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Taktmäßig gesteuertes Hubventil Beim Fördern von pulverförmigen Stoffen
in -Behälter, die unter tberdruck oder Unterdruck stehen, oder aus solchen heraus
macht der Abschluß der Behälter dadurch Schwierigkeiten, daß die pulverförmigen
Stoffe sich an den abdichtenden Flächen ansetzen und so einen sicheren Abschluß
verhindern. Bei Schiebern, die für diesen Zweck schon vorgeschlagen wurden, gelangt
der zu fördernde pulverförrnige Stoff zwischen die Gleitflächen, wird dort zusammengepreßt
und führt sehr bald zum Festsetzen des Abschlußorgans. Hubventile lassen sich auch
nicht ohne weiteres verwenden, weil der Staub sich zwischen den Sitzflächen des
Ventils ungleichmäßig ansetzt und einen dichten Abschluß verhindert. Es wurde allerdings
schon vorgeschlagen, die Sitzfläche des Ventils als scharfe Kante auszubilden, um
den Staub seitlich fortzudrücken; ein solches Ventil ist aber im Betrieb sehr empfindlich
und daher nicht immer brauchbar.
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In eingehenden Versuchen wurde gefunden, daß ein Hubventil zum Abschluß
von Druckbehältern für pulverförmige Stoffe der nachstehend beschriebenen Bauart
diese Nachteile in einfacher Weise vermeidet. Die Erfindung besteht darin, daß beim
Abschluß des Ventils eine reibende Bewegung der Sitzflächen gegeneinander bei zunehmendem
Anpressungsdruck erzwungen wird, wodurch entweder der Staub ganz zwischen den Sitzflächen
herausgedrückt wird, so daß diese metallisch aufeinander abdichten, oder, wenn dies
nicht vollständig der Fall sein sollte, eine gleichmäßige Verteilung der verbliebenen
Staubschicht auf den Sitzflächen erfolgt und diese zwischen den Sitzflächen eingepreßte,
brikettierte Schicht die Abdichtung übernimmt.
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Solche Ventile kann man sowohl bei der Förderung von Staubgut unter
einem konstanten oder auch unter periodisch wechselndem Druck anwenden. Im letzteren
Falle sind zwei Ventile dieser Bauart nötig, um den Staub zu fördern; im zweiten
Fall, wenn der Druck zwischen Null und einem Höchstwert periodisch wechselt (z.
B. bei Brennstoffkraftmaschinen), kann die Öffnung des Ventils und damit die Einführung
des pulverförmigen Stoffes während der drucklosen Zeit erfolgen, so daß nur ein
Ventil erforderlich ist.
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Man kannte bisher schon N iederschraubventile, die eine exzentrische
Drehung des Ventilkörpers auf seinem Sitz mit Hilfe der Ventilspindel und somit
ein gelegentliches Nachschleifen des Ventils bei mäßigem Federdruck während des
Betriebes gestatteten und
bei denen der Ventilkörper zum Abschluß
durch die Ventilspindel gegen den Ventilsitz gepreßt werden mußte. Derartige, offensichtlich
für Dampf und Flüssigkeiten konstruierte Ventile sind jedoch nicht für den vorliegenden
Zweck geeignet. Denn auch gut eingeschliffene Ventile schließen oftmals bei Staubförderung
schon nach dem ersten Hub nicht mehr druckfest ab, weil der feste Staub nur stellenweise
zwischen die Sitzflächen geklemmt wird. Diese nachschleifbaren Niederschraubventile
sollen jedoch nur ein gelegentliches Einschleifen der Ventile ermöglichen, während
im vorliegenden Falle durch periodisch erfolgende reibende Bewegung der Sitzflächen
des Ventils ein druckdichter Abschluß vom Druckbehälter für pulverförmige Brennstoffe'erzielt
werden soll.
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Es ist ferner bei Ventilen für Gas= oder Petroleummaschinen bereits
vorgeschlagen worden, dem Ventil, um ein rasches Verschmutzen und dadurch bedingtes
Festsetzen zu vermeiden, eine zusammengesetzte Bewegung in der Weise zu erteilen,
daß zur steuernden axialen Verschiebung eine Drehbe-,vegung tritt.
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Eine steilgewundene, mit dem einen Ende am Ventilgehäuse, mit dem
anderen Ende an der Ventilspindel befestigte Feder wird beim Heben des Ventils aufgewunden,
teilt die darnit verbundene Verdrehung der Ventilspindel mit und sucht beim Senken
des Ventils dieses in seine ursprüngliche Lage zurückzudrehen, so daß sich in Verbindung
mit der axialen Senkbewegung eine zusammengesetzte Einschleifbewegung ergibt. Bei
diesem bekannten Ventil ist jedoch die Drehbewegung im Augenblick des Aufsitzens
schon nahezu ganz wieder verschwunden, weil eben die Feder ihre ursprüngliche Gestalt
wieder angenommen hat und demzufolge fast nur einen reinen Axialdruck ausübt. Die
Einschleifwirkung des bekannten Ventils genügt deshalb nicht für pule eiförmige
Brennstoffe, die einer Schließbewegung in axialer Richtung und einer Drehbewegung
in Richtung des Umfanges der Dichtungsflächen einen wesentlich größeren Widerstand
entgegensetzen als die mehr oder weniger flüssigen Bestandteile, die sich beim Betrieb
mit gasförmigen oder flüssigere Brennstoffen an. den Sitzflächen bilden. Es muß
deshalb bei pulverförmigen Brennstoffen sowohl die Axial- als auch die Drehbewegung
mit größerem Nachdruck durchgeführt werden, was nach der Erfindung durch die besondere
Ausbildung der zwischen Ventil und Steuerantrieb befindlichen Zwischenglieder erreicht
wird.
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Die Wirkungsweise des neuen Ventils sei an Hand beiliegender schematischer
Skizzen erläutert, die als Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Zuführung von
pule erförmigern Brennstoff in eine Brennkraftmaschine darstellen.
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Abb. i stellt einen Axialschnitt durch die Anordnung dar. Der Brennstaub
soll aus dem Vorratsbehälter A in den Verbrennungsraum B durch die Vorkammer C gefördert
werden. Zu dem Zweck wird die Spindel i zurückgezogen, indem die Hülse 2 an dein
Bolzen 3 nach rechts um die Strecke b geschoben wird. In Abb. i ist die Hülse 2
in der äußersten linken Stellung gezeichnet. In dieser Stellung ist die Feder 4.,
abweichend von der üblichen Ventilfeder, am stärksten gespannt; sie übt jetzt den
größten Druck auf die Sitzflächen 6 durch den auf der Spindel i befestigten Bund
5 aus. Wird die Hülse 2 nach rechts verschoben, so läßt zunächst die Federspannung
nach; die Sitzflächen 6 bleiben jedoch noch unter dem Druck der Feder aufeinander,
bis die Hülse :2 an der durch einen Regler mittels Schraubengewinde ; axial verstellbaren
Hülse 8 anschlägt. Von da an wird die Spannung der Feder zwischen dem Bund 5 und
der Hülse 8 durch die Spindel i aufgenommen, und bei der weiteren Bewegung der Hülse
:2 nach rechts wird die Spindel i nach rechts mitgenommen, so daß in den von der
linken Stirnseite der Spindel i freigegebenen Raums (in Abb. II) Brennstoffstaub
aus dem Vorratsbehälter A nachfallen kann. Der Staub wird -durch die Bewegung der
Spindel nach links in die Vorkammer C geschoben, aus der er mittels Druckluft durch
die Leitung io in den Verbrennungsraum geblasen werden kann. Bei der Bewegung der
Hülse 2 nach links wird die Spindel i infolge der Vorspannung der Feder q. mitgenommen,
bis die Sitzflächen 6 sich berühren. Bei Fortsetzung dieser Bewegung werden die
Sitzflächen 6 durch die steigende Federspannung immer mehr aufeinandergepreßt. Gleichzeitig
wird die Spindel i und damit auch die eine der Sitzflächen 6 durch die Rolle i i,
die an der Hülse 2 befestigt ist und in der Kurvenbahn 12 läuft, zwangsläufig (unter
Formschluß) verdreht; der Staub, der sich beim Schließen des Ventils zwischen den
Sitzflächen 6 befindet, wird entweder gleichmäßig zwischen ihnen verteilt oder ganz
herausgedrückt und das Ventil auf diese Weise gut abgedichtet. Die Kurvenbahn 12
ist so gearbeitet, daß eine genügende Drehung der Spindel i und Sitzflächen 6 erreicht
wird, um den Staub gut zwischen den Sitzflächen zu verteilen oder ganz herauszudrücken.
Durch Verstellung der Hülse 8 kann der Zwischenraum a zwischen den Hülsen :2 und
8 geändert werden und damit auch, wenn der Hub h der Hülse 2 unverändert bleibt,
der Hub b-a. der Hülse 8 und der Spindel i. Diese D'1aßnahine
ermöglicht
eine bequeme und sichere Regelung des Hubes des Ventils und damit der Fördermenge
und erhöht dadurch die Anwendbarkeit des Ventils gegenüber einem nicht verstellbaren
auf ein Vielfaches.
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Die hier beschriebene Anordnung der Feder q. hat den Vorteil, daß
die größte sich verstärkende Federkraft während der Scblußzeit des Ventils wirksam
ist, während in der Zeit, wo das Ventil offen ist, die Federkraft von der Spindel
i aufgenommen wird, also nicht von den treibenden Steuerteilen überwunden zu werden
braucht. Außerdem ist durch die hier gezeigte Anordnung die -Iögliclikeit einer
einfachen Regelung gegeben.
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In der Ruhelage muß das Ventil elastisch auf seinen Sitz gedrückt
werden. Es ist jedoch erwünscht, die gesamte Steuerung beim Z'entilhub zu entlasten;
beim Abschluß soll die reibende Bewegung unter allmählich sich steigerndem Druck
erfolgen, um die zwischen die Dichtflächen geratenen Pulverteilchen erst unter leichtem
Druck zu verdrängen (geringe Abnutzung!) und die zurückgebliebenen Reste unter hohem
Druck vollends zu feineren Teilchen zu zerreiben und über den Umfang der Dichtungsflächen
vollständig zu verteilen (Verhinderung des Brikettierens!).
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Die in den Abb. I und II angegebene Ausbildung der Sitzflächen als
ebene Flächen wird im allgemeinen ausreichen. Falls man Wert darauf legt, das Herausdrücken
des Staubes zwischen den Sitzflächen zu verhindern, kann man den Sitz etwa nach
Abb. III und IV ausbilden. Wenn man auf größeren Flächendruck an den Sitzflächen
Wert legt, kann man diese auch konisch ausbilden.
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Man kann das Ventil auch so ausbilden, daß es durch den Überdruck
im Druckraum auf seinen Sitz gepreßt wird.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel eignet sich für den Fall, daß
der Überdruck in dem Raum, in den das Staubgut gefördert werden soll, zwischen Null
und einem Höchstwert periodisch schwankt. Wenn gegen einen gleichbleibenden Druck
Staubgut gefördert ,verden soll, verwendet man zwei solcher Ventile hintereinandergeschaltet,
so daß man den Staub gegen den höheren Druck durchschleusen kann.
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Die Abnutzung der Sitzflächen ist bei weichem Staubgut gering, cla
die Bewegung der aufeinander gleitenden Teile nur klein ist; außerdem ist sie auch
nicht von Bedeutung, da die reibenden Flächen sich gegenseitig passend abschleifen.
Zweckmäßig wird man für die reibenden Teile des Ventils hartes Material nehmen.
Sollte der Verschleiß jedoch für eine harte Staubsorte zu groß sein, so kann inan
die Spindel leicht nachstellbar einrichten, etwa dadurch, daß man sie z. B. in der
Gegend von Bund 5 teilt und mit einem Schraubengewinde wieder zusammensetzt, wodurch
die Spindel durch Verdrehung verkürzt oder verlängert werden kann.
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Die Drehbewegung der Sitzflächen gegeneinander kann natürlich anstatt
durch die Rolle i i und die Kur v enbalin z?, wie im Ausführungsbeispiel angegeben,
auch durch einen besonderen Antrieb erfolgen; doch hat die oben gezeigte Anordnung
den Vorteil, daß das Ventil für die Hubbewegung und für die Drehbewegung nur einen
Antrieb braucht.