Inneren der Muffe mit den Abteilungen 12 und ΐ2^δ hergestellt wird. Diese Ausführungsform gestattet ein leichtes Zusammensetzen und Auseinandernehmen der einzelnen Bauteile.

Der untere Teil des Gehäuses 10 ist an einem Flansch 19, der an dem oberen Teil einer rohrförmigen Führung 20 sitzt, befestigt. Die Zuflußleitung 22 für das strömende Mittel, die z. B. mit eimer Hochdruckspeisieanlage in Verbindung stehen kann, ist mit Hufe eines Brillenflansdhes 23 starr an dem Vienitilgehäuse 10 befestigt und steht über die Leitung 24 und mit den Kammern 12 uind i2^& in Verbindung. Die Abflußleitung 25 ist ebenfalls durch einen Brillenflansch 26 an dem Gehäuse 10 befestigt und bildet die Fortsetzung der Leitung· 27, die ihrerseits vor der Auslaßöffnung 28 des Ventilsitzes 14 liegt. Die Durchflußmenge des strömenden Mittels durch die Öffnungen 17 und 18 wird durch Verstellung der Ventilkegel 29 und 30 geregelt. Diese Ventilkegel sitzen an einer Spindel 31, die in einer Führung 20 drehbar und verschiebbar angeordnet ist und durch eine Stopfbuchse 32 an dem unteren Ende der Führung 20 abgedichtet ist (vgl. Fig. ι). ■ An dem oberen Ende der Spindel 31 ist ein Kolben 33 befestigt. Er kann in einer zylimderförmigen Bohrung 34 des Gehäuses 10 gleiten, die mit dem; Abflußrohr 27 durch die Leitung 3 5 in Verbindung steht. Um ein Hängenbleiben oder eine übermäßige Reibung im Falle des Werfens infolge starker Erwärmung zu vermeiiden, ist der Kolben 33 mit den Ventilkegeln 29 und 30 durch eine Gelenkkupplung¹36 verbunden.

Wie bereits erwähnt, kann der jeweilige Durchströmquerschnitt durch Verstellen der Spindel 31 verändert werden. Um diese Bewegung unabhängig von einem Überdruck zu machen, der infolge größerer Flächen auf 4-5 der einen Seite auftreten könnte, besitzt die Ventilspindel 31 auf der einen und der Kolben 33 auf der anderen Seite der Ventilkegel 29 und 30 denselben Durchmesser.

Der Druck in der Abflußleiitung 27 wird selbsttätig auf einen vorher bestimmten Wert ohne Rücksicht auf die jeweilige Durchflußmenge und auf Schwankungen des Einlaßdruckes dadurch aufrechterhalten, daß der Auslaßdruck über den Kolben 33 und die Ventilspindel 31 einer vorher eingestellten Belastung das Gleichgewicht hält. Die Vorrichtungen, die dazu nötig sind, diese Belastung herbeizuführen, sind in Fig. 1 dargestellt.

Die Führung 20 ist an einem Tragkörper yi befestigt, der bei der dargestellten Ausführung aus einem einzigen Gußstück mit einer oberen Platte 38, einer unteren Platte 39 und mehreren auf den Kreisumfang in einem gewissen Abstand angebrachten Verbätndungsstegen 40 besteht. Das untere Ende der Führung 20 liegt in einer Büchse 41 in der Mitte der Platte 38 und ist durch eine Mutter 42 gesichert.

Die Ventilspindel 31 besitzt unterhalb der Stopfbüchse 32 einen Teil größeren Durchmessers, der durch eine nach oben offene, becherförmige, innen verzahnte Scheibe 43 und durch ein Lager 44 hindurchragt, das von einem nach unten hin offenen Federsitz 45 gebildet wird. Die Ventilspindel 31 und die innen verzahnte Scheibe 43 sind miteinander durch einen Keil 46 verbunden, so daß also die Ventilspindel sich mit der Zahnscheibe drehen kann. Zwischen der Zahnscheibe 43 und dem Federsitz 45 ist ein Kugellager 47 angeordnet. Die Ventilspindel 31 besitzt unterhalb des Lagers 44 einen Teil größeren Durchmessers 31^s, der nach oben hin eine kreisringförmige Absatzfläche 48 bildet. Zwischen dem unteren Teil des Lagers 44 und der Absatzfläche 48 liegt ein Tragring 49. . Die Zahnscheibe 43, das Kugellager 47, der Federsitz 45 und der Ring 49 sind durch die Absatzfläche 48 und eine Mutter 50 zusammengehalten, die auf die Ventilspindel im Innern der Zahnscheibe aufgeschraubt ist. Die Mutter 50 ist so angezogen, daß genügend ZwSischenraum zwischen dem Lager 44 und dem Tragring 49 vorhanden, ist, um ein einwandfreies Drehen der Ventilspindel innerhalb des Lagers 44 zu gewährleisten. 51 ist eine Gegenmutter.

Die Belastung der Ventilspindel wird durch eine Schraubenfeder 54 aufgebracht, deren oberes Ende sich gegen die Innenseite des too Ventilsitzes 45 und deren unteres Ende sich gegen den Federteller 53 legt. Der letztere besitzt eine Muffe 54, die auf einen rohrförmigen Tragbolzen 5 5 aufgeschraubt äst. Eine Anzahl von Bolzen 56 sind in dem oberen, Federsitz 45 eingeschraubt und ragen frei durch Öffnungen in dem unteren Federsatz 53 hindurch. 57 sind die Köpfe dieser Bolzen.

Die Belastung, d. h. der Druck der Feder 52, dem der Auslaßdruck in dem Venttü das Gleichgewicht hält, kann geändert werden. Die Änderung erfolgt durch Auf- und Abbewegen des Federsitzes 53. Der untere Teil des Tragbolzens 55 ruht in einem Lager 58, das in der Mitte der Platte 39 Hegt, und besteht mit dem Zahnrad 59 aus einem Stück. Der Tragbolzen 55 ist gegen eine Bewegung in vertikaler Richtung durch eine Mutter an dem unteren Teil des Lagers 58 gesichert. Das Zahnrad 59 steht in Eingriff mit einem Ritzel 6 r, das aiuf einer vertikalen drehbaren Welle 62 sitzt. Diese Welle ist in

Lagern 63 und 64, die beide mit dem Tragkörper 37 verbunden sind und in einem Lager 65, das an dem Ventilgehäuse 10 angebracht ist, gelagert. Die Welle besitzt an ihrem 5 oberen Ende einen Verstellhanidgriff 66. Die Federsitze 45 und 53 sind gegen Drehung durch mit Einkerbungen versehene Vorsprünge 67 gesichert, die an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stegen 40 sitzen. Diese Vorspränge halten zwei von dein Bolzen 56 fest.

Bei der dargestellten Anordnung werden Änderungen des Auslaß druckes in der Leitung 27 über die Leitung 35 auf den Kolben 33 übertragen und verursachen eine Längsverschieb ung der Ventilkegel, um die Druckänderungen auszugleichen. Wann der Druck ansteigt, werden die Ventilkegel nach unten gegen die Kraft der Feder 52 verschoben.

ao Dadurch verringert sich der tatsächliche Durchtrittsquerschnitt an den Öffnungen 17 und 18, und die Durchflußmenge nimmt ab. Fällt dagegen der Druck in der Leitung 27, so hebt die Feder 52 d|ie Ventilkegel an

as und vergrößert die Durchfluißmenge. Daraus geht hervor, daß bei einer bestimmten Federbelastung ein bestimmter Druck in der Auslaßöffnung 27 selbsttätig aufrechterhalten werden kann. Der einzuhaltende Druck kann durch Verstellen des Federdruckes verändert werden. Infolge des gleichen Durchmessers der Ventilspindel und des Kolbens oberhalb der Ventilkegel tritt kein einseitiger Überdurck auf, der die Bewegungen der Spindel stören könnte.

Es könnte aber noch bei der gezeichneten Anordnung ein beträchtlicher Teil der Druckflüssigkeit aus dem Ventilgehäuse ιό entlang der Spindel 31 entweichen. Würde man zur Abdichtung sich auf eine Stopfbüchse allein verlassen, so wäre ein starker Druck des Packungsmaterials gegen die Spindel 31 erforderlich. Dieser Druck würde zwar Leckverluste verhindern, anderseits aber eine übermäßige Reibung an der Ventilspindel zur Folge haben und dadurch die Empfindlichkeit der ganzen Anordnung herabsetzen. Um diesen Übelstand zu vermeiden, ist die Führung 20 in beträchtlicher Länge ausgeführt und

So die Ventilspindel 31 mit mehreren ringförmigen Aussparungen versehen, um das Kondensat, das den Zwischenraum zwischen Spindel und Führung ausfüllt, zu sammeln. Dadurch tritt entsprechend, der Wirkung einer Labyrinthdichtung ein beträchtlicher Druckabfall von dem Gehäuse 10 bis zu dem unteren Teil der Führung 20 ein. Um zu verhindern, daß die Leckflüssigkeit unter einem noch verhältnismäßig hohen Druck die Stopfbüchse 32 erreicht, ist eine Kondiensatabfuhröffnung 68 an dem unteren Ende der Führung vorgesehen.

! Diese Öffnung 68 steht mit einer Nieder-druckleitung 69 in Verbindung, so daß der Druckabfall von der Öffnung bis zur Stopfbüchse 32 gering ist. Daher ist es möglich, mit einem verhältnismäßig geringen Druck in der Stopfbüchse auszukommen. Um die Führung 20 der Ventilspindel vor übermäßiger Wärme zu schützen, ist eine Anzahl von Kühlflainschen oder Rippen 70 an ihr angebracht. Um die Reibung zwischen der Ventilspindel 31 und der Führung 20 zu verringern, wird die Ventilspindel ständig in Drehung gehalten. Ein auf der Welle 7 2 befestigtes Ritzel 71 steht in Eingriff mit der innen verzahnten Scheibe 43. Diese ist über das normale Maß verbreitert, um eine Auf- und Abbewegung der Ventilspindel 31 zu dem Ritzel 71 zu ermöglichen. Die Welle 72 ist in dem Lager 73 in der unteren Wand des Getriiebegehäuses 74 gelagert. Das Getriebegehäuse liegt auf der Platte 38. Ein Schneckenrad 75 sitzt auf dem oberen Ende der Welle 72 in dem Getriebegehäuse 74 und steht mit der Schnecke 76 auf der Welle Jj in Eingriff. Das ganze Getriebe kann durch irgendeine Kraftquelle ,in Drehung versetzt werden. Die innen verzahnte Scheibe 43 kann gleichzeitig als Ölbehälter dienen.

Wenn das Ventil äußeren Schwingungen unterliegt, z. B. bei Verwendung auf Fahrzeugen, so ist es wünschenswert, die Ventilspindel 31 dagegen zu schützen. Im vorliegenden Fall ist ein Stoßdämpfer 7 8 unterhalb der Platte 39 angebracht; der Teil 31* der Ventilspindel geht durch den Tragbolzen 55 hindurch und ragt in die StoßdämpfuingseÄnrichtung J 8 hinein. Er trägt an seinem unteren Ende den Kolben 79. Eine Luftleitung 80 verbindet die Räume oberhalb und unterhalb dieses Kolbens. Die Durchflußmienge durch diese Leitung kann durch ein Nadelventil 81 geregelt werden. Um den Hub der Ventilkegel in ihrer Schlußbewegungsrichtung zu begrenzen, ist eine Hubbegrenzuingsschraufoe 82 in der unteren Wand des Stoßdämpfers 78 angebracht.

In der Fig. 4 ist der Erfindungsgedanfce auf ein Überstrom- oder Sicherheitsvientül übertragen. Bei dieser Ventilart wjird der Einlaßdrucfc konstant gehalten ohne Rücksieht auf die Durchfluißmenge, die durch das Ventil fließt, und ohne Rücksicht auf stufenweise oder plötzliche Schwankungen in der Durchflußmenge. In seinem Aufbau ähnelt das Ventil dem in Fig. 3 dargestellten. Der Unterschied liegt nur darin, daß die Ventilkegel umgekehrt angeordnet sind, so daß die Feder 52 das Bestreben hat, sie in ihre Abschlußstellung zu bringen. 83 sind die Ventilkegel, 84 die Durchtrittsöffnungen, 85 die Einlaßöffnung, 86 die Auslaßöffnuing, 87 der Kolben und 88 die Verbüindungslieituing, durch

die der Kolben demselben Druck unterworfen ist, wie er in der Einlaßöffnung zu dem Ventil herrscht.

Bei einer normalen Verstellung stoßen die Köpfe 57 der Bolzen 56 gegen den Federsitz 53, bevor die Ventilkegel 83 die Durchlaßöffniung schließen können. Will man nun das Ventil schließen, so kann mit Hilfe der Kurbel 66 die Feder zusammengedrückt werden, bis die Ventilkegel ihre Abschlußstellung eingenommen haben.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Druckregler für ortsveränderliche Dampfkraftanlagen, bei dem der in der Zu- oder Abfrußleitung herrschende Druck auf die federbelastete Ventilspindel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise während des Betriebes in ständiger Umdrehung gehaltene Ventilspindel zur Herabsetzung des Einflusses plötzlicher Druckschwankungen und von außen kommender Erschütterungen mit einem Stoßdämpfer versehen ist.
2. 2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder an der Spindeldrehung nicht teilnimmt.
3. 3. Druckregelventü nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen Antriebsrad (43) und Federteller (45) ein Kugellager (47) eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen