-
Hydraulische Steuerung eines Regelventils Die Erfindung betrifft die
hydraulische Steuerung eines Regelventils, bei der durch einen sog. aktiven Kolben
die Bewegungen eines mit dem Regelventil von Dampfmaschinen, Gasmaschinen, Verdichtern
o. dgl. verbundenen passiven Kolbens in einer bestimmten vorgeschriebenen Weise
beeinflußt werden, so daß die erforderlichen Eröffnungs-und Ab,schlußpunkte für
das Regelventil erzielt werden. Derartige Steuerungen sind bekannt: doch wird die
gestellte Aufgabe durch die vorliegende Erfindung in einfacher, genauerer und wirtschaftlicherer
Weise gelöst.
-
Zur Erläuterung ist nachstehend eine bekannte Ausführung mit Bezug
auf die Fig. i der Zeichnung beschrieben. i ist beispielsweise das Einlaßventil
einer Dampfmaschine. Über dem Einlaßventil ist ein Kolben 2 in einem Zylinder 3
angeordnet. Wird unter den Kolben Druckflüssigkeit geleitet, so öffnet sich das
Ventil i gegen die Belastung durch die Feder.. Wird die Druckflüssigkeit .herausgelassen,
so schließt die Feder das Ventil. Der aktive Kolben 5 bewegt sich in einem Zylinder
6, der an irgendeiner Stelle neben der Dampfmaschine aufgestellt ist, so daß der
aktive Kolben 5 von der Kurbelwelle aus mit gleicher Drehzahl wie die Dampfmaschine
angetrieben -,verden kann. Neben dem Zylinder befindet sich ein Flüssigkeitsbehälter
7, von dem aus durch die Öffnung 8 und auch durch das Saugventil 9 Flüssigkeit unter
den Kolben 5 gelangen kann. Der Kolben ist in Fig. i in höchster Stellung gezeichnet.
Die Öffnung 8 ist daher etwas geöffnet. Sobald der Kolben heruntergeht, strömt etwas
Flüssigkeit aus dem Zylinder unter dem Kolben 5 nagh dem Behälter 7 zurück. Ist
jedoch die Öffnung 8 ganz abgeschlossen, so befindet sich die Flüssigkeit unterhalb
des aktiven Kolbens 5, unterhalb des passiven Kolbens :2 und innerhalb der Verbindungsleitung
io in einem vollständig eingeschlossenen Raum, da das Saugventil 9, das gegebenenfalls
noch eine kleine Federbelastung hat, geschlossen ist. Der passive Kolben :2 wird
daher, wenn' die Kolben genügend dicht und die Leitungen und die Zylinder stark
genug sind, mit beliebig großer Kraft nach oben gedrückt.
-
Es ist nun aber erforderlich, daß der Zylinderraum des aktiven Kolbens
wesentlich größer als der des passiven Kolbens ist, damit die Eröffnung des Einlaßventils
i schnell genug vor sich geht. Diese Verhältnisse sind auch in dem Schaubild Fig.2
zu erkennen. Der Kreis bedeutet den Weg der Kurbel, die den aktiven Kolben antreibt.
Bei i i liegt der obere Totpunkt der Kurbel entsprechend der in Fig. i gezeichneten
Stellung des Kolbens 5. Bei 12 ist der Kanal 8 ganz abgeschlossen. Bei 13 ist das
vom aktiven Kolben verdrängte Flüssigkeitsvolumen so groß, daß das Einlaßv entil
i voll eröffnet ist. Ohne weitere Vorkehrungen würde sich der passive Kolben noch
weiter bewegen, bis der aktive Kolben den unteren Totpunkt 1q. erreicht hat. Daher
befindet sich an dem Zylinder 3 des passiven Kolbens eine Auslaßöffnung 15, aus
der die
vom aktiven Kolben geförderte Flüssigkeit austritt, sobald
die untere Kante des Kolbens .2 die Auslaßöffnung 15 freigegeben hat. Da
das Einlaßventil jedoch nicht während der ganzen-Abwärtsbewegung des aktiven Kolbens
ge= öffnet sein soll, ist an der Leitung io noch. eine Abzweigleitung 16 angebracht,
die durch den aktiven Kolben in den oberen Stellungen verschlossen ist, so daß eine
Störung der vorstehend beschriebenen Bewegungen nicht eintreten kann. Im Punkt 17
(Fig. 2) wird die Auslaßöffnung der Leitung 16 durch die obere Kante des aktivenKolbens
freigegeben. Hierauf erfolgt sofort die Schließbewegung des passiven Kolbens, obwohl
der aktive Kolben sich noch weiter nach unten bewegt; denn die Flüssigkeit unterhalb
des passiven Kolbens kann durch die Leitung io und durch die Abzweigleitung 16 oberhalb
des aktiven Kolbens in den Flüssigkeitssammelbehälter 7 zurücktreten. Beim Hochgehen
des aktiven Kolbens öffnet sich das Saugventil 9, so daß Flüssigkeit aus
dem Behälter in den Zylinder eintreten kann. Die Dauer der Eröffnung des Einlaßventils
hängt von der Lage der Leitung 16 ab.
-
In Fig. 3 sind die auf den aktiven Kolben wirkenden Flüssigkeitskräfte
dargestellt. Von der senkrechten Linie 18 aus sind die Kräfte waagerecht nach rechts
aufgetragen. Von i i bis 12 ist der Flüssigkeitsdruck Null, da der Zylinderraum
unter dem Kolben noch mit demFlüssigkeitssammelbehälter verbunden ist. Bei 12 springt
der Flüssigkeitsdruck fastplötzlich auf einen sehr hohen Wert, der noch größer ist
als der durch die Belastungsfeder 4 bedingte, da die Massen des Einlaßventils und
des passiven Kolbens beschleunigt werden müssen. Daher fällt der Druck bis zur Erreichung
des höchsten Hubes bei 13 wieder etwas ab. Von 13 bis 17 entspricht der Druck
dem durch die Belastungsfeder 4 bedingten, vermehrt um die Widerstände in der Leitung
io und 15. Bei 17 sinkt die Kraft fast plötzlich infolge Eröffnung der Leitung 16
auf den Wert Null herab.
-
In Fig. 4 ist die Erfindung an einem Beispiel erläutert. Der aktive
Kolben mit Zylinder, Flüssigkeitssammelbehälter, Saugventil sowie der passive Kolben
sind ebenso wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Die Verbindungsleitung i9 zwischen
den beiden Zylinderräumen ist jedoch nicht am unteren Ende des Zylinders 6 (Fig.
4) angebracht, sondern so, daß beim Abwärtsgehen des aktivenKolbens der passiveKolben
seinenvollen Hub erreicht hat, wenn die Einmündung der Leitung i9 in den Zylinder
vom aktiven Kolben gerade vollständig abgedeckt ist. Bei einer weiteren Bewegung
des aktiven Kolbens nach unten befindet sich unterhalb des passiven Kolbens also
ein vollständig eingeschlossenes Flüssigkeitsvolumen, so daß das Regelorgan in geöffneter
Stellung festgebremst ist. Der aktive Kolben ist so ausgebildet, daß die Flüssigkeit
bei weit ererAbwärtsbewegung des Kälbens durch die Öffnungen 2o in den Ring-;r"m
21 und von da aus durch die Öffnung 8 nach dem Flüssigkeitssammelbehälter übertreten
kann. Hierzu ist nur erforderlich, daß der Abstand der unteren Kante der Eintrittsöffnung
i9 bis zur oberen Kante der Auslaßöffnung 8 gleich der Höhe des aktiven Kolbens
von 22 bis 23 ist. Dann wird in dem Augenblick, wo die Leitung i9 abgeschlossen
wird, der Auslaß nach 8 über 2o und 2i freigegeben. Vorher, das heißt in höheren
Stellungen des aktiven Kolbens, ist der Raum 21 mit dem Verbindungskanal 20 vollkommen
abgeschlossen, so daß ein zwangsläufiges Aufdrücken des passiven Kolbens gewährleistet
ist. Beim weiteren Heruntergehen des aktiven Kolbens strömt nun die Flüssigkeit
aus dein unteren Teil ;des Zylinders 6 nachdem Flüssigkeitssammelbehälter so, lange,
bis, die Kante 22 die Leitung i9 freigibt. Nunmehr wird der passive Kolben mit demRegelorgan
durch dieFeder4 nach unten gedrückt, da die unterhalb des passiven Kolbens befindliche
Flüssigkeit oberhalb der Kante 22 durch den Raum 21 und durch die Öffnung 8 abströmen
kann. Das Schaubild in Fig.2 bleibt bei der richtigen Wahl der Entfernungen das
gleiche. Es ändern sich aber die Kraftwirkungen, und darin besteht der wesentliche
Unterschied und der Fortschritt gegenüber bekannten Ausführungen. Der Anhub des
passiven Kolbens erfolgt mit genau den gleichen Kraftwirkungen, wie sie in Fig.
3 dargestellt sind. Im Punkt 13 wird aber keine Druckflüssigkeit mehr unter den
passiven Kolben gefördert; denn der Zylinderraum unterhalb dieses Kolbens ist abgeriegelt,
und der Zylinderraum unter dem aktiven Kolben wird bei 13 mit dem Auslaß 8 verbunden.
Daher sinkt die Kraft sofort auf Null herab, was in der Fig. 3 durch die punktierte
Linie 24 angedeutet ist. Es wird also wesentlich anArbeit zurBewegung desRegelorgans
gespart, was in jedem Fall einen Vorteil bedeutet, da es sich in vielen Fällen um
sehr hohe Drücke handelt: Außerdem ist aber auch die Erwärmung der Druckflüssigkeit
sehr viel ;geringer, die sich bei solchen Steuerungen oft sehr störend bemerkbar
macht. Die Abflußleitung 15 in Fig. i, die zeitweise die volle vom aktiven Kolben
geförderte Flüssigkeitsmenge ableiten muß, fehlt bei der Ausführung gemäß derErfindung.
Gegebenenfalls ist eine kleine Leitung zur Ableitung von Undichtigkeiten erforderlich.
-
Vorstehend ist die Einrichtung derSteuerung für eine unveränderliche
Eröffnungszeit, wie sie zum Beispiel beim Einlaß des Niederdruckzylinders
von
bampfmaschinen vorkommt, beschrieben. Es bietet keine Schwierigkeit, die Eröffnungszeit
zu verlängern oder zu verkürzen, dadurch, daß die obere Steuerkante des Kanals ig
verlegt wird, oder dadurch, daß ein gesonderter gesteuerter Hilfsauslaß angeordnet
wird. In letzterem Fall wird dann der Steuerapparat für die größte vorkommende Füllung
ausgeführt, so daß sich ake Eröffnungszeiten bis herunter auf Null durch Öffnen
des Hilfsauslasses erreichen lassen.