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Steuerung rhythmisch zu betätigender Ventile, insbesondere der Einlaßventile
von verpuffungskammern, vorzugsweise von Brennkraftturbinen Steuerungen rhythmisch
zu bewegender Ventile, insbesondere der Düsenventile von Verpuffungskammern, vorzugsweise
für Brennkraftturbinen, mittels eines gespannten Mittels, das auf eine kleinere
Einflußfläche des Ventils stetig, auf eine größere Einflußfläche periodisch zur
Wirkung kommt, sind bereits vorgeschlagen worden, um das gespannte Mittel mit einem
einheitlichen Druck erzeugen und verwenden zu können. Dadurch konnte die Vielheit
von Druckerzeugern, Drosselvorrichtungen, Steuerungsteilen, Einflußflächen usw.,
die vorher erforderlich waren, erheblich vermindert und der Aufbau der Ventile außerordentlich
vereinfacht werden.
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In dem Bestreben, den Druck des gespannten Mittels nicht wesentlich
über die früher angewandten und bewährten Drücke zu steigern, war man dabei zur
Erzeugung der erforderlichen Steuerkräfte gezwungen; bestimmte Mindestgrößen an
Einflußflächen zu verwirklichen. Das gelang ohne Schwierigkeiten durch Anwendung
von Kolbenventilen, die zudem den Vorteil einer vollständigen Druckentlastung des
kolbenförmigen Ventilkörpers hatten.
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Derartige Ventile bedingen aber einen verhältnismäßig sperrigen Aufbau,
zu dessen Unterbringung die erforderlichen Räume nicht stets zur Verfügung stehen.
Beispielsweise müssen die Betriebsmitteleinlaßventile einer Verpuffungskammer unter
allen Umständen auf dem Umfang der Verpuffungskammer angeordnet werden. Dieser Umfang
ist dadurch, daß das Einlaßende der Verpuffungskammer zur Erzielung günstiger Strömungs-
und Auffüllvorgänge konisch gestaltet ist, gegenüber dem Umfang der Verpuffungskaminer
im
mittleren Teil bereits stark beschränkt, so daß die Unterbringung der Ventile auf
einem vorbestirriinten, nicht abänder-, baren Rauin erfolgen nitiß. Die so bedingte
P.ütttnbeschrünkun@r lädt die Anwendung von Kolbenventilen nicht zu.
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Andererseits führt die Anordnung voh Tellerventilen dazu. daß die
unterbringbaren Einflußflächen verhältnisin :ißig geringfügig werden, womit :ich
die Notwendigkeit zur Verwendung erheblich höher gespannter Steuermittel ergibt.
Die mit der Druckerhöhung des geahannten Steuermittels verbundenen Schwierigkeiten
undVerwicklungen sind jedoch derart erheblich. daß sie ebenfalls nicht ohne weiteres
in Kauf benommen werden können. Abgesehen davon, daß zur Erzeugung der erforderlichen
Drücke erheblich größere Leistungen aufzuwenden sind, würde der Verteiler, der das
gespannte Mittel auf die zahlreichen, beim Betriebe mehrkammeriger Brennkraftturbinen
vorzusehenden Ventile rhythmisch, aber zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten zur
Wirkung bringt, seine bisherige Einfachheit, außerdem seine leichte Einstell- und
Regelbarkeit verlieren. Dazu kommt, daß die unter höheren Drücken stehenden Steuerntittelleitungen
betriebliche Schwierigkeiten verursachen, die nicht ohne wviteres tragbar erscheinen.
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Vorliegender Erfindung ist daher die Aufgabe gesetzt, unter grundsätzlicher
Beibehaltung der durch Einflußflächen verschiedener Größe erreichbaren Verwendung
eines innerhalb des Ventils unter einheitlichem Druck stehenden Steuermittels der
durch Anordnung eines Tellerventils eintretenden Notwendigkeit zur Erhöhung des
Druckes des gespannten Mittels Rechnung ztt tragen, ohne daß in den außerhalb des
Ventils gelegenen Leitungen, durch die das rhythmisch zugelassene bzw. entlassene
Steuermittel geführt wird, Drücke verwandt werden müssen, die die erwähnten Schwierigkeiten
verursachen müssen.
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Die Aufgabe wird durch eine Steuerung rhythmisch zu betätigender Ventile,
insbesondere der Einlaßventile von Verpuffungskammern, vorzugsm-eise für Brennkraftturbinen,
mittels eines gespannten Mitteis, das auf eine kleinere Einflußfläche des Ventils
stetig, auf eine größere Einflußfläche des Ventils periodisch zur Wirkung gebracht
wird, gelöst, bei der erfindungsgemäß die kleinere Einflußflächevon einer mittels
Durchmesserabstufung der Spindel eines Tellerventils erzeugten Ringfläche, die größere
Einflußfläche von der Stirnfläche der Spindel des Tellerventils gebildet wird, wobei
eine Vorsteuerung angegeördnet ist, die das auf die kleinere Einflußfläche stetig
zur Wirkung kommende, gespannte Mittel zeitweise auch auf die Stirnfläche des Tellerventils
unter Umsteuerung desselben zur Wirkung bringt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit,
auf die beiden Einflußflächen des Tellerventils ein hochgespanntes Steuermittel
zur Wirkung kommen zu lassen, während der Betrieb der Vorsteuerung nicht mehr an
die Verwendung dieses Mittels gebunden ist, so daß die Vorsteuerung durch Mittel
niedrigerer Spannung durchgeführt werden kann. Das hat zur Folge, daß auch iin Verteiler
und in den Leitungen, durch die , das periodisch zugelassene bzw. entlassene Steuermittel
geführt wird, geringere Drücke auftreten, die ohne weiteres so bemessen werden können.
daß sich keine baulichen und betrieblichen Schwierigkeiten einstellen.
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Die Vorsteuerung selbst besteht zweckmäßig aus einem in einer zylindrischen
Führung in zwei Grenzlagen überführbaren Kolben, dessen eine Stirnfläche unter dem
Einfluß des periodisch zugelassenen bzw. entlassenen Steuermittels steht, dessen
andere Stirnfläche den Steuer-rauin der Ventilspindelstirnfläche gegen einen Abfluß
für das Steuermittel sperrt bzw. den Abfluß eröffnet, während die Mantelfläche des
Kolbens im Weg des auf die kleinere Einflußfläche der Ventilspindel stetig zugelassenen
Steuermittels liegt, das in der durch Zulassung des periodisch wirksamen Steuermittels
herbeigeführten, dabei den Abschluß der Abflußleitung für das Steuermittel bewirkenden
Grenzlage des Steuerkolbens den Steuerraum der Ventilspindelstirnfläche erfüllt.
Auch bei der Vorsteuerung wirkt. somit ein stetig gleichbleibendes gespanntes Mittel
auf eine kleinere Einflußfläche und bewirkt die Steuerung in einer Richtung.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens
am Beispiel des Spül- bzw. Ladelufteinlaßventils einer Verpuffungskammer.
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Aus der Zeichnung erkennt man den untersten Teil r des venturidüsenartig
ausgestalteten Einlaßendes der Verpuffungskammer, in deren Längsachse das hydraulisch
gesteuerte Spül- bzw. Ladelufteinlaßventil mit dem Ventilteller 2 und der Ventilspindel
3 angeordnet ist. Der Ventilteller schließt im geschlossenen Zustand des Ventils
den Raum r gegen den Zuführungsstutzen 4 für die der Verpuffungskammer zuzuführende
Spül- bzw. Ladeluft ab.
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Die hydraulische Steuerung des Ventils ist erfindungsgemäß wie folgt
ausgestaltet: In dein Ventilgehäuse 5 ist der Vorsteuerkolben 6 längs verschieblich
angeordnet. Er steht unter dem Einfluß eines bei 7 im Takt der Arbeitsspiele der
Verpuftungskammer zugelassenen Steuermittels. Die Zulassung des als Steuermittel
durchweg Verwendung fin-: denden Druckmittels erfolgt dabei- über einen..
umlaufenden
Verteiler an sich bekannter Bauart. Zur Steuerung des Ventils 2, 3 selbst findet
höher gespanntes Preßöl Verwendung, das den Steuerkanälen des Ventilgehäuses 5 über
Leitung 8 zugeführt wird. In der dargestellten Lage des Vorsteuerkolbens 6 kann
das bei 8 zugelassene Preßöl über den. Ringraum 9 um den Vorsteuerkolben 6 herum
in den Steuerkanal io treten, so daß es Zutritt zum Ringraum ii hat. Dadurch kann
es auf die Differenzkolbenfläche i2 wirken, die dadurch verwirklicht- ist,' daß
auf-der Ventilspindel 3 ein Steuerkolben i3 mit einem den Durchmesser der Ventilspindel
3 übersteigenden Durchmesser fest angeordnet ist. Der Vorsteuerkolben 6 befindet
sich in der dargestellten Lage deshalb, weil das bei 8 zugelassene Preßöl auf die
verhältnismäßig kleine Differenzfläche 15 des Vorsteuerkolbens wirkt, die
durch den Durchmesserunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Vorsteuerkolbens
gebildet wird. Da der nicht gezeichnete Verteiler in dem dargestellten Zustand des
Vorsteuerkolbens 6 über Leitung 7 kein Drucköl auf die größere Kolbenfläche 16 wirken
läßt, kann der auf die Differenzfläche 15 des Vorsteuerkolbens 6 dauernd
einwirkende Überdruck des bei 8 zugelassenen Preßöles den Vorsteuerkolben 6 bis
an den obersten Anschluß nach oben bewegen bzw. in dieser Lage halten.. Sobald aber
über Leitung 7 Drucköl zugelassen wird, überwiegt die Wirkung des letzteren auf
die größere V orsteuerkolbenfläche 16 den Druck des höher gespannten Preßöles aus
der Leitung 8 auf die kleinere Differenzfläche 15, so daß der Vorsteuerkolben 6
in eine Lage übergeht, in der er die Abflußleitung 17 für das Preßöl absperrt. In
der gleichen Lage des Vorsteuerkolbens 6 befindet sich die Bohrung 18 dem Steuerkanal
i9 gegenüber, so daß dieser und damit der Steuerraum 2o Preßöl aus Leitung 8 über
Bohrung 1q. und den Hohlraum des Vorsteuerkolbens 6 erhalten. Dadurch wird die größere,
vom Steuerkolben 13 des Ventils 2, 3 gebildete Einflußfläche unter die Wirkung des
über Leitung 8 zugelassenen Preßöles gesetzt, so daß sich das Ventil e, 3 unter
Überwindung des vom Preßöl auf die Differenzkolbenfläche 12 ausgeübten Gegendruckes
öffnet. Sämtliche dieser Vorgänge spielen sich entsprechend einer verhältnismäßig
hohen Umlaufgeschwindigkeit des Drehschiebers und der verhältnismäßig hohen Drücke
der bei 8 zugelassenen Steuer- bzw. Preßflüssigkeiten in außerordentlichen kurzen
Zeiten ab, so daß das' Öffnen und Schließen des Ventils 2, 3 mit großen Beschleunigungen
erfolgt. Das Schließen des Ventils erfolgt dabei dadurch, daß der Verteiler die
Steuerölleitung 7_ pfötz-. lich vom Steueröldruck entlastet. Dadurch kehrt der Vorsteuerkolben
6 in die gezeichnete Lage zurück, so daß auch das Ventil 2. 3 die gezeichnete Lage
wieder einnimmt.
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In der Ventilspindel angeordnete Längsbohrungen und Querbohrungen
21 bzw. 22 führen dazu, daß sich in der Zeitspanne, in der sich das Ventil 2, 3
mit starker Beschleunigung öffnet, die die Räume 21, 22 ausfüllende Steuer- bzw.
Kühlmittelsäule nicht entsprechend beschleunigen kann. Sie bleibt infolge ihrer
Massenträgheit hinter der Bewegung des Ventils 2, 3 zurück und reißt daher ab. Es
kommt zur Bildung einer luftleeren Blase mehr oder weniger großer Ausdehnung in
der die Bohrungen 22, 21 ausfüllenden Steuer- bzw. Kühlmittelsäule, die sich jedoch
wieder schließt, sobald die Beschleunigungen des Ventils ä, 3 infolge Annäherung
desselben an seine Eröffnungsstellung abnehmen. Durch diese Wiederauffüllung der
luftleeren Blase tritt ein Teil des die Ringräume i i bzw. die Steuerkanäle io erfüllenden
Steuer-bzw. Kühlmittels wieder in die Bohrungen 22, 2i ein, während vorher ein entsprechender
Teil des Steuer- bzw. Kühlmittels aus den gleichen Bohrungen in die Ringräume ii
bzw. Steuerkanäle io übergegangen war. Durch Entnahme des Steuer- bzw. Kühlmittels
aus den genannten Räumen tritt aber die zur Ausfüllung der Blase dienende Steuer-bzw.
Kühlmittelmenge mit geringerer Temperatur in die Bohrungen 22, 21 ein als die Kühlmittelmenge,
die vorher bei der Bildung der Blase aus den genannten Räumen ausgetreten war. Durch
diesen bei jeder Eröffnung,- bzw. Verschlußbewegung des Ventils eintretenden. Vorgang
kommt es zu Kühlwirkungen, die völlig ausreichen, um das Auftreten von Ventilspindelhemmungen
und -kleminungen beim übertreten heißer Gase aus der Verpuffungskammer i in den
Stutzen .l. auszuschließen.