DE898380C - Durch das Betriebsmittel gesteuertes Ventil fuer Kolbenkraftmaschinen fuer unter Druck stehende gas- oder dampffoermige Betriebsstoffe - Google Patents

Durch das Betriebsmittel gesteuertes Ventil fuer Kolbenkraftmaschinen fuer unter Druck stehende gas- oder dampffoermige Betriebsstoffe

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DE898380C
DE898380C DEH9102A DEH0009102A DE898380C DE 898380 C DE898380 C DE 898380C DE H9102 A DEH9102 A DE H9102A DE H0009102 A DEH0009102 A DE H0009102A DE 898380 C DE898380 C DE 898380C
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DE
Germany
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valve
spring
operating
pressure
during
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Expired
Application number
DEH9102A
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English (en)
Inventor
Otto H Dr-Ing E H Hartmann
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Mannesmann Demag AG
Original Assignee
Demag AG
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Description

  • Durch das Betriebsmittel gesteuertes Ventil für Kolbenkraftmaschinen für unter Druck stehende gas- oder dampfförmige Betriebsstoffe Es sind Kolbenkraftmasch.inen für unter Druck stehende gas- oder dampfförmige Betriebsstoffe bekannt, .die durch Ventile gesteuert werden, welche vom Betriebsmittel selbst während ,des Arbeitsganges geöffnet, geschlossen und auch geregelt werden. Das nachstehend beschriebene neue Ventil zeigt eine verbesserte Ausführung für diese Zwecke, und kann sowohl als Einlaßventil als auch als Auslaßventil verwendet werden, wogegen früher für jede dieser Aufgaben Sonderkonstruktionen erforderlich waren. Solche Ventile müssen mit geringster Masse und für kleinen Hub ausgebildet werden, damit sie auch bei hoher Drehzahl verwendet werden können. Außerdem dürfen sie keinen großen Strömungswiderstand besitzen.
  • Bei dem neuen Ventil wird .deshalb erfindungsgemäß der Ventilkörper becherförmig ausgebildet und auf einem kolbenartigen Zapfen geführt, wobei eine den Ventilkörper umfassende, an einem Kragen des Ventilkörpers angreifende Feder eine auf öffnumg ,des Ventils wirkende Kraft ausübt, die zeitweilig von dem zwischen dem Ventil und dem Führungszapfen (Ventilraum) befindlichen Betriebsmittel unterstützt oder überwunden wird.
  • Bei Verwendung eines solchen Ventils als Einlaßventil, welches am Zylinderende angebracht werden muß, erfolgt die Öffnung in bekannter Weise durch die Kompression oder.durch andere Maßnahmen, und das Offerihalten während der Füllungsperiode wird durch ,die Feder und den im Ventilraum befindlichen Druckunterschied ,des Betriebsmittels gegenüber dem vollen Eintrittsdruck erreicht. Der Schluß idesEinlaßventils geschieht durch die beim Durchströmen .des Betriebsmittels im Ventilspalt entstehende Drosselung, sobald .der Druckunterschied größer ist als ..die aufÖffnung wirkenden Kräfte. Dieser Druckunterschied wird in an sich bekannter Weise je nach der Füllung durch Regelung des durch den Ringspalt zwischen Ventil und Führung abströmenden geringen Teils des Betriebsmittels erzielt.
  • Als Auslaßventil wird das Ventil je nach dem Gegendruck und der erforderlichen Kompression hinter einer vom Kolben überfahrenen Öffnung der Zylinderlauffläche angeordnet und im bestimmten Abstand vom Hubende angebracht. Für die Auslaßperiode wird das Ventil durch :die Feder geöffnet, so daß das Betriebsmittel austreten kann, und es bleibt so lange geöffnet, bis der im schädlichen Raum :durch die KomprE ssion des Betriebsmittels entstandene Überdruck nach dem Ventilraum durch eine Leitung übertragen ist, welche die auf Öffnung wirkende Federkraft überwindet und .das Ventil schließt und während der übrigen Arbeitsperioden geschlossen hält.
  • In der Zeichnung ist in Fig. i ein solches Einheitsventil A dargestellt. Der becherförmige'Ventilkörper ist mit i, der Kragen mit i' und der kolbenförmige Führungszapfen mit 2 bezeichnet. 3 ist das Gehäuse des Ventils mit .dem Ventilsitz 4., 5 die auf Öffnung wirkende Feder, 6 der Ventilraum zwischen Ventilkörper und Führungskolben, 7 sind die Durchtrittsöffnungen für das Betriebsmittel, 8 ist :der ;Anschluß einer Verbindungsleitung, und 9 sind Beilagen zur Veränderung des Ventilhubes. Durch den Spalt zwischen Ventilkörper i und Führungszapfen 2 tritt je nach dem Betriebszweck ein kleiner Bruchteil des Betriebsmittels aus dem Betriebsmitteleinlaßgehäuse der Maschine in den Ventilraum 6; es kann auch eine kleine Bohrung io vorgesehen sein, durch die etwas Betriebsmittel abströmt, falls die durch den Spalt abströmende Betriebsmittelmenge für die Regelung zu klein ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie a-b in Fig. i durch das Ventilgehäuse 3 mit den Durchtrittsöffnungen 7. Von solchen Ventilen können zweckmäßigerweise mehrere als Einlaß- und Auslaßventile für jede Zylinderseite verwendet werden; sie können daher in Massenfabrikation hergestellt und auf Lager gehalten werden, wodurch ihre Herstellung verbilligt wird und damit die ganze Aufgabe einer Verbilligung der Kraftmaschine durch den Wegfall der zwangsläufig betätigten Steuerorgane mit ihren Teilen noch weiter gefördert wird.
  • In Fig. 3 ist schematisch ein doppeltwirkender Arbeitszylinder B mit den erforderlichen Einlaß-und Auslaßventilen A und A' dargestellt. An Hand dieser Skizze sei auch gleichzeitig die Wirkungsweise des Ventils nach der Erfindung in seiner .doppelten Anwendungsform beschrieben. Zur Verringerung der Einzelmasse sind bei dem dargestellten Arbeitszylinder mehrere Einlaßventile A im Deckel i i oder an der anderen Zylinderseite in einem Ringwulst 12 dargestellt. Der Arbeitszylinder ist mit Hauptauslaßschlitzen 13 versehen, ,die von dem Kolben 14 gesteuert werden. Die Ventile A' können ebenfalls in ringförmigen oder ,halbringförmigen Wulsten 15 hinter Iden kolbengesteuerten Schlitzen 16 angebracht sein. Die Auslaßwülste 15 sind durch Leitungen 17 und 17' mit dem Betriebsmittelaustritt 18 verbunden.
  • Die Einlaßventile A werden im dargestellten linken Totpunkt durch die Feder 5 und das im Zylinder komprimierte Betriebsmittel geöffnet. Durch den Spalt 4 zwischen Ventilkörper i und Führungszapfen 2 tritt etwas Betriebsmittel aus dem Einlaßgehäuse i2 in den Ventilraum 6 des Ventils A. Durch die fortschreitende Kolbenbewegung wird in bekannter Weise ein Spannungsabfall des Betriebsmittels im Ventilspalt zwischen Ventilkörper i und Ventilsitz 4 hervorgerufen, und wenn dieser so groß ist, daß der Druck im Ventilraum 6 den Federdruck und den auf .der Zylinderseite auf das Ventil i wirkenden Treibmitteldruck übersteigt, schließt das Ventil. Im vorliegenden Beispiel ist der kolbenförmige Führungszapfen 2 in das Ventilgehäuse 3 eingeschraubt, er kann aber ebensogut durch Flansch und Schrauben mit d;.m Gehäuse 3 verbunden werden. Durch Änderung !der Stärke der Zwischenlagen g läßt sich der Hub der Ventile verstellen. Bei den Auslaßventilen kann man größeren Hub zulassen, da für das Öffnen und Schließen größere Zeiträume zur Verfügung stehen.
  • Durch Änderung des Druckes :bzw. durch Änderung der Abflußmenge .aus dem Ventilraum durch Leitungen 8 und 2o nach .dem Sammelraum 21 und Regeleinrichtung 22 kann der Druck in den Ventilräumen 6 unter Berücksichtigung des Federdruckes und der Zylinderfüllung verändert werden. Alle Einlußventile A können auf diese Weise gemeinschaftlich, wie bekannt, geregelt werden.
  • Um den Abströmverlust im Ventilraum 6 niedrigzuhalten und ein leichtes Gleiten des Ventils auf dem Führungszapfen zu ermöglichen, sind Rillen vorgesehen, .die als Labyrinthdichtung wirken und ein Festkleben des Ventils durch Öl verhindern sollen.
  • Werden die-gleichen Ventile als Auslaßventile benutzt, so werden sie je nach dem Betriebsdruck und Gegendruck zur Erzielung ausreichender Kompression ein bestimmtes Maß, beispielsweise 2o'/o-, vom Hubende entfernt angebracht, und zwar außerhalb der vom Kolben 14 Überfahrenen Auslaßschlitze 16. Während der Auslaßperiode stehen ,die Ventile A' unter dem Einfluß der Feder 5 offen, und der Betriebsmittelrest entweicht beim Kolbenrückgang, nachdem der Hauptteil bei den in F.ig. 3 dargestellten Hauptauslaßschlitzen 13 entwichen ist. Wenn der Kolben 14 die Schlitze 16 überfahren hat, setzt die Kompression ein, und ,diese ruft eine Drucksteigerung des Betriebsmittels im Zylinder hervor. Nun ist der Ventilraum 6 des Ventils A' mit dem schädlichen Raum ig der gleichen Zylinderseite durch Leitung 18 verbunden. Sobald der Kompressionsdruck den Druck der Feder 5 übersteigt, schließt sich .allmählich ,das Ventil; es bleibt während der Füllung und während der Expansion unter dem Einfluß dieser Überwiegenden Kräfte geschlossen. Erst wenn durch die Hauptausl.aßschlitze 13 das Betriebsmittel austritt und dadurch der Druck plötzlich auf den Gegendruck absinkt, öffnet sich das Ventil A' unter dem Einfluß der Feder und läßt noch beim- Kolbenrückgang .das im Zylinder befindliche Betriebsmittel entweichen.
  • Bei einem schlitzgesteuerten Hauptauslaß sind nur wenige Ventile A' erforderlich, und die Federkraft kann auch schwach sein. Ist jedoch kein Hauptauslaß vorhanden, dann muß .die Zahl der Auslaßventile zur Querschnittsvengrößerung vermehrt werden, und außerdem muß ihre Federkraft so stark sein, daß schon @in der Nähe des Endes der Expansion @die Feder die Ventile gegen ,den noch im Zylinder herrschenden Druck öffnet, damit das gesamte Betriebsmittel ,durch die Ventile A' aus dem Arbeitszylinder entweichen kann.
  • Die Verbindung von Federdruck und Betriebsmitteldruck im Ventilraum 6 zur Steuerung solcher Ventile besitzt eine Reihe von Vorteilen, welche die an sich bekannte Anwendung jeder :dieser Maßnahmen. für sich nicht hat, so sind z. B. alle Ventile beim Anlassen ohne äußeren Eingriff in Betriebsbereitschaft, weiter können für Ein- und Auslaß die gleichen Ventile benutzt werden, da zum Erreichen der erforderlichen Ouerschnitte die Zahl und Ventilhübe der Ventile den Verhältnissen angepaßt werden können. Für die Auslaßventile sind, wie schon gesagt, große Ventilhübe zulässig.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Durch .das Betriebsmittel '.gesteuertes Ventil für Kolbenkraftmaschinen für unter Druck stehende gas- oder dampfförmige Betriebsstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß -der Ventilkörper (i) becherartig ausgebildet ist und auf einem kolbenartigen Zapfen (2) geführt wird, wobei eine den Ventilkörper umfassende, an einem Kragen (i') des Ventils angreifende Feder (5) eine auf Öffnung des Ventils wirkende Kraft .ausübt, die zeitweilig von dem zwischen Ventilkörper und Führungszapfen befindlichen Betriebsmittel unterstützt oder überwunden wird.
  2. 2. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck der Feder (5) während der Füllungsperiode durch den zwischen dem vollen Eintrittsdruck des Betriebsmittels und dem im Ventilraum (6) herrschenden Druckunterschied unterstützt wird und während .der .andern Arbeitsperioden der Feder entgegenwirkt und :den Ventilkörper schließt bzw: geschlossen hält.
  3. 3. Auslaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil außerhalb einer vom Kolben überfahrenen Öffnung der Zylinderlauffläche in zweckentsprechender Entfernung vom Hubende angeordnet und der Ventilraum (6) mit dem schädlichen Raum (i9) ,der gleichen Zylinderseite verbunden ist, so daß während der Auslaßperiode die Feder (5) das Ventil (A') öffnet bzw. offenhält und während der übrigen Arbeitsperioden das Ventil .durch den Betriebsmitteldruck gegenüber dem Federdruck schließt bzw. geschlossen hält.
DEH9102A 1951-07-14 1951-07-14 Durch das Betriebsmittel gesteuertes Ventil fuer Kolbenkraftmaschinen fuer unter Druck stehende gas- oder dampffoermige Betriebsstoffe Expired DE898380C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0114184A2 (de) * 1983-01-14 1984-08-01 IRM ANTRIEBSTECHNIK GmbH Gaswechselsteuerung für Brennkraftmaschinen mit nach aussen öffnenden Kolbenventilen zur Erlangung eines optimalen Brennraumes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0114184A2 (de) * 1983-01-14 1984-08-01 IRM ANTRIEBSTECHNIK GmbH Gaswechselsteuerung für Brennkraftmaschinen mit nach aussen öffnenden Kolbenventilen zur Erlangung eines optimalen Brennraumes
EP0114184A3 (de) * 1983-01-14 1984-11-07 IRM ANTRIEBSTECHNIK GmbH Gaswechselsteuerung für Brennkraftmaschinen mit nach aussen öffnenden Kolbenventilen zur Erlangung eines optimalen Brennraumes

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