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Entlastetes Doppelsitzventil Bei den bekannten Ausführungen der Regel-
oder Steuerventile als Doppelsitzventil lassen sich kleine Unterschiede zwischen
den beiden Tellerflächen nicht vermeiden. Insbesondere bei hohen Dampfdrücken werden
hierdurch schon so große Gegenkräfte hervorgerufen, daß eine unmittelbare Steuerung
des Regelventils durch Fliehkraftregler unmöglich wird.
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Auch eine Entlastung durch Anordnung einer der Ventilspindel entsprechenden,
nach der entgegengesetzten Seite aus dem Ventilgehäuse hinausgeführten Stange genügt
nicht zur Erzielung eines vollkommenen Kräfteausgleichs, der besonders stärk gestört
ist, wenn das Ventil bei zu hoher Drehzahl den Dampf zwischen .der Zuström- und
der Düsenkammer stark drosseln muß. In diesem Falle sind die Druckunterschiede zwischen
den beiden Kammern so erheblich, daß sie, mit dem Unterschied der Ventilkegelflächen
multipliziert, große Verstellkräfte hervorrufen, welche den unmittelbar am Ventil
angreifenden Fliehkraftregler spielend hin und her werfen. Das Ventil schlägt oder
schnarrt.
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Die notwendige Einstellkraft läßt sich zwar durch Einschaltung einer
Hilfssteuerkraft, z. B. eine Ölsteuerung, schaffen, doch ist diese Ausführung, insbesondere
für kleine Maschinen, zu umständlich und teuer. Ein in allen Stellungen völlig entlastetes
Regelventil ist somit namentlich für die Verwendbarkeit kleiner Maschinen, insbesondere
Dampfturbinen, die mit hohen Dampfdrücken arbeiten, von ,ausschlaggebender Bedeutung,
da der Verwendungsbereich solcher Maschinen dadurch .außerordentlich :erweitert
wird.
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Die Aufgabe, das Steuerventil in allen, insbesondere in Drosselstellungen
so vollkommen zu entlasten, daß der Fliehkraftregler @es feinfühlig einstellen kann,
läßt sich erfindungsgemäß in erster Linie dadurch lösen, daß das Ventil mit einem
Kolben verbunden ist, dessen Zylinderraum mit dem Druckraum vor und hinter dem Ventilsitz
unter Einfügung einer Drosselvorrichtung verbunden ist. Hierdurch
.entsteht
eine das Ventil @entlastende, Zusatzkraft, die sich proportional mit der Kraftgröße
ändert, welche den Kräfteausgleich des Doppelsitzventils, insbesondere in Drosselstellungen,
stört: Zweckmäßig ist der Ventilkörper oder die Ventilspindel selbst, und zwar am
besten auf der bei scharfer Drosselung stärker belasteten Seite als Kolben ausgebildet
und in oder durch einen Druck-bzw: Unterdruckraum hinein- oder hindurchgeführt,
wobei eine Verbindung mit dem Druckdampfraum bzw. der Düsenkammer hergestellt ist.
Um die EntlastungsvoTrichtun:g jeder Ausführung bequem .anzupassen, ist die Drosselung
einstellbar ausgebildet.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist als Beispiel in der
Zeichnung, und zwar im Längsschnitt durch das Ventil veranschaulicht. Hierbei ist
,angenommen, d,aß der Dampf bei i zuströmt, während der Raum 2 die Düsenkammer bildet.
Der zwischen diesen beiden Räumen angeordnete Ventilkörper 8 ist in üblicher Weise
als Doppelventilsitz 8', 8" ausgebildet. Der Ventilkörper endet in starken zylindrischen
Ansätzen 9, i o, die zur Führung dienen, und in die beiderseits des Ventilkörpers
Spindeln i i und 12 mit gleichen Durchmessern eingesetzt sind, welche durch Stopfbuchsen
13, 14 hindurchgeführt sind. Hierdurch ist das Ventil insgesamt, wenn weit geöffnet,
,ausreichend entlastet, um einen Fliehkraftregler bei 15 unmittelbar anschließen
zu können; denn bei solcher weiten Ventileröffnung sind die Drücke in den Räumen
i und 2 gleich.
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In dem dargestellten Beispiel ist nun gemäß der Erfindung in dem Decken
16 eine Kammer 3 vorgesehen, in die der bei 17 geführte zylindrische
Ansatz 9 des Ventilkegels 8' hineinragt. Diese Kammer 3 ist einerseits durch einen
im Ventilkörper 8 angeordneten Kanal 4 mit dem Zudampfraum i und andererseits durch
einen Kanals mit dem Düsenraum 2 verbunden. In seinem dieser Kanäle, zweckmäßig
im Kanals, liegt bei 6 eine Drosselstelle.
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Im Betrieb füllt sich auch die Kammer 3 mit Dampf, und zwar herrscht
bei weit geöffnetem Regelventil überall der gleiche Druck. Die auf das Ventil wirkenden
Kräfte heben sich gegenseitig ,auf, so daß @es unmittelbar durch den Regler gesteuert
werden kann Steigt nun die Drehzahl der Maschine übermäßig, so sucht der Regler
das Ventil zu schließen. Hierdurch wird der bei i eintretende Dampf beim Durchströmen
der verengten Sitzöffnungen gedrosselt, so daß nun ein Druckunterschied zwischen
den Räumen i und 2 auftritt. Dabei bleibt aber der Zudampf durch den Kanal 4 des
Ventilkörpers mit dem Druckraum 3 stets in Verbindung, und da sein Abfluß durch
die Drosselstelle 6 gehemmt ist, herrscht in der Kammer 3 ein Druck, der höher ist
als der gedrosselte 'Druck im Düsenraum 2. Dieser Druck wirkt auf die Kolbenfläche
des Ansatzes 9 in der Schließrichtung und damit wirkt diese Kolbenkraft der den
Druckausgleich störenden Kraft entgegen, die um so stärker wird; je mehr sich das
Ventil seiner Sitzfläche nähert. Bei geeigneter Abmessung der Drosselstelle 6 bleibt
das Ventil insgesamt bei jeder Stellung völlig entlastet; die Wirksamkeit des Dampfdruckes
im Raum 3 ,ändert sich durchaus im gleichen Verhältnis, wie sieh der Unterschied
der Dampfdrucke im Zudampfraum i und Düsenraum 2 ändert.
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Um das neue Steuerventil allen Anforderungen und Anwendungsfällen
leicht anpassen und beispielsweise auch den Einfluß berücksichtigen zu können, den
das Spiel der Ventilführung zwischen den Teilen 9 und 5 bzw. den entsprechenden
Teilen auf der Gegenseite des Ventils für den Druckausgleich hat, empfiehlt es sich,
die Drosselstelle bei 6 z. B. mittels einer Stiftschraube 7 feinfühlig einst@ellbar
zu machen. Hierdurch läßt sich der Gegendruck in der Kammer 3 bequem einregeln und
.so die Entlastung des Ventils in allen Fällen und für alle Verhältnisse leicht
.erreichen.
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Wird aus baulichen Gründen der Dampfzutritt an den Raum 2 angeschlossen,
so daß der Raum i mit der Düsenkammer in Verbindung steht, also die Strömungsrichtung
des Dampfes sich umkehrt, so kehrt sich damit auch die Wirkung der Kammer 3 derart
um, daß nun auch der Ventilkörper insgesamt in jeder Lage, insbesondere auch in
Drosselstellungen, entlastet ist. Die Kammer 3 wirkt in diesem Falle als Zug- oder
Vakuumkamm,er, da der durch die Verbindung bei 5 und durch die Drosselstelle 6 beschränkt
zuströmende Zudampf aus dem Raum 2 durch die Bohrung q. im Ventilkegel zum Düsenraum
i entweichen kann. In der Kammer 3 stellt .sich also ein niedrigerer Druck ein als
im Zuströmraum 2, denn der bei 5, 6 zuströmende Zudampf kann durch den Kanal 4 sogleich
in den Düsenraum i entweichen. Es entsteht somit in der Kammer 3 ein Minderdruc*,
durch den die Kraft ausgeglichen wird, welche in der Drosselstellung des Ventils
der Stehkraft des Reglers entgegenwirkt.
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Die beschriebene Ausführungsform läßt sich in verschiedener Hinsicht
im Rahmen der Erfindung ,ändern. So kann beispielsweise die Kammer 3 anstatt auf
der Seite der zum Regleranschluß bei 15 führenden Spindel auf der entgegengesetzten
Seite angeordnet sein, und zwar entweder unmittelbar unter Benutzung des zylindrischen
Ansatzes
i o oder eines besonderen hier vorgesehenen Ausgleichkolbens.
Ebenso kann beispielsweise der am Ventilkörper 8 angeordnete, die Kammer 3 mit dem
Raum i verbindende Kanal 4 an geeigneter Stelle in der Wandung des Ventilgehäuses
,angebracht sein. Diese Verbindung kann statt dessen auch außerhalb des Ventilgehäuses
geführt werden. Beispielsweise kann sich unter Fortfall der Schraube bei 18 eine
zum Zudampfraum i führende Leitung anschließen, die .an einer geeigneten Stelle
ein fein regelbares Ventil enthält, welches der Drosselstelle 6 entspricht. Der
Kanal s ist dann zweckmäßig durch einen .engen Kanal ersetzt, der die Kammer 3 unmittelbar
mit dem Raum 2 verbindet.