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Einlaßkolbenschieber mit Antrieb nach Art eines Ventils für hohe Dampfdrücke
Die jetzt im Dampfmaschinenbau in steigendem Maße zur Verwendung kommenden sehr
hohen Dampfdrücke und sehr hohen l`berhitzungen -- Dampfdrücke von i oo Atm. und
darüber stehen in Anwendung - stellen Anforderungen an die Einlaßsteuerorgane, denen
diese nur schwer entsprechen können.
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Es sind für höchste Drücke in Gebrauch Tellerventile und Kolbenschieber.
Die Tellerventile leiden beim Anhub unter einer sehr hohen Belastung-, sie werden
aus diesem Grunde häufig kleiner als dem Dampfdurchsatz entsprechend ausgeführt
und Drosselverluste in Kauf genommen.
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Die bekannten Kolbenschieber haben. soweit sie von einer Schiebersteuerung
betätigt werden und gleichzeitig dem Ein- und Auslaß dienen, den Nachteil großer
kühlender Oberflächen und infolge ihrer dauernden Bewegung den Nachteil einer ungenügenden
Dichtheit und einer vorzeitigen Abnutzung der Dichtungsflächen.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Iiolbenschieberanordnungen entwickelt
worden, die nur dem Einlaß dienen und dabei einen Antrieb nach Art eines Ventils
erhalten.
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Alle bisher bekanntgewordenen Anordnungen dieser Art haben aber den
Fehler, mit der Führungsspindel im hochgespannten und hoch überhitzten Frischdampf
zu arbeiten, ein Nachteil, der sich um so stärker auswirkt, je höher die Spannung
des Arbeitsdampfes wird. Die Spindel ist dann schwer abzudichten und Lässigkeitsverluste
sowie ferner Strahlungsverluste sind, da die Schieberkastenräume mit dem heißen
Frischdampf aufgefüllt sind, nicht zu vermeiden. Auch ist die Betriebssicherheit
gemindert, weil bei stärkeren Schwankungen in der Dampftemperatur Verwerfungen und
Verklemmungen der Spindel leicht eintreten können.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein neuer Einlaßkolbenschieber
mit Antrieb nach Art eines Ventils, der infolge seiner inneren Einströmung nicht
nur obige Nachteile vermeidet, sondern gleichzeitig auch eine solche Dampfführung
und eine solche Gestaltung hat, bei der der Dampfdruck auf die Dichtungsringe unterteilt
wird, und der neben einer Verdoppelung der Eintrittsspalten auch eine doppelte Abdichtung
zwischen Frischdampfraum und Zylinderkanal besitzt.
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Das neue Einlaßorgan ist in der Zeichnung in seiner Ruhelage (Fig.
i) und in der Eröffnungsstellung für die Einströmung (Fig. a) dargestellt.
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Es besteht in der Hauptsache aus einem Schieberkörper i, i' mit den
beiden auf der Laufbüchse z arbeitenden Schieberstegen 3 und 4., einer innerhalb
des Schieberkörpers angeordneten und mit ihm fest verbundenen Muschel 3 mit den
beiden Stegen 6 und 7 und einer von Schieberkörper, Muschel und Laufbüchse begrenzten
Kammer B. Alle auf der Laufbüchse arbeitenden Schieberstege sind mit federnden Dichtungsringen
9 ausgerüstet.
Die Muschelstege 6 und 7 haben gegenüber dem Frischdampfraum
io eine Überdeckung i i, und es beginnt die Einströmung, sobald das Steuerorgan
um diese Deckung vorwärts gegangen ist. Die die Kammer öffnende Schieberkante 12
hat gegenüber dem Zylinderkanal 13 eine Deckung 1d., die kleiner ist als die Deckung
i i. Die Kammer hat sich deshalb nach dem Zylinderkanal 13 bei Beginn der Einströmung
bereits geöffnet. Wird nun beim Rückgang des Steuerorgans der Frischdampfkanal io
geschlossen (Fig. 2), dann bleibt noch Verbindung zwischen Kammer und Zylinder,
und zwar so lange, bis die Kante 12 den Zylinderkanal 13 sperrt. Die Kammer nimmt
während dieses Zeitraumes an der Expansion teil, und es wird in ihr bei der Trennung
vom Zylinder ein Dampfdruck vorhanden sein, der bei geeigneter Wahl der Deckung
14 in der Mitte zwischen Frischdampf- und Abdampfdruck liegt. Die Dichtungsringe
der Einströmdeckung und auch die Dichtungsringe der Kammerdeckung stehen dadurch
nur unter ungefähr dem halben Arbeitsdruck, und es ist der Zylinderkanal gegen den
Frischdampfraum abgedichtet, zuerst durch die Einströmdeckung i i und dann noch
durch die Kammerdeckung 1,4. Diese doppelte Abdichtung bleibt während der Ruhelage
des Steuerorgans, also während des größten Teiles der Kolbenbewegung, dauernd erhalten
im Gegensatz zu einer Schieberbewegung, bei der das Steuerorgan dauernd hin und
her geschoben wird, so daß die doppelte Abdichtung vollkommen nur in einem einzigen
Moment während des Durchganges durch die Mittelstellung vorhanden ist und dann rasch
verlorengeht.
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Utn bei Änderungen der Dampfverhältnisse mit dem gewollten Kammerdruck
arbeiten zu können, wird der Erfindungsgegenstand, wie in der Zeichnung ersichtlich,
auch mehrteilig ausgeführt, so daß die Kammerdeckung vergrößert oder verkleinert
werden kann, ohne die Einströmdeckung ändern zu müssen.
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Der Einbau des Erfindungsgegenstandes und sein Zusammenarbeiten mit
dem Frischdampfraum und Zylinderkanal erfolgt ferner derart, daß die Außenwände
des Schiebers 16, 16' und die Führungsspindel 17 von Jeder Dampfströmung frei bleiben.
Die Schieberlcastenräume 23 und 24 enthalten keinen Frischdampf, und Strahlungsverluste
nach außen treten nicht ein. Die Außenkanten 18, 19 der Schieberstege 3, .4 sind
keine steuernden Kanten. Diese beiden Schieberstege können deshalb ausreichend lang
ausgeführt und mit einer genügenden Zahl von Dichtungsringen ausgerüstet werden.
Ein falscher Dampfübertritt nach den Schieberkastenräumen 23 und 2.4 wird damit
vermieden. Die Fig. 2 zeigt, wie die Voreröffnung des Zylinderkanals 13 zur Bildung
eines zweiten Einströmspaltes verwendet werden kann. Die Laufbüchse hat zu diesem
Zweck eine Aussparung 2o erhalten, die mit dem Musc'._Zelsteg 6 zusammenarbeitet.
Die in Fig.2 eingezeichneten Pfeile lassen die Bildung bei den Eintrittsspalten
erkennen.
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Die Dichtungsringe arbeiten in den Aussparungen der Laufbüchse auf
Führun,srippen. Diese Rippen werden, um eine gleichmäßige Abnutzung der Ringe zu
erhalten, schräg angeordnet. Es hat sich nun herausgestellt, daß der von innen kommende,
diese schrägen Rippen passierende Dampfstrom eine auf das Einlaßorgan in tangentialer
Richtung einseitig wirkende Schubkraft ausübt, die geeignet ist, seine Befestigung
auf der Spindel zu lockern und eine Verdrehung hervorzubringen. Um dies zu vermeiden,
werden die Führungsrippen zur Hälfte in der einen Richtung schräg und zur Hälfte
entgegengesetzt schräg ausgeführt, wie dies die Innenabwicklung (Fig.3) der Laufbüchse
zeigt. Die Schubkräfte heben sich auf, und die Steuerteile bleiben in Ruhe.
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Für ein Steuerorgan, das für höchste Dampfspannung und höchste Überhitzung
bestimmt ist, wird die Materialfrage von wesentlicher Bedeutung. Das sonst für Steuerorgane
viel verwandte Gußeisen mit radialer Verrippung zur Versteifung und Verbindung der
einzelnen Teile scheidet in solchen Fällen im allgemeinen wegen ungenügender Festigkeit
und wegen schädlicher Wärmespannungen aus. Es muß ein gegen hohe Temperaturen widerstandsfähiges
Material von großer Festigkeit, am besten ein schmiedbares Material, z. B. Flußstahl,
gewählt werden, wobei die den Außenkörper mit der inneren Muschel verbindenden Längsrippen
22 aus dem vollen Material herausgearbeitet werden, wie dies das gezeichnete Ausführungsbeispiel
erkennen läßt.