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Auslaßventil für Großgasmaschinen Die Erfindung betrifft Auslaßventile
für Großgasmaschinen und bezweckt, ein Auslaßventil zu schaffen, welches mit dem
Vorteil einer höheren Lebensdauer den der Möglichkeit einer besonders günstigen
Verwertung der Abwärme solcher Großgasmasohinen verbindet.
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Die Auslaßventile und Ventilgehäuse von Großgasmaschinen sind außerordentlichen
Temperaturbeanspruchungen ausgesetzt; als deren Folge zusätzlich zu dem durch den
Betrieb der Ventile selbst bedingten hohen Verschleiß eine schnelle Abnutzung eintritt,
so daß die Ventile und Ventilgehäuse häufig ausgewechselt werden müssen. Die bisherige
Art der Kühlung der aus Grau- oder Stahl.guß bestehenden Ventilgehäuse durch einen
durch doppelwandige Ausbildung des Gehäuses geschaffenen, von Wasser normaler Temperatur
durchströmten Kühlmantel ist vom wärmewirtschaftlichen Standpunkt aus unvollkommen,
da es hierbei nicht möglich ist, die Stellen, an dienen dies am notwendigsten ist,
insbesondere deh Ventileinsatz so intensiv, wie es wünschenswert ist, zu kühlen.
Ferner kann der Wärmeinhalt der notwendigen großen Kühlwassermengen von vergleichsweise
niedriger Temperatur und niedrigem Druck, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben,
in der Regel nur in beschränktem Maße ausgenutzt werden. Außerdem ist es bei dieser
Art der Kühlung immer noch notwendig, zwischen die einzelnen Auslaßventile oder
in die Auspuffleitung weitere Kühlkörper einzuschalten, um die insgesamt nutzbaren
Wärmemengen zurückzugewinnen, insbesondere wenn man für die Ableitung der Auspuffgase
normale Stahlrohre verwenden will.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und schafft ein Auslaßventil
bzw. Ventilgehäuse,
welches vermöge seiner neuartigen Konstruktion
eine intensive Kühlung aller notwendigerweise zu kühlenden Stellen ermöglicht, wobei
der gesamte Wärmeentzug im Bereich :des Auslaßventils selbst erfolgt und zusätzliche
in die Auspuffleitung -einzuschalterndfe Vorrichtungen zum weiteren Wärmeentzug
in Fortfall kommen können.
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Diese Möglichkeiten werden; gemäß der Erfindung dadurch- erzielt,
idaß das Ventilgehäuse als einwandige- Stahlkonstruktion ausgebildet ist. Die derart
auf ein fMindestmaß verringerte Wandstärke dies Gehäuses und- der :dadurch gewonnene
Raum ermöglichen eine völlig neuartige Kühlung des Einsatzes und! Ventilgehäuses
durch die, Innenwandungen des Gehäuses -,vie die Außenwandungen. des Einsatzes abdeckende,
von. einem unter vergleichsweise hohem Druck stehende Kühlmittel mit hoher Geschwindigkeit
durchflossene Kühlschlangen.
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Mit besonderem Vorteil wird das Ventilgehäuse als verschweißte Konstruktion
aus normalen Stahlblechen, ausgebildet. Hierdurch wird gleichzeitig praktisch völlig
die Gefahr von: Rißbildungen in :dem Gehäuse, wie sie bei ;gegossenen, Gehäusen
in hohem Maße vorhanden; ist, ausgeschaltet.
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Der Betrieb der Kühlschlangen durch mit hoher Geschwindigkeit dürch@getriebenes
Kühlwasser mit einem Druck von beispielsweise 12 atü, welcher eine schnellere und
wirksamere Abführung der Wärme ermöglicht, erfolgt in besonders vorteilhafter Weise
mit dem Kesselwasser des üblicherweise der Maschine zugeordneten Abhitzekessels,
d. ih. idie Rohrschlangen werden in den: Wasserkreislauf dieses Abhitzekessels eingeschaltet.
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Die entzogenen Wärmemengen fallen als so.-genannte hochwertige Wärme
an und können in dieser Form wirtschaftlich weit besser ausgenutzt werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der durch die neuartige
Ausbildung des Ventilgehäuses gewonnene freie Raum für die Unterbringung weiterer
Kühlleitungen ausgenutzt, die, unmittelbar auf die Auspuffgase wirkend, deren Temperatur
so weit verringern, daß für ihre Weiterleitung gewöhnliche Stahlrohre verwendet
@verden können. Es wind damit der gleiche Erfolg erzielt wie gemäß einem älteren,
nicht zum Stande der Technikgehörenden Vorschlag, nach welchem eine solche beschränkte
Hcrunterkühlungder Auspuffgase durch hinter dien Auslaßventilen in, die Auspuffleitung
eingeschaltete besondere Kühlkörper erfolgt.
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Dies ist mit Rücksicht auf den verhältnismäßig kleinen Raum, :der
bei einer Großgasmaschine für die Unterbringung solcher nachgeschalteter Kühleinrichtungen.
zur Verfügung steht, ferner vom Gesichtspunkt der besseren Regelbarkeit des Wärmeentzugs
und- aus allgemein: wärmewirtschaftlichen Gründen, von erheblicher Bedeutung.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden :die in erster Linie dem
mechanischen Verschleiß und den Temperaturbeanspruchungen ausgesetzten Teile des
Ventils, die, soweit notwendig, aus besonders hochwertigem Werkstoff bestehen, nämlich
Auslaßventilkegel, Ventilsitz und Feuerbüchse, noch zusätzlich gekühlt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ;gehen aus der nachstehenden Beschreibung
einer beispielsweisen Ausführungsform :des neuen Ausl.aßventils bzw. Auslaßventilgehäu:ses
an Hand der Abbildungen hervor, welche einen Axialsohnitt durch das Ventilgehäuse
zeigt. .
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Inder Zeichnung ist mit 8 der aus geschweißtem Stahlblech bestehende
Mantel :dies Gehäuses bezeichnet, an den sich das Verbindungsstück 18 nach dem folgenden
Ventil bzw. der Auspuffleitung hin anschließt.
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Das in dem Gehäuse. untergebrachteYentil besteht aus dem Ventilkegel
i mit Kragen :2 und Schaft 6, der ebenfalls in Schweißkonstruktion, an den dem Verschleiß
unterworfenen Stellen aus Sonderstahl, hergestellt ist. Der Ventilschaft ist in
der innen gehärteten Verschleißbüchse 3' geführt.
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In den, Kopf des Ventilkegels sind, wie- bei. 2o angedeutet, Rillen
eingedreht, die von, Kühlwasser durchflossen werden, welches über dhs in: dem hohlen
Ventilschaft angeordnete Kupferrohr 4 durch idie bei. 5 angeschlossenen Gummischläuche
5d und 5b zu- und! abgeführt wird. Durch die Führungsrillen im Ventilkopf wird die
für eine gute Kühlwirkung notwendige hohe Wassergeschwindigkeit erzielt.
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Der Ventilsitz bestecht im Gegensatz zu der bisher üblichen Ausführung
als einfache: Riri.gplatte aus Hämatit oder Stahlaus zwei miteinander kombinierten
und @durch Verschweißen verbundenen Ringplatten 7" und 7b, in welche Rillen
eingedreht sind., die ebenfalls von einem Kühlmittel, zweckmäßig Kesselwasser, :durchflossen
wer&n. Der eigentliche Ventilsitz .selbst besteht wie der betreffende Teil des
Ventilkegels aus Sonderstahl.
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Im Innern des (Gehäusemantels 8 ,und gegebenenfalls der anschließenden:
Leitung 18 sind die schlangenartig angeordneten Kühlrohre 9 verlegt, welche dieInnenfläche
:desiGehäusemantels usw. wenigstens indem nach,dem Ventileinsatz zu gelegenenBereich
völlig abdecken. In gleicher Weise ist der Einsatz selbst durch. die Kühlrohrwinduugen
i i abgedeckt. Sowohl die Kühlrohre 9 wie idie Kühlrohre i i sind vorzugsweise,
wie eingangs bemerkt, an den Wasserkreislauf -des Abhitzekessels der Maschine angeschlossen.
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Das Kühlmittel bzw. :das heiße Kesselwasser des Abhitzekessels, unter
einem Druck in der Größenordnung von i2 atü wird ihnen durch,die Eintritts-.düse
12 über geeignete Bohrungen zu- und in gleicher Weise bei 16 abgeführt.
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Mit io sind die indem Zwischenraum zwischen Gehäusemantel und Ventil:
im Gehäuseinnern verlegten Rohre für die unmittelbare Kühlung der Abgase bezeichnet,
die in der gleichen. Weise wie die Rohre 9 und i;it betrieben. werden und deren
Kühlwirkung vorzugsweise so bemessen wird, daß dieTemperatur derAbgase auf etwa
4oo bis 45o° C verringert wird, ;d. h. so weit, daß ihre Weiterleitung mittels gewöhnlicher
Stahlrohre möglich ist.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht
noch in der zusätzlichen Kühlung der Feuerbüchse 13a des. Einsatzes 13 und der hierdurch
bewirkten Kühlung des Ventilkragens 2 -durch die aus der Abbildjung ersichtlichen
in ,die Feuerbüchse eingedrehten Kanäle. Hierdurch ergibt sich eine praktisch unbegrenzte
Lebensdauer -der Feuerbüchse, die bei den bekannten Anordnungen infolge der hohen
Temperatur, denen sie ausgesetzt ist, einem sehr hohen Verschleiß unterliegt und
eine ebensolche Wirkung auf .den Ventilkragen, ;der durch Strahlung so :gut gekühlt
wird, d.aß die bisher notwendige Verwendung eines teuren Sondermaterials hierfür
nicht mehr erforderlich wird.
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Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die .dem Verschleiß in
besonders hohem Maße unterworfene Führungsbüchse 17 -des Ventils, wie aus der Abbildung
ersichtlich, nicht, wie bisher üblich, fest einzubauen, sondern in einem besonderen
Topf unterzubringen, der für sich ausgebaut werden kann und derart eine leichte
Erneuerung der Büchse ermöglicht. Der eigentlichen Führungsbüchse ist hierbei eine
Stopfbüchse vorgebaut, die zweckmäßig statt der früher ausschließlich üblichen Rot-
und; Graugußringe Führungsringe aus Kohle besitzt. Hierdurch wird der Verschleiß
an dieser Stelle, der wegen der Unmöglichkeit einer einwandfreien Schmierung,der
Spindel mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen bisher sehr groß war, erheblich
verringert.
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Selbstverständlich ist .die Erfindung nicht auf die vorstehend. im
einzelnen beschriebene und I in der Abbildung dargestellte Ausführungsform beschränkt,
sondern sie kann in verschiedener Hinsicht abgeändert werden, ohne von ihrem Grundgedanken
abzuweichen.
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Insbesondere ist der Grundgedanke der Kühlung von hochthermisch beanspruchten
Maschinenteilen in der beschriebenen Weise -durch ein durch Rohre oder Bohrungen
mit hoher Geschwindigkeit hindurchgetriebenes Kühlmedium unter Rückgewinnung von
hochwertiger Wärme allgemeiner Anwendung fähig.