DE820680C - UEberdruckventil fuer Kolbenpumpen und Wasserkraft-kolbenmaschinen mit Schiebersteuerung - Google Patents

Description

• Uberdruckventil für Kolbenpumpen und Wasserkraftkolbenmasdzinen mit Schiebersteuerung Bei den Kolbenpumpen mit Schiebersteuerung, in denen der den Kolben umgebende Schieber den Hubraum bereits vor Beendigung des Druckhubes abschließt, muß Vorsorge getroffen werden, daß übermäßige Druckanschwellungen im Hubraum, hervorgerufen durch das vorzeitige Schließen des Druckkanals während des Druckhubes, vermieden werden. Das Entstehen eines unzulässig hohen Überdruckes kann verhindert werden durch Hilfsventile, sog. Überdruckventile, die entweder in der feststehenden Wandung des Hubraumes oder in dem Schieber oder im Kolben oder an allen drei Stellen angeordnet sind, und die dem vom Kolben verdrängten Wasser einen Ausweg freigeben nach dem Saug- oder Druckraum der Pumpe.
• Am zweckmäßigsten werden dieÜberdruckventile zwischen Hub- und Saugraum der Pumpe angeordnet, weil dann der volle Druckunterschied zwischen Druck- und Saugraum für die Erzeugung der Spaltgeschwindigkeit ausgenutzt wird, nur verhältnismäßig kleine Durchflußquerschnitte auszuführen sind und reichlich Zeit für das Schließen des Ventils zur Verfügung steht.
• Die Überdruckventile arbeiten, ähnlich wie die Pumpenventile, dauernd, d. h. öffnen und schließen einmal während jeder Umdrehung der Kurbel aber unter anderen Bedingungen. Das Pumpenventil öffnet und schließt, wenn der Kolben die Totlagen erreicht hat, also unter dem.Einfluß sehr geringer Kolbengeschwindigkeiten, und ist so durch Federn belastet, daß in jeder Setllung des Ventils nahezu Gleichgewicht zwischen den hydraulischen und Federkräften besteht und nur geringe Kräfte für die Beschleunigung des Ventils vorhanden sind, die keine gefährlichen zu schneller Abnutzung führenden Geschwindigkeiten des Ventils erzeugen können.
• Das Überdruckventil dagegen muß so stark durch Federn oder Druckwasser oder Druckluft belastet sein, daß es während der ersten Hälfte des Kolbenhubes durch den Förderdruck des Hubraumes nicht geöffnet werden kann. Es soll erst geöffnet werden in der zweiten Hälfte des Kolbenhubes durch den Überdruck, der im Hubraum durch das vorzeitige \hschließen des Druckkanals entsteht. Es muß dann durch die Druckanschwellung im Hubraum ein bedeutender Überschuß an Kraft gegenüber der \%entilbelastung ausgeübt werden, damit das Ventil in sehr kurzer Zeit seinen vollen Hub zurücklegt. Federbelastung des Ventils ist nur zweckmäßig bei niedriger und gleichbleibender Förderhöhe. Im allgemeinen ist die Belastung des Ventils durch Flüssigkeit oder Druckluft, die unter dem Druck des Druckwindkessels steht, am zweckmäßigsten, da sich die Ventilbelastung der jeweiligen Förderhöhe von selbst anpaßt und große Kräfte durch verhältnismäßig geringe mit dem Ventil zu bewegende Flüssigkeitsmassen erzeugt werden.
• Im Augenblick der Ventileröffnung müssen durch den Überdruck im Hubraum folgende Kräfte überwunden werden: Der Trägheitswiderstand der bewegten Massen des Ventils, der Ventileröffnungsüberdruck und die Reibungswiderstände an den bewegten Ventilteilen. Das Ventil muß dann so stark beschleunigt werden, daß es in einigen Tausendstelsekunden so weit geöffnet ist, daß die vom Kolben verdrängte Flüssigkeit, die nicht durch den Schieberspalt in denDruckraum derPumpe strömen kann, in den Saugraum entweicht. Um diese großen Beschleunigungen zu erzielen, müssen die bewegten Massen des Ventils einschließlich der mit dem Ventil zu beschleunigenden Wassermassen möglichst klein gehalten werden, und es müssen sehr große Kräfte auf das Ventil ausgeübt werden. Vorteilhaft ist es, große Ventilhübe zu verwenden, um mit geringer Spaltlänge und Ventilzahl auszukommen. Um die dann für die Beschleunigung des Ventils benötigten großen Kräfte zu erzeugen, genügt nicht der statische Druckunterschied auf die beiden Seiten des Ventils, sondern es wird nach der vorliegenden Erfindung der Strahldruck der das Ventil durchströmenden Flüssigkeit ausgenutzt. Da die Strahlgeschwindigkeit durch den Druckunterschied zwischen Druck- und Saugraum erzeugt wird, können auf diese Weise die benötigten großen Kräfte für die Ventilbeschleunigung gewonnen werden.
• Das Ventil hat am Ende des Hubes eine bedeutende Geschwindigkeit und muß entweder elastisch aufgefangen oder durch einen hydraulischen Puffer zur Ruhe gebracht werden.
• Nach dem Abschluß des Druckkanals und Eröffnung des Saugkanals durch den Schieber wirkt auf das Ventil der Druckunterschied zwischen Druck- und Saugraum, der ,das Ventil mit übermäßiger Geschwindigkeit auf den Sitz schleudern würde, wenn keine Bremsung erfolgte. Da für die

  Schließbewegung des Ventils reichlich Zeit, die

  der halben Kurbelumdrehung, zur #lerfiiguiig steht,

  läßt sich das Ventil so wirksam bremsen. daß es

  mit geringer Geschwindigkeit auf den Sitz auf-

  trifft.

  Die vorliegende Ei-fin<ituig soll nun an Hand der

  Abbildung, die einen Alialschnitt durch das Über-

  druckventil darstellt, lieschrielien werden. t ist der

  Ventilkörper, durch dessen Bewegung eine Ver-

  bindung hergestellt wird zwischen Hub- und Saug-

  raum der Pumpe. a ist der -zugehörige Ventilsitz

  in der Wandung zwischen Iliil>- und Saugraum.

  Der Ventilkörper t besteht aus einem tellerförmigen

  Teil und einem daran anschlGeßenden Hohlzylinder,

  dessen Innere mit dein Pruckrauin der Pumpe in

  Verbindung steht, und der außen in einer Dichtung

  läuft, die den Druck- vom Saugrahm trennt, so daß

  die Flüssigkeit aus dem Ventilspalt in den Saug-

  raum gelangt, und die 1Zückseite des Ventils

  ständig unter dem Druck des Druckraumes steht.

  Der äußere Durchmesser des Hohlzylinders wird

  kleiner ausgeführt als der äußere Durchmesser der

  Sitzfläche des Ventils, damit bei der Eröffnung eiii

  möglichst geringer Überdruck im Hubraum erfor-

  derlich. ist zur Überwindung des Ventileröffnungs-

  überdruckes und der Reibung in der Ventilführung.

  Die Abdichtung des Hohlzylinders des Ventils ,

  gegen den Saugraum geschieht durch eine Dichtung

  z. B. von der Art des Stulpes 3.

  Der Sitz 2 und Teller des Ventils t sind so aus-

  gebildet, daß ein in das '\,eiitil eintretender Strahl

  von hoher Wassergeschwindigkeit geformt und

  seine Energie möglichst weitgehend durch Strahl-

  ablenkung für die Beschleunigung des Ventils aus-

  genutzt wird. Der größte Stralildruck läßt sich da-

  durch erzielen, daß der engste Querschnitt des

  zylindrischen Teiles des Sitzes gleich <lein Spalt-

  querschnitt bei vollem Ventilhub ausgeführt wird.

  Die Oberflächen des Ventilsitzes und Ventiltellers

  werden so geformt, daß in jeilei- @-entilstellung all-

  mählich abnehmende Durchflußquerschnitte ent-

  stehen, so daß der um 9o° abgelenkte Strahl ohne

  Wirbelverluste in dein Spalt eintritt und einen mög-

  lichst hohen Druck auf das @_entil in seiner Be-

  wegungsrichtung ausübt.

  Mit dem Ventil t ist eine Spindel 4 verbunden

  mit einem Kolben 5, der sich dicht in einem mit

  dem Pumpenkörper 6 starr verbundenen Zylinder 7

  bewegt. Kolben 5 und Zylinder 7, in dessen, Boden

  sich ein Saugventil 8 befindet, sind so ausgebildet,

  daß der Kolben sich beim Offnen des Ventils t mit

  möglichst geringem Widerstand bewegt und beim

  Schließen des Ventils in bekannter Weise durch

  Auspressen von Flüssigkeit durch Schlitze 9 eine

  Bremswirkung auf die Ventilbewegung ausübt.

  An dem Zylinder 7 ist eine dichte Führung 15

  für die Spindel 4 befestigt, die am freien Ende den

  Kopf 1o trägt, der nach der vollen Eröffnung des

  Ventils in eine Vertiefung t t des Ventiltellers ein-

  taucht und dadurch das `"entil allmählich zur Ruhe

  bringt.

  Die Masse der bei der Eröffnung des Ventils zu

  beschleunigenden Flüssigkeit muß möglichst klein

  gehalten werden. Möglichst nahe am Ventil i ist daher ein Windkessel 12 angeordnet, dessen Wasserspiegel dicht beim Ventil liegen soll, und dessen Innere mit dem 1)ruckrautn der Pumpe durch ein Rohr 13 in Verbindung steht.
• Das Ventil i wird durch eine Feder 14 belastet, durch die das Ventil geschlossen gehalten wird bei stillstehender und entleerter Pumpe, um das Füllen der Pumpe beim Anlassen zu erleichtern.

Claims (6)

1. PA'I'ENTA\5('fl. (:HE: i. Überdruckventil für Kolbenpumpen und Wasserkraftkolbenmaschinen mit Schiebersteuerung, bei denen der den Kolben umgebende Schieber den Druckkanal bereits vor Beendigung des Kolbenhubes abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (t) als Tellerventil ausgebildet ist, das eine Öffnung zwischen dem Hubraum und dem Saugraum abschließt, und <laß sich an den Teller ein Hohlzylinder anschließt, der sich abgedichtet in einer Führung z\vischen Druck- und Saugraum bewegt, so daß auf die Rückseite des Ventils dauernd der Druck des Druckraumes wirkt.
2. 2. Überdruckventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung eines großen Strahldruckes in der Bewegungsrichtung des Ventils (i), der zylindrische Teil des Ventilsitzes (2) im Verhältnis zu der Sitzfläche verengt ist, und daß die Oberflächen des Ventilsitzes und Ventiltellers so geformt sind, daß der Strahl am Ventilteller unter allmählicher Verengung der Durchflußquerschnitte in jeder Ventilstellung um 9o° abgelenkt wird.
3. 3. Überdruckventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser des Hohlzylinders kleiner ausgeführt wird als der äußere Durchmesser der Sitzfläche des Ventiltellers.
4. 4. Überdruckventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (4) des Ventils (i) Flüssigkeitsbremsen bekannter Bauart angebracht sind, die die Ventilbewegung beim öffnen und Schließen abbremsen.
5. 5. Überdruckventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (i) in einem Windkessel (i2), der unter dem Druck des Druckraumes der Pumpe steht, möglichst dicht bei dem Wasserspiegel -des Windkessels angeordnet ist.
6. 6. Überdruckventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Ventils (i) eine Druckfeder (i4) angebracht ist, die das Ventil bei stillstehender Pumpe geschlossen hält.