DE520267C - Doppelsitzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, einen Absperrkörper, insbesondere ein durch einen Servomotor zu betätigendes Einlaßventil für Dampfturbinen derart auszubilden, daß die Durchströmmenge des Dampfes in Abhängigkeit von der Ventilerhebung stetiganwächst, daß die auf das Ventil wirkenden Drücke bei der Erhebung stetig verlaufen, also nicht bald sinken, bald steigen und dadurch eine Flatterbewegung des Ventilkörpers erzeugen, und schließlich, daß der insgesamt auf das Ventil wirkende Druck — gegebenenfalls mit Ausnahme des ersten Anhubaugenblicks ■—■, das Ventil stets in seine Schließlage zu drücken sucht, damit, falls das Gestänge zum Betätigen des Ventils brechen sollte, das Ventil von selbst auf seinen Sitz zurückfällt.

Alle diese POrderungen lassen sich durch Verwendung eines an sich bekannten Doppelsitzventils erfüllen, das einen über seinen Sitz hinausragenden, in der Strömungsrichtung sich öffnenden Ventilkörper und einen entgegen der Strömungsrichtung sich öffnenden zylindrischen Ventilkörper hat. Gemäß der Erfindung sind diese beiden Ventilkörper so zueinander angeordnet und ausgebildet, daß das zylindrische Ventil zu Beginn der Ventileröffnung seinen Sitz im Innern noch überdeckt, während das sich in der Strömungsrichtung öffnende Ventil, von dem ein Teil der Fläche bei Eröffnungsbeginn zunächst entlastet ist, einen konvex gekrümmten, die Durchströmmenge mit dem Hub proportional steigernden Rand und einen an sich bekannten, gekrümmten Aufsatz besitzt, in welchem sich die konvexe Ventilkrümmung fortsetzt.

Auf diese Weise gleicht bei Bewegung des Gesamtveiitils durch einen Regler die dynamische Wirkung des Strömungsmittels auf den Aufsatz, die statischen und dynamischen Wirkungen auf die beiden Ventilkörper aus, so daß in der Tat eine schwache, sich wenig ändernde Druckkraft stets auf das Schließen des Ventilkörpers wirkt. Hierdurch wird auch das Schließen des Ventils mittels des Reglers begünstigt, wenn die Entnahme des Strömungsmittels nachläßt.

In der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens zeigt, stellt

Abb. ι die beiden Ventilkörper der Absperrvorrichtung im lotrechten Schnitt dar, umgeben von einem Teil des Gehäuses.

Abb. 2 ist eine Ansicht der Führungsrippen eines Ventils von unten gesehen.

Die Abb. 3 und 4 zeigen in größerem Maßstabe Einzelheiten der Ventilkörper, insbesondere eines Teiles ihres Umfanges und der benachbarten Sitzfläche.

Abb. 5 zeigt Kurven, welche als Abszisse die Ventilhübe und als Ordinaten für die Kurven / die stündlichen Durchflußmengen und

für die Kurven F die auf die Ventilkörper lastenden Drücke haben, welche in der das Schließen der Ventile anstrebenden Richtung positiv gezählt sind.
Die Absperrvorrichtung besitzt einen sich in der Strömungsrichtung öffnenden Ventilkörper α besonderer Form, dessen Sitz & spitzwinkelig ist, und einen sich entgegen der Strömungsrichtung öffnenden zylindrischen ίο Ventilkörper c mit einem Sitzkörper d, dessen ¹ Kante leicht abgerundet ist. Das Ventil c hat an diesem Sitz if eine nicht unwesentliche Überdeckungsfläche, die von e bis f (Abb. 4) reicht und etwa gleich einem Zehntel des Ventildurchmessers ist. Demnach läßt das Ventil c auf dem Teil des Anhubes, welcher zwischen e und f liegt, noch nichts hindurchströmen. Beide Ventilkörper sind durch eine Stange g miteinander verbunden; sie befinden 2Q sich in einem Gehäuse h (Abb. i), zu welchem das Strömungsmittel bei i Zutritt hat, während der Austritt des Dampfes o. dgl. bei / liegt. Die Ventilkörper α und c tragen Rippen u, die zu ihrer Führung im Ventilsitz dienen.

Die Profillinie k des Ventils α ist so gewählt, daß die Durchflußmenge auf dem für die Regelung wesentlichsten Teil der Hublänge fast genau proportional dem Ventilhub steigt, wie dies die Ktirve / der Abb. 5 erkennen läßt.

Die Drücke, mit denen der aus den beiden Ventilen bestehende Gesamtkörper sich gegen einen Sitz zurückzubewegen sucht, sind durch die Ordinaten der Kurve F (Abb. 5) veranschaulicht. Würden sich die beiden Ventile gleichzeitig öffnen, so wäre es praktisch nicht möglich, den angestrebten Verlauf der Dampfmengen- und Druckkurven zu erzielen. Bei der Ausführung gemäß der Erfindung kann man dagegen, da sich das eine der beiden Ventile beim Hubbeginn nicht öffnet, durch die Wahl des Profils des anderen Ventils die Proportionalität der Durchströmmenge beim Anhub erreichen.

Die Unregelmäßigkeiten, die sich in der Druckkurve einstellen, werden durch die nun zu beschreibenden zusätzlichen Ausbildungen der Ventilkörper berichtigt.
Das Ventil α trägt einen kappenförmigen Aufsatz m, dessen über das Ventil vorspringender Rand nach einer konkaven Linie« gekrümmt ist. Durch diesen Aufsatz erzeugt das längs der Fläche η strömende Mittel dynamische Drücke, welche das Ventil anzuheben suchen. Beim Schließen des Ventils setzt sich der Rand des Aufsatzes m derart auf den Sitz b, daß er den Durchtritt des Strömungsmittels vollständig verhindert. Der größte Durchmesser des profilierten Ventils α ist etwas kleiner als der des Sitzkörpers b, so daß sogleich beim Anheben des Ventils eine beträchtliche Dampf- o. dgl. Menge hindurchströmen kann (vgl. auch die Anfangsordinate der Kurve I, Abb. 5).

Die auf den Aufsatz m wirkenden dynamischen (Strömungs-) Kräfte können beim Hubbeginn des Ventils die das Schließen erzeugende Wirkung negativ werden lassen, wie dies der gestrichelte Teil F' der Druckkurve (Abb. 5) andeutet. Dies bedeutet demnach, daß das Ventil« bestrebt wäre, offen zu bleiben. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist im Innern der hohlen Ventilstange g ein Kolben q angeordnet, der sich gegen einen Ansatz 0 des oberen Teils des Absperrgehäuses h stützen kann. Kanäle r sind in dem Ventil α angebracht, um den Druck des Dampfes o. dgl. unter den Kolben zu leiten. Solange diese Kanäle unterhalb der Sitzöffnung des Ventils α bleiben, herrscht unter dem Kolben q ein Druck, welcher demjenigen hinter dem Ventil α derart übersteigt, daß er sich dem Anheben dieses Ventils widersetzt. Sobald die Kanäle r die Sitzöffnung überschrei- ten, gleicht sich der Druck unter dem Ventil mit dem Druck über ihn aus, so daß die Wirkung des Kolbens aufhört. Durch dieses Mittel wird die Kurve der Drücke auf die bei F (Abb. 5) angedeutete Größe gebracht. Durch Änderung der Lage der Kanäle r hat man es in der Hand, den Druck des Ventils α um den gewünschten Betrag zu erhöhen oder zu vermindern.

Bisweilen ergeben die dynamischen und statischen Drücke, die sich, aus den vorstehend beschriebenen Anordnungen und Ventilausbildungen herleiten, eine Unregelmäßigkeit in der Druckkurve, die in einem Absinken und Wiederansteigen des Druckes besteht (vgl. das ioo gestrichelte Kurvenstück F", Abb. 5). Wenn das Ventil an dieser Stelle des Hubes durch seinen Regler verstellt wird, so kann leicht eine Flatterbewegung des ganzen Ventilkörpers eintreten, die eine genaue und stetige Re- gelung sehr erschwert. Um die Kurve der Drücke auch in dieser Hinsicht gleichförmig zu gestalten, ist eine kleine Abschrägung s am unteren Rand des Ventils c vorgesehen. Durch dieses Mittel nimmt die Kurve einen no gleichmäßigen Verlauf an, wie er bei F (Abb. 5) angedeutet ist.

Um die Seitendrücke zu vermeiden, die sich durch Druckunterschiede in dem Spiel zwischen dem Rand des Ventils c und der Innenwand des Sitzes d einstellen könnten, empfiehlt es sich, eine Ringnut t in der zylindrischen Umfangsfläche des Ventils c vorzusehen.

Außer den bereits genannten Vorzügen des neuen Doppelsitzventils seien noch die fol- ;enden erwähnt:

Bei voller Eröffnung verursacht das Ventil nur einen sehr geringen Druckabfall, der etwa nur ι °/₀ des absoluten Druckes vor dem Ventil beträgt. Es kann sich nicht klemmen, und die Reibungskräfte, deren weitgehende Verminderung stets besonders wichtig ist, sind im vorliegenden Falle überhaupt nicht merkbar.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Doppelsitzventil mit einem über seinen Sitz hinausragenden, in der Strömungsrichtung sich öffnenden Ventilkörper und einem entgegen der Strömungsrichtung sich öffnenden zylindrischen Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Ventil zu Beginn der Ventileröffnung seinen Sitz im Innern noch überdeckt, während das sich in der Strömungsrichtung öffnende Ventil, von dem ein Teil der Fläche bei Eröffnungsbeginn zunächst entlastet ist, einen konvex gekrümmten, die Durchströmmenge mit dem Hub proportional steigernden Rand und einen an sich bekannten gekrümmten Aufsatz besitzt, in welchem sich die konvexe Ventilkrümtnung fortsetzt.
2. 2. Doppelsitzventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Ventilhaube und des Ventilsitzes Kanäle in diesem Ventilkörper angebracht sind, welche den vor dem Ventil herrschenden Druck unter einen in der hohlen Ventilstange beweglichen Kolben leiten und so den Druck auf den Absperrkörper bis zu der Hubhöhe verringern, in welcher die Kanäle sich über den Ventilsitz heben.
3. 3. Doppelsitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz des profilierten Ventils spitzwinkelig ist, während das zylindrische Ventil eine abgerundete Ventilkante hat.
4. 4. Doppelsitzventil nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem zylindrischen Umfang des sich entgegen der Strömungsrichtung öffnenden Ventils eine Ringnut befindet, um die Seitendrücke auf dieses Ventil auszugleichen.
5. 5. Doppelsitzventil nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des zylindrischen Ventils leicht abgeschrägt ist, um den ■unsteten Verlauf der Druckkurve etwa in der Mitte des Ventilhubes auszugleichen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen