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Gesteuertes Füllventil zum Abmessen und Einlassen veränderlicher Brennstoffmengen
für Brennkraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich
auf im Gleichtakt gesteuerte Füllventile zum Abmessen und Einlassen veränderlicher
Brennstoffmengen für Brennkraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe und besteht
in erster Linie in einer besonderen Ausbildung einer schneidenartigen Dichtungsfläche
an dem beweglichen Ventilkörper. (oder Ventilsitz) und der zu-7ehörigen Gegenfläche
am Ventilsitz (oder Ventilkörper) in der Weise, daß bei der Schließbewegung des
Ventils die Brennstoffteile, die sich an der Dichtungsstelle mit Linienberührung
festsetzen könnten, durch die scharfe Schneide im Verein mit der Ventilschließkraft
zertrümmert und seitlich herausgedrückt werden.
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Auf anderen Gebieten der Technik ist die Verwendung schneidenartiger
Dichtungskanten in Verbindung mit Gegenflächen bereits bekannt. So sind z. B. bei
Getreidewaagen gesteuerte Ventile mit schneidenartigen Kanten bekannt, die den Zweck
haben, das leicht teilbare Gut (die Getreidekörner) abzumessen und am Ende des Meßvorganges
den weiteren Zufluß des Gutes schnell abzuschneiden.
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Bei Staubfeuerungen und deren Deschickungsvorrichtungen, bei Auslaufverschlüssen
für Silos, Behälter der mannigfachsten Art und Lagerräume, bei Aufschüttvorrichtungen
für Müllereimaschinen sind auch scharfe Kanten an den Ventilen oder Schiebern und
ebene oder kegelige Gegenflächen vorgesehen.
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Weiterhin sind scharfkantige, von Hand zu bedienende Absperrventile
und selbsttätige Ventile für den Durchfluß mehr oder weniger zäher Flüssigkeiten
bekannt geworden, bei denen die scharfen Kanten zum Erzielen eines dichten Abschlusses
dienen. Endlich sind auch im Gleichtakt gesteuerte Einspritzventile für flüssige
Brennstoffe mit scharfen Kanten an der feuerberührten Brennstoffdüse und ebner Sitzfläche
am Ventilteller bekannt geworden.
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auf dem Gebiet derjenigen Brennkraftmaschinen, denen pulverförmige
Brennstoffe, insbesondere Kohlenpulver, als Betriebsstoff zugeführt wird, war es
bisher üblich, Ventile mit Flächenberührung zwischen den beiden Abschlußteilen,
dem Ventilkörper und dem Ventilsitz, zu verwenden, und es hat langer Versuche und
Überlegungen bedurft, bis die Notwendigkeit erkannt wurde, zur Linienberühiling
überzugehen, und bis es gelang, diese unter Linienberührung stehenden Teile an einer
feuerberührten Stelle betriebssicher und dauerhaft auszubilden. Es zeigte sich,
daß die Dichtungsstelle mit Linienberührung in besonderer Weise .ausgebildet werden
muß, nämlich derart, daß die Pulverteile, welche sich beim Ventilschluß an der Dichtungsstelle
festsetzen
könnten, zertrümmert und seitlich herausgedrückt werden. Auf diese Weise wird vermieden,
daß sich größere Körner am Ventilsitz festsetzen und unter dem Einfluß der hohen
Temperatur festbr.ennien können, was die Dichtheit des Ventilsitzes in Frage stellt
und zur Zerstörung des Ventils beiträgt. An diese Gefahr konnte bei den bisher bekannten
Einrichtungen mit Linienberührung nicht gedacht werden, weil überhaupt keine Berührung
des Ventilsitzes durch Feuergase stattfindet oder es sich, soweit die Dichtungsstelle
im Feuer liegt, um den Durchgang von flüssigem Brennstoff handelt, der beim Ventilschluß
ohne weiteres aus dem Ventilsitz verdrängt wird.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen die Abb. i bis q.,
welche senkrechte Schnitte durch verschiedene Ventilgehäuse mit den Ventilen darstellen.
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Die bekannten Einlaßventile mit breitflächigen Dichtflächen nach Abb.
i lassen sich an feuerberührten Beschickungsstellen von Brennpulver-, insbesondere
Kohlenpulvermaschinen, nicht ohne weiteres verwenden. Denn Kohlenpulver besteht
aus einem Gemisch von gröberen, mittelfeinen und. allerfeinsten Teilen. Wenn das
Ventil A nach Abb. i seinem Sitz B beim Schließen bis auf einen Abstand C nahekommt,
der den größten Kohlenstaubteilen D entspricht, so werden diese Teile D, zwischen
den praktisch stets vorhandenen Ventilsitzriefen L° eingelzlemmt:. Die Ventildichtflächen
schließen infolgedessen nicht völlig, so daß die mittleren, F, und die noch kleineren
Teile durch den verbleibenden Spalt noch nachströmen können. Die festgehaltenen
großen Teile La bilden aber einen Widerstand für die nächstkleineren Pulverteile
F. Diese lagern sich vor die groben Teile D und halten auch allmählich die ganz
kleinen Teile zurück, die sich vor ihnen abfiltern. Soweit die Ventilschließkraft
genügend groß ist, werden zwar die gröbsten Pulverteile D- zwischen den Ventilsitzflächen
A und B zermalmt werden. Die Ventilschließkraft reicht aber nicht dazu aus, um während
der kurzen Zeit eines Ventilschlusses die zwischen den breiten Dichtflächen befindlichen
Kohlenpulverteile seitlich herauszudrücken. Es brikettiert also auf den Ventildichtflächen
eine Kohlenpulverschicht auf, die dann infolge der dauernd rasch aufeinanderfolgenden
Ventilschlußschläge zerbröckelt und von dem durchfegenden Kohlenpulverstrom teilweise
abgerissen wird, wodurch zwischen den Sitzflächen wieder Lücken und Undichtheiten
entstehen.
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Es läßt sich ,also mit den gebräuchlichen breitflächigen Einlaßventilen
nur sehr schwer ein einigermaßen dichter Abschluß erzielen. Zum mindesten vergeht
bis zum völligen Abschneiden des durchströmenden Pulverstromes eine verhältnismäßig
lange Zeit, das Ende des Ladevorganges hat also etwas Unbestimmtes an sich. Diese
Nachteile treten besonders dann schädlich in Erscheinung, wenn das gesteuerte Pulverabschlußventil
gleichzeitig zum Abmessen und Regeln der den Verbrauchs- oder Beschickungsstellen
zugeführten Brennpulvermengen dienen soll, weil einmal die Zeit, in der der Ventilschluß
erfolgen muß, bei taktweise gesteuerten Ventilen meistens außerordentlich kurz ist
und weil ferner die Pulvermengen, die bei jedem Ventilhub aus dem Vorrat abgeteilt
werden, an und für sich sehr klein sind, so daß jedes un: beabsichtigte Nachströmen
von Brennpulver zwecks genauer Mengenabmessung vermieden werden muß.
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Gemäß der Erfindung wird ein dauernd vollkommen dichtes Pulverabschlußventil
mit genauer, sich sofort auswirkender Mengenabmessung für pulverförmigen Brennstoff
dadurch geschaffen, daß eine äußerst schmale, möglichst scharfkantige Dichtungsringfläche
H (Abb. a) an dem beweglichen Ventilkörper oder an seinem Sitz ausgebildet ist.
Diese scharfe Kante zertrümmert unter dem Einfluß der Ventilschließkraft beim Auftreffen
auf den kegeligen Ventilsitz alle Pulverteile, die sich beim Schließen des Ventils
noch zwischen den Dichtungsflächen befinden, und drückt sie seitlich hinaus, so
daß sie sich nicht an der Dichtkante und der k egeligen Gegenfläche festsetzen können.
Die Dichtungskante und der Sitz kommen dann schnell zur unmittelbaren Auflage miteinander,
und der Pulverstrom wird im selben Augenblick völlig abgeschnitten. Der beabsichtigte
Erfolg erfordert aber außer der Verwendung der scharfkantigen Dichtungsflächen noch
weitere Maßnahmen.
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Um die schmale oder scharfe Dichtkante H gegen vorzeitige Abnutzung
und übermäßige Abplattung zu schützen, darf der Unterschied der beiden Neigungswinkel
a und (3 am Ventilkegel und ,am Ventilsitz nur gering sein (Abb. z). Die scharfe
KanteH plattet sich zwar stets im Betriebe etwas ab, muß aber immer so schmal bleiben,
daß der SChließfederdruck genügt, alle etwa sich darunter befindlichen Pulverteile
beim Schließen seitlich herauszudrücken oder zu zertrümmern und seitlich herauszudrücken.
Führt man die Neigungswinkel u und (3 so aus, daß ihr Unterschied gering ist, so
wird die Ringkante H von zwei stumpf aneinanderstoßenden Flächen gebildet und nutzt
sich weniger rasch ab, als wenn der Unterschied groß wäre. Würde man z. B. Winkel
a in Abb. größer als go° machen, so würden die die Ringkante bildenden Ventilkanten
spitz aufeinanderstoßen,
wodurch die Kante H gegen Abnutzung und
Breitschlagen empfindlicher würde.
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Auch in folgender Hinsicht sind die NeigUngswinkel ct und ß noch mitbestimmend
für die gute Arbeitsweise des Ventils. Macht man m ät nlich den Winkel 13 (Abb.
2) kleiner als gezeichnet, so wird damit auch sofort der Einlaufwinkel für das Kohlenpulver
klein und spitz. Dann klemmen sich beim Schließen des Ventils im engen Spalt des
Einlaufwinkels Pulverkörner fest, da sie wenig Platz zum Ausweichen haben, das entgegen
der Durchlußbewegung stattfinden muß, und verhindern damit den dichten Ventilschluß.
Dieser Einlaufwinkel muß daher so groß wie möglich gemacht werden, indem 'der Winkel
(3 nur wenig kleiner als der Winkel a ausgeführt wird. Dann bleibt oberhalb der
Dichtkante H ein genügend großer Raum für die beim Ventilschluß beiseite gedrängten
Pulverkörner, die jetzt dem schließenden Ventil gut und rasch ausweichen können,
so daß die Dichtkante H schnell mit dem Sitz in unmittelbar abdichtende Berührung
kommt. Der Auslaufwinkel kann ohne Schaden klein gehalten werden, da sich der Spalt
von der Schließkante H nach unten zu in Richtung der Durchströmung erweitert, so
daß jedes Korn, das beim Schließen des Ventils noch durch das Ventil hindurchgeht
oder nach unten weggedrückt wird, auf alle Fälle Weiterströmen kann, wenn es die
abschneidende Kante hinter sich hat.
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Die messerartige Schneide H schneidet also beim Schließen des Ventils
den in den Düsenraum i eindringenden Pulverstrom rasch und genau ab, ohne das lockere
Pulver zwischen den Ventilsitzflächen zu brikettieren. Die scharfen Kanten H werden
sich zwar im Betriebe etwas abplatten, bleiben aber so schmal, daß der durch die
Ventilschlußfeder erzeugte hohe spezifische Flächendruck genügt, uni etwa zwischen
den Dichtflächen hängengebliebene Pulverteile während der kurzen Zeit eines Ventilschlusses
seitlich wegzudrücken. Die beiden Dichtflächen des Ventils liegen also stets beim
Ventilschluß unmittelbar aufeinander und gewährleisten eine dauernd vollkommene
Abdichtung.
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Die Zeichnung zeigt in Abb.3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele von
gesteuerten Einlaßventilen für Kohlenpulverhrennkraftmaschinen, mit denen die Schleifwirkung
des Pulverstromes bekämpft werden soll. Das Ventil selbst ist in bekannter Art als
Doppelventil g, 1t ausgebildet. In beiden Abbildungen ist in der linken Hälfte die
Schlußstellung und in der rechten die öffnungslage für den größten Durchgang dargestellt.
In den Düsenraum oder die Vorkammer i wird beim Öffnen der Ventile g und lt
z. B. mittels der Schleuderschnecken jKohlenpulver aus dem Schneckengeliiiuse
h eingeschleudert. Die beiden Ventile g und lt werden in gesetzmäßiger Abhängigkeit
voneinander durch nicht gezeichnete Ventilhebel gesteuert und durch Ventilfedern
geschlossen gehalten. Sie stehen unter Einwirkung des Maschinenreglers und lassen
je nach ihrer Öffnungsweite oder Öffnungsdauer bei jedem Ventilhub eine veränderliche
Brennpulvermenge in den Düsenraum i eintreten.
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In Abb. 3 öffnet sich das Ventil"- nach außen, in Abb. 4 nach innen
zum Düsenraum i. Die Kegelflächen Z des Sitzes bei Abb. 3 oder die Kegelfläche rt
des Ventils bei Abb. q., welche der scharfen Abschlußkante H gegenüberliegen, bilden
bei der nur in einer Richtung erfolgenden Strömung durch das Ventil auch, eine Leitfläche
für den eingeschnürten und wieder. freigegebenen Pulverstrom, welche die schleifenden
Stöße dieses Stromes an dem Ventilsitz aufnimmt und über die scharfe Abschlußkante
H und die sie tragende Zylinderfläche um so viel hinausragt, daß ihr inneres Ende,
an der der Pulverstrom in die Achsenrichtung zum Düsenraum umgelenkt wird und dabei
eine zweite Schleifwirkung ausübt, weit genug von dem Ort der ersten Schleifwirkung
entfernt ist. Der kegelförmige Gegensitz der scharfen KanteH dient zugleich auch
zur Führung des Ventils beim Schließen und zum Ausrichten, so daß keine besonderen
Führungsrippen zwischen Ventil und Sitz .angeordnet zu sein brauchen, die für den
freien Durchgang des Kohlenpulvers-nur hinderlich sein würden.