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Düsenventil für Verpuffungsbrennkraftturbinen Im Patent
487 476 ist bereits vorgeschlagen worden, einen Teil des Steueröles zur Kühlung
durch das Innere eines teilweise oder ganz entlasteten Kolbenventils zu leiten.
Die Erfindung ging dabei von der Erkenntnis aus, daß ein Kolbenventil in dem Teil,
mit dem es in der Verpuffungskammer liegt, verhältnismäßig große Wärmetauschflächen
darbietet, so daß eine Kühlung des Ventilkörpers notwendig wird; diese Kühlung wird
erfindungsgemäß durch das Steueröl des flüssigkeitsgesteuerten Düsenventils durchgeführt.
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Vorliegende Erfindung geht von der zusätzlichen Erkenntnis aus, daß
beim Betriebe von Verpuffungskammern mit schwer zündenden Brennstoffen die Zeitspanne
zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Zeitpunkt der Eröffnung des Düsenventils, d.
h. die Zeitspanne, in der die Verbrennungsgase den höchsten Druck und die höchsten
Temperaturen aufweisen, länger einzustellen ist wie beim Betrieb mit leicht zündenden
Brennstoffen, beispielsweise mit Benzol. Da ein erheblicher Teil der Kolbenventiloberfläche
auch während dieser ausgedehnteren Zeitspanne dem Einfluß der höchsten Verbrennungsgastemperaturen
ausgesetzt bleibt, besteht die Gefahr der Ölkohlebildung im Kühlöl. Eine derartige
Bildung von Ölkohle würde jedoch die erheblichsten Nachteile für die Steuerung verursachen,
weil' das Kühlöl einen Teil des Steueröles bildet. Vorliegende Erfindung setzt sich
zur Aufgabe, diese Betriebsgefahr zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird ein Teil des
Steueröles zur Kühlung des als Tellerventil ausgebildeten Düsenventils verwandt.
Tellerventile haben den Vorteil, daß ihre Wärmetauschflächen geringer sind wie die
eines im übrigen gleichwertigen Kolbenventils. Außerdem liegt während der Zeitspanne
des höchsten Verbrennungsgasdruckes und der höchsten Verbrennüngsgastemperatur der
Ventilteller vor der Ventilspindel, so daß diese als besonders empfindlicher Teil
des Düsenventils dem Einfluß der Verbrennungsgase zum Teil entzogen ist; lediglich
die Oberfläche des Ventiltellers ist den Verbrennungsgasen zugekehrt. Die Gefahr
der Ölkohlebildung tritt jedoch nicht ein, weil die Wärmeübergangsflächen beim Tellerventil
im Vergleich zu dem auf seinem gesamten Mantel dem Einfluß der Verbrennungsgase
ausgesetzten Kolbenventil geringer sind. Die Gefahr der Bildung von Ölkohle wird
also trotz vorzugsweiser Verwendung eines mit Steueröl gekühlten Tellerventils beim
Betrieb von Brennkraftturbinen mit schwer verbrennlichen
Brennstoffen
und damit entsprechend längerer Bemessung der Zeitspanne höchster Verbrennungsgastemperatur
vermieden werden, so daß auch die entsprechenden Gefahren für den ungestörten Betrieb
der mit diesem Steuerkühlöl betriebenen Steuerungsorgane beseitigt sind.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens
im senkrechten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Düsenventil.
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Es bezeichnet i den Schaft und 2 den Teller des das verjüngte Ende
3 der Verpuffungskainmer vom Düsenvorraum 4 abschließenden Düsenventils. Ventilschaft
i ist mit einem Steuerkolben 5 fest verbunden, durch den das Ventil seine steuernde
Bewegung erhält. Zu diesem Zweck sind bei 6, 7 und 8 Druckölanschlüsse vorgesehen.
Das über Anschluß 6 zu tretende Steueröl wird, in Abhängigkeit beispielsweise vom
Verteiler, abwechselnd mit Drucköl von 7 at in Verbindung gesetzt und wieder entlastet.
Der Anschluß 7 erhält dagegen Drucköl, das ständig, beispielsweise durchVermittlung
eines Druckölakkumulators, unter einem ruhenden Öldruck von etwa 2 bis 3 at steht.
Anschluß 8 steht ebenfalls unter einem ruhenden Öldruck, der jedoch eine Spannung
von etwa 3o at besitzt.
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Die Wirkungsweise der Steuerung ist dabei folgende. Sobald über Anschluß
6 das Druckäl unter einem Druck von 7 at zur Wirkung gebracht wird, wird der Gegendruck
von 2 bis 3 at, der über Anschluß 7 ständig auf die obere Einflußfläche 9 des Steuerringschiebers
io wirkt, dadurch überwunden, daß das im Raum i i unter einen Druck von 7 at gebrachte
Druckmittel über Ausnehmung 12 des Steuerkolbens 5 auf die untere Einflußfläche
13 des Steuerringschiebers io zur Wirkung kommt und hierdurch der Steuerringschieber
eine aufwärts gehende Bewegung ausführt. Hierdurch wird einerseits der über Anschluß
8 und Ausnehmung 14 des Steuerringschiebers io mit dem Raum 15 oberhalb des Steuerkolbens
5 in Verbindung stehende, hohe Öldruck von 3o at abgeriegelt und Raum 15 über Ausnehmung
16 des Steuerringschiebers io mit dem Anschluß 7 in Verbindung gebracht und damit
entlastet. Es kann also nunmehr der im Raum i i herrschende Überdruck von 7 at,
der auf die untere Einflußfläche 17 des Steuerkolbens 5 wirkt, den- Gegendruck von
2 at im Raum 15, der auf die obere Einflußfläche des Steuerkolbens zur Wirkung kommt,
überwinden, so daß der Steuerkolben eine aufwärts gehende Bewegung durchführt und
damit Tellerventil :2 von Ventilsitz i9 abhebt und den Durchgang zwischen dem Ende
3 der Verpuffungskammer und dem Düsenvorraum 4 eröffnet. Der Körper des Tellerventils
tritt dabei vollständig in die Ausnehmung 2o im Maschinenrahmen ein, so daß der
Durchgangsquerschnitt ungedrosselt_ freiliegt.
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Sobald über Anschluß 6 Raum i i " entlastet, also auf etwa o at gebracht
wird, überwiegt der über Anschluß 7 auf die obere Einflußfläche 9 des Steuerringschiebers
io zur Wirkung gebrachte Überdruck von 2 at gegenüber dem auf die untere Einflußfläche
13 wirkenden Druck von etwa o at, so daß Ringschieber io in die gezeichnete
Lage zurückgeht. Hierbei verbindet er über Ausnehmung 14 Raum 15 mit dem hohen Druck
von 30 at über Anschluß 8 und riegelt gleichzeitig Raum 15 vom Einfluß des
Anschlusses 7 ab. Durch Wirkung des hohen Überdruckes geht Kolben 5 beschleunigt
in die gezeichnete Ausgangslage zurück, das Düsenventil schließt sich.
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Erfindungsgemäß dient nun ein Teil des Steueröles zur Kühlung des
Düsentellerventils, indem z. B. das über Anschluß 6 bald entlastete, bald auf etwa
7 at gebrachte Steueröl zunächst durch den. tonnenförmigen Raum 21 geleitet wird,
der den Ventilschaft i umgibt, so daß der Ventilschaft von außen gekühlt und von
dem Wärmezustand des MascIhinengehäuses 31 und damit von dem der über Leitung 3,
4 strömenden Verbrennungsgasen nicht beeinflußt wird. In weiterer Durchführung der-
Erfindung tritt ein Teil des im Raum ii befindlichen Steueröles über Ausnehmung
22 in eine Längsbohrung 23 des Ventilschaftes ein. Durch diese Längsbohrung 23 strömt
ein Teil des Steueröles, kühlt hierbei die Führungswandungen des Ventilschaftes
i und gelangt schließlich zum Boden des Ventiltellerkörpers 2. In dem Ausführungsbeispiel
besteht der Ventiltellerkörper außer dem Hauptteil :2 aus einem besonderen Bodenstück
24, das bei 25 mit dem Hauptkörper verschweißt ist. Vor endgültiger Befestigung
des Bodenstückes 24 mit dein Hauptstück 2 ist die am Rand mit Bohrungen 26 versehene
Zwischenwand 27 eingebaut worden. Bei dem Ausführungsbeispiel wird sie durch eine
membranartige, federnde Platte dargestellt, die in ihrer zentralen Lage durch das
mit der Bodenplatte 24 fest verbundene Rückleitungsrohr 28 für das kühlende Steueröl
gehalten wird. Nachdem das über Längsbohrung 23 zufließende Kühlöl den Raum 29 oberhalb
der Zwischenwand 27 durchströmt hat, tritt es durch die Bohrung 26 in den unteren
Raum 30 zwischen Zwischenplatte 27 und Bodenplatte 24 durch und gelangt in
das Rückleitungsrohr 28, über das es abgeführt wird. Neben dem Ventilschaft erfährt
also der Tellerkörper des Düsenventils eine wirksaure
Durchflußkühlung
durch das Steueröl, ohne daß es des Aufwandes besonderer Kühlöleinrichtungen bedarf.