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Kombiniertes Regel- und Absperrventil für Rückstoßtriebwerke Die Erfindung
betrifft Regel- und Absperrventile für Rückstoßtriebwerke, mit deren Hilfe ein flüssiger
Brennstoff (z. B. ein Gemisch aus Methylalkohol und Wasser) von einer Pumpe der
Brenneinrichtung des Triebwerkes zugeleitet oder mit deren Hilfe in gleicher Weise
die Zuführung eines Sauerstoffträgers (z. B. flüssiger Sauerstoff oder Salpetersäure)
zur Brenneinrichtung geregelt wird.
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Bei bekannten Konstruktionen wird eine Anzahl von Einzelventilen von
an sich bekannter Bauart verwendet, die, durch Rohrleitungen in geeigneter Weise
verbunden, Möglichkeiten zur Rückführung überschüssigen Brennstoffes oder Sauerstoffträgers,
Möglichkeiten zur Drosselung und vollständigen Absperrung der Leitungen und eventuell
Möglichkeiten zur Belieferung einer Zündeinrichtung mit Brennstoff bzw. mit dem
Sauerstoffträger bieten.
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Bei Steuer- und Regelgeräten allgemeiner Art ist es weiter bekannt,
eine Mehrzahl von Steuermitteln mit den zugehörigen Steuerkanälen in einem Gehäuse
unterzubringen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein kombiniertes Regel-
und Absperrventil für die Versorgung des Triebwerkes mit der einen oder anderen
der beiden Treibstoffkomponenten zu schaffen, das nur einen geringen Raumbedarf
hat und die Leitungsführung wesentlich vereinfacht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ventil, bei dem
in einem einzigen Gehäuse mit einem Einlaß folgende Elemente enthalten
sind:
a) ein Drosselventil, das zu der Brenneinrichtung führt und in der geschlossenen
Stellung des Drosselkörpers eine vorher bestimmte Fördermenge durchläßt, ib) ein
Nebenschlußventil in einer Nebenschlußleitung, die zu dem Behälter zurückführt,
c) ein Absperrventil, welches die Zufuhr zum Drosselventil absperrt, wobei das Drosselventil
und das Absperrventil durch Federkraft geschlossen gehalten werden, während sie
durch ein Druckmedium geöffnet werden können und das Nebenschlußventil durch Federkraft
in die offene Stellung gedrückt wird, während es durch ein Druckmedium geschlossen
werden kann.
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Falls erforderlich, kann mit dem erfindungsgemäßen Ventil in dem gleichen
Gehäuse ein weiteres Ventil kombiniert werden, durch das die Brennstoffzufuhr zur
Zündeinrichtung gesteuert wird und das durch Federdruck in der geschlossenen Stellung
gehalten wird, während es durch ein Druckmedium geöffnet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Ventil hat gegenüber den bekannten Konstruktionen
den entscheidenden Vorteil,-daß die in der Ventilkombination zu steuernde Treibstoffkomponente
(Brennstoff- oder Sauerstoffträger) von einer zentralen Zuleitungskammer aus auf
kürzesten Wegen den einzelnen Ventilen zugeführt wird.. Längere Leitungen, wie sie
bei der Verwendung einer Mehrzahl von Einzelventilen erforderlich sind, mit ihrem
Risiko vielfacher. Undichtheiten, sind durch das erfindungsgemäße Ventil vermieden,
so daß erheblich z größere Betriebssicherheit gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil
ist schließlich eine erhebliche Gewichtsersparnis.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen an Hand dieser Zeichnung beschrieben.
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Fig. r ist ein Schema der Brenneinrichtung eines Raketentriebwerkes
mit Pumpe und einer erfindungsgemäßen Ventilkombination für den Sauerstoffträger
mit vier Ventilen; Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das bei der in Fig. r gezeigten
Anlage verwendete Ventil in größerem Maßstab; .
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Fig: 3 zeigt einen nochmals vergrößerten Teilschnitt durch den Drosselventilteil
der erfindungsgemäßen Ventilkombination.
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In der dargestellten Konstruktion hat das Drosselventilglied einen
hohlen Kopf 12 von etwa birnenförmiger Foxm, um bei voller Erhebung von seinem Sitz
13 die Strömung zu befördern. Der Kopf r2- sitzt fest an dem Schaft 14, der an seinem
anderen Ende einen Scheibenkolben i.5 trägt; eine Feder 16 drückt das Ventilglied
auf seinen Sitz. Wenn aber ein Druckmedium durch den Einlaß 17 auf die andere Seite
des Kolbens geleitet wird, so kann sich das Ventil nach Wunsch vollständig öffnen.
In der dargestellten geschlossenen Stellung kann der flüssige Sauerstoffträger durch
ein Loch 18, das sich auf der Einlaßseite des Kopfes r2 befindet, in den
hohlen Kopf eindringen und durch Löcher rg, z9, wie in Fig. 3 gezeigt, auf der anderen
Seite des Ventilsitzes austreten, so daß ein Fluß von beispielsweise etwa einem
Drittel der bei voller Ventilöffnung erreichbaren Strömung möglich wird; dieser
Fluß geht-.in Richtung der Pfeile 2o, 2o der Fig. 3 aus dem inneren Kanal 2r zu
dein Auslaß 22 der Ventilkombination.
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Das Absperrventilglied, das mit dem Einlaß 24 der Ventilkombination
in Verbindung steht, ist ähnlich gestaltet, um bei voller Erhebung aus der dargestellten
geschlossenen in die geöffnete Stellung den vollen Durchfluß zu ermöglichen, wenn
durch den Einlaß 25 Druckmedium auf den mit dein Schaft 27 festverbundenen Kolben
26 geleitet wird wenn dagegen eine Feder 28, die- gegen die andere Kolbenseite wirkt,
das Ventilglied mit seinem Kopf 29 auf den Ventilsitz 3o drückt, so ist jeder Durchfluß
verhindert.
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Zweckmäßig ist auch der Kopf 29 hohl gestaltet und an seiner Einlaßseite
bei 32 entlüftet, um bei geschlossenem Ventil mit Sicherheit Gleichheit des Druckes
im Kopfinnern mit dem eingeleiteten Druck des flüssigen Sauerstoffträgers zu erreichen.
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In den Zylindern 35, in .denen die Kolben spielen, sind an den Enden
ringförmige Anschläge 34 vorgesehen, um die Bewegung der zugehörigen Ventilglieder
zu begrenzen und das Durchsickern von Druckflüssigkeit an den Kolbenrändern zu vermindern.
Der Schaft jedes Ventilgliedes hat einen zylindrischen Teil 36; der an der Stelle
seines Austritts aus der Sauerstoffkammer in einer passenden Stopfbüchse-'37 spielt,
wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Die ringförmigen Räume 38 zwischen ,diesen zylindrischen
Teilen und den Kolben, worin sich. die Federn 16 und 28 befinden, können miteinander
durch einen Kanal 39 verbunden sein; außerdem hat einer von ihnen einen Entlüftungsausgang
4o (Fig. :2).
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Manchmal ist es wünschenswert, in dem Aufbau noch zwei Ventile unterzubringen,
die `mit dem Pumpenauslaßende des kombinierten Absperr- und Drosselventils, also
mit dem Einlaß 24 in Verbindung stehen, und zwar ein auf Druck ansprechendes Zündventil
in einem Gehäuse 42 und mit einem Ventilglied 43,' das von einer Feder
44
in die in Fig.2 gezeichnete geschlossene Stellung gedrängt wird und' durch
ein Druckmedium, das bei 45 eingeführt wird, geöffnet werden kann, wenn über ein
Rohr 46 in Fig. z eine verhältnismäßig geringe Menge des flüssigen Sauerstoffträgers
der Zündvorrichtung 47 an der Brenneinrichtung q:8 des Motors zugeführt werden soll.
Das weitere Ventil hat ein Gehäuse 49 und ein Ventilglied So, das in die in Fig.
2 dargestellte offene Stellung gedrängt wird; und regelt den Einlaß in einen Nebenkanal
53 -(Fig. z), der zurück zu dem oberen Ende des Behälters 54 für den. Sauerstoffträger
führt. Dieses Ventil spricht zweckmäßig ebenfalls auf Druck an; es hat dazu einen
Einlaß 55, durch den das Druckmedium eingeführt werden kann, wenn es geschlossen
werden soll.
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Stopfbüchsen zum Abdichten der vier Ventilschäfte, wie in Fig. 3 bei
37 dargestellt, bestehen zweckmäßig jede aus.einem mit Bienenwachs getränkten Ring
von dreieckigem Querschnitt aus Leder, das mit Wasser zugerichtet ist; der Dichtungsring
wird
von einem Ring 57, der unter der Wirkung einer starken Druckfeder 58 steht, gegen
einen dazu passenden kegelstumpfförmigen Sitz gepreßt. Im Gehäuse @ liegt diese
Feder an einem ringförmigen Anschlag an. Man kann auch statt des erwähnten Lederringes
einen aus thermoplastischem Material, z. B. Polytetrafluoräthylen, hergestellten
Ring benutzen, der eine niedrige Reibungsziffer hat. Wenn es sich um Treibstoffe
handelt, die nicht mit niedriger Temperatur durchströmen, so können die Stopfbüchsen
auch aus synthetischem Gummi od. dgl. hergestellt sein.
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In der Fig. i ist eine Pumpe 6o dargestellt, die den Sauerstoffträger
aus dem Behälter 54 durch die Rohrleitung 61 holt und durch die Leitung 62 zu dem
Einlaß 24 der Ventilkombination fördert; ein Rohr 63 verbindet den Auslaß 22 der
Ventilkombination mit der Brennvorrichtung 48. 64 ist eine Rohrleitung, durch die
ein Druckmedium gleichzeitig den Punkten 17 und 55 zugeführt werden kann, und 65
ist eine bei 45 angeschlossene Leitung, aus der das Ventil 42, 43 (Fig. 2) Druck
erhalten kann. Eine Leitung 66 (Fig. i) ist bei 25 (Fig. 2) angeschlossen.
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Die Fig. i zeigt außerdem einen Rohranschluß 67 für die Zuführung
von Brennstoff zur Zündeinrichtung und einen Rohranschluß 68 für die Brennstoffzuführung
zur Brennvorrichtung. Diese Rohrleitungen würden von einer Ventilkombination kommen,
die der der Fig. 2 allgemein ähnlich ist, doch könnte das Ventilglied 43, das in
Fig. 2 dargestellt ist, weggelassen werden, d. h., der Auslaß des kombinierten Brennstoffventils,
der bei 69 in Fig. 2 an das Rohr 67 anzuschließen wäre, würde in nicht dargestellter
Weist dauernd mit der Förderleitung von der Brennstoffpumpe in Verbindung stehen.