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Hydraulisches Ventil Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventil
mit einer in einem Ventilgehäuse zwischen einem Einlaß und einem Auslaß gebildeten
Regelkammer; einem diese Kammer dicht abschließenden, federbelasteten Gleitkolben,
der Zapfkanäle zur Verbindung der Kammer mit dem Auslaß aufweist, einem Steuerventil
in dem Kolben zum Schließen dieser Zapfkanäle, einem den Einlaß mit der Regelkammer
verbindenden Kanal für die Zuführung einer abgemessenen Flüssigkeitsmenge und einem
von Hand zu bedienenden Getriebe zum Abheben zuerst eines Steuerventilverschlußkörpers
und hierauf des Kolbens von ihren Sitzen.
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Derartige Ventile werden zum Abfüllen von potentiell gefährlichen
Flüssigkeiten, wie Säuren, Benzin u. dgl., verwendet. Bei ihnen ist eine Kontrollir.öglichkeit
in der Weise erforderlich, daß der Bed:enungsgriff des Ventils von Hand gehalten
werden muß, um das Ventil in der Offenstellung zu sichern, während es bei Freigabe
des Handgriffs durch die Bedienungsperson automatisch schließt.
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Der Gleitkolben eines bekannten hydraulischen Ventils dieser Art trägt
stromabwärtsseitig eine durchbrochene zylindersymmetrische Kappe, die die Zapfkanäle
abdeckt. Dadurch soll die Druckdifferenz über dem Gleitkolben bei geöffnetem Steuerventil
verringert werden, um die zum Offenhalten des Ventils erforderliche Kraft herabzusetzen
und ein Flattern des Ventils zu vermeiden. Wegen der Form der Kappe und ihrer Anordnung
werden diese Ziele jedoch nur unvollkommen erreicht.
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Zum Stand der Technik gehört ferner ein völlig anders aufgebautes
Einsitzventil mit Entlastung durch Druckausgleich, bei dem ebenfalls das Flattern
des Hauptverschlußstückes ausgeschaltet werden soll. Dieses Einsitzventil weist
ein Vorhubventil auf, dessen Ventilsitz sich in einer Querwand des im Ventilgehäuse
gleitend, aber nicht abdichtend angeordneten und rohrschieberartig ausgebildeten
Hauptverschlußstückes befindet. Das Einsitzventil hat auf der mit dem Vorhubventil
fest verbundenen Antriebsspindel ein begrenztes Spiel und ist durch einen an dem
über das Vorhubventil hinausragenden Spindelende angeordneten, tellerförmigen Schirmkörper
anhebbar, der von einem für den Druckausgleich zwischen Entlastungsraum und Abströmraum
erforderlichen Entlastungskanal durchbrochen ist und mit dem Hauptverschlußstück
einen Ringraum bildet. In der Off enstellung des Ventils ist der Ringraum
von dem Entlastungsraum und dem Entlastungskanal durch einen als Abdichtstelle ausgebildeten
Anschlag zwischen Hauptverschlußstück und Schirmkörper getrennt und mit dem Abströmraum
über einen ventilnahen Ringspalt verbunden.
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Dieses zum Stand der Technik gehörende Einsitzventil wird insbesondere
als Dampfturbinen-Steuerventil eingesetzt. Als nachteilig ist bei diesem Einsitzventil
anzusehen, daß zwischen dem Ringraum und dem Entlastungsraum bzw. der Regelkammer
eine zusätzliche Abdichtstelle und außerdem an dem Abströmraum ein Ringspalt vorgesehen
werden muß. Vor allem bei kleineren Ventilen wird dadurch der Fertigungsaufwand
erhöht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zum
Offenhalten des Ventils erforderlichen Kräfte auf besonders wirksame Weise herabzusetzen
und damit gleichzeitig beim Schließen des Ventils ein Hämmern zu vermeiden. Insbesondere
besteht die Aufgabe darin, auf der Abströmseite begrenzte Zonen besonders niedrigen
Druckes durch Verwirbelung der Flüssigkeit zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der stromabwärts
gelegenen Seite des Kolbens, in gleichen Umfangsabständen verteilt, glatte, konkave
Außenflächen angeformt und in den Zwischenräumen zwischen diesen Flächen in dem
Kolben axial nach innen gerichtete, eine Wirbelung erzeugende Ausnehmungen oder
Vertiefungen vorgesehen
sind, :die über die Zapfkanäle mit der
Regelkammer verbunden sind.
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Damit wird der Vorteil erzielt, daß beim Öffnen des Hauptventils eine
Niederdruckzone .durch Wirbelung der Flüssigkeit in den Ausnehmungen oder Vertiefungen
entsteht, so daß der Abzug der Flüssigkeit aus der Regelkammer durch die Zapfkanäle
gesteigert wird. Auf diese Weise verringert sich der Druck in der Regelkammer, wenn
das Kolbenventil offen ist, und die zum Offenhalten des Ventils erforderliche Kraft
wird vermindert.
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Ein weiterer Vorteil der die Wirbelung erzeugenden Vertiefungen oder
Ausnehmungen wird während des Schließvorganges des Kolbenventils erreicht. Ein Meßkanal
kann so geöffnet werden, ,daß ein rasches Schließen des Hauptventils verhindert
wird, und dennoch ist die Herabsetzung .des Druckes in der Regelkammer dank der
Anordnung der Vertiefung und der Zapfkanäle so, daß das Kolbenventil in der Schlußphase
des Schließens nicht flattert.
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Bei dem .erfindungsgemäßen Ventil ruß auch keine bestimmte Grenzstellung
des Hauptventils zum Vermeiden des Flatterns eingehalten werden, denn, sobald der
Steuerventilverschlußkörper seinen Sitz an der Dichtungsscheibe verläßt, ziehen
die Zapfkanäle Flüssigkeit aus der Kammer, und ,das Kolbenventil wird hydraulisch
ausbalanciert. Wenn der Steuerventilverschlußkörper zum Schließen des Kolbenventils
an seinem Sitz anliegt, beginnt die automatische, hydraulische Ausbalancierung,
und das Kolbenventil schlägt beim Schließen nicht, auch wenn das Ventil nicht bis
zu einem vorbestimmten Grad geöffnet wurde. Demzufolge kennt das erfindungsgemäße
Ventil keine kritische Stellung des Kolbenventils, d. h. eine Öffnungsstellung,
die eingehalten werden ruß, uni ein heftiges Zuschlagen des Ventils zu verhindern.
Die Schließgeschwindigkeit kann durch Einregelung des Meßkanals genau eingestellt
werden, und trotzdem schlägt das Ventil nicht beim automatischen Schließen. Im Notfall
kann das Ventil durch Betätigung eines Handgriffes außergewöhnlich rasch geschlossen
werden. Beim manuellen Schließen des Ventils sind die Drücke innen- und außenseitig
des Zylinders vorübergehend nicht ausbalanciert, so daß das Ventil nicht manuell
zugeschlagen werden kann und nicht klappern kann. Die zum Öffnen des Ventils und
Halten in der Offenstellung erforderliche Kraft ist sehr gering. Durch die Ausbildung
des Kolbens auf der stromabwärts gelegenen Seite wird der Flüssigkeitsstrom in Richtung
zur Abströmseite des Ventils erhöht, wenn dieses geöffnet ist, und werden stromabwärts
erzeugte Druckwellen gedämpft, wodurch ein Klappern des Ventils verringert oder
ganz beseitigt wird. Außerdem benötigt das Ventil nur eine einzige Dichtungsscheibe
für das Hauptventil und das Steuerventil. Insgesamt ist die Herstellung des Ventils
billig. Schließlich ist das Ventil kompakt, ,durch seinen einfachen Aufbau auch
einem rauhen Betrieb gewachsen und leicht zu warten.
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Das erfindungsgemäße hydraulische Ventil wird besonders zweckmäßig
derart ausgebildet, daß die konkaven Außenflächen auf Zylindern liegen, deren Achsen
tangential zu einem Kreis um die Längsachse des Kolbens verlaufen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Ventils
wird im folgenden an Hand einer Zeichnung mit sieben Figuren näher erläutert. Es
stellt dar F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil bei geschlossener
Stellung, F i g. 2 :einen ebensolchen Schnitt bei einer voll geöffneten Stellung,
F i g. 3 einen Längsschnitt in einer Stellung, in welcher das Ventil teilweise offen
ist und der Bedienungsgriff schnell bewegt wird, um das Ventil freizugeben, F i
g. 4 einen Längsschnitt bei einem kritischen Zustand während des in F i g. 3 gezeigten
Schließvorganges, F i g. 5 die Ventilkappe im Grundriß, F i g. 6 den Schnitt nach
der Linie 6-6 zu F i g. 5, F i g. 7 die Ansicht der Ventilkappe in Richtung des
Pfeils 7 in F i g. 5.
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Das Ventil 10 (F i g. 1) gemäß der Erfindung umfaßt ein hohles Gehäuse
12 mit Ein- und Auslaßstutzen 14 bzw. 16. Von einem Deckel 22 erstreckt sich eine
dünne, zentrale, axial verlaufende Rippe 28. Diese trägt das eigentliche, mit 30
bezeichnete Ventilaggregat, durch welches das Durchströmender Flüssigkeit durch
das Ventil kontrolliert wird.
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Das Ventilaggregat 30 umfaßt einen koaxial in dem Ventilgehäuse 12
angeordneten, an einem Ende offenen, zylindrischen Körper 32, der eine zylindrische
Bohrung 33 besitzt. In Abständen von 90° sind schmale Rippen 34 vorgesehen, von
denen in den Figuren nur eine zu sehen :ist, die sich von dem Gehäuse 12 am Ausströmende
des Körpers 32 nach innen erstrecken und der Führung eines Kolbens dienen. Abgesehen
von den Rippen 28 und 34 ist ein gleichförmiger Durchströmkanal36 um den Körper
32 herum gebildet. Das stromaufwärts gelegene Ende des zylindrischen Körpers 32
ist =durch eine halbkugelförmige Wandung 38 .abgeschlossen; das stromabwärts gelegene
Ende des Körpers 32 ist offen.
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In der Wandung 38 :des Körpers 32 sind kommunizierende Meßöffnungen
oder -kanäle 40 und 42 vorgesehen, um einen kontrollierten Flüssigkeitsstrom von
:der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventils. in eine hohle Regelkammer 44 innerhalb
des Körpers 32 zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit, mit welcher Flüssigkeit in die
Kammer 44 eintritt, ist durch ein Nadelventil 46 regelbar. Das Nadelventil reguliert
die erforderliche .ffnungskraft und die Schließgeschwindigkeit des Ventiles 10.
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Das Ventilaggregat 30 umfaßt ein Kolbenventil 57, das einen becherförmigen
Kolbenteil 56 hat, der in der zylindrischen Bohrung 33 :des Körpers 32 axial
gleitet. Die Dichtung zwischen dem Kolben und der zylindrischen Bohrung 33 erfolgt
durch einen Dichtungsring 58. Das stromabwärts gelegene Ende des Kolbenteils 56
ist mit einer kreisförmigen Ausnehmung 60 versehen, in welche eine flache, in der
Mitte durchbrochene, elastische Dichtungsscheibe 62 eingelegt ist. Letztere ist
an dem Kolbenteil 56 durch ein kappenförmiges Glied 64 befestigt, das der
Verhinderung hydraulischer Stöße dient und durch die Dichtungsscheibe hindurch mit
dem Kolbenteil 56
mittels Bolzen 66 (von denen nur einer zu sehen ist) verbunden
ist. Die Bolzen durchgreifen drei in gleichen Abständen in :der Kappe 64 vorgesehene
Löcher 68 (F i g. 5). Der radial innere Teil der Dichtungsscheibe 62 (F i g. 1)
erstreckt sich nach innen über den Umfang einer zentralen Öffnung 72 des Kolbenteils
56 hinaus.
In dem Kolben 56 ist ein allgemein mit 80 bezeichnetes
Steuerventil angeordnet. Der Schaft 78 dieses Steuerventils durchgreift verschiebbar
eine Bohrung 79 in der Kappe 64. Der Kopf 81 des Steuerventils sitzt auf dem inneren
Ende des Steuerventilschaftes. Zwischen der halbkugelförmigen Wandung 38 und dem
Steuerventilkopf 81 liegt eine Druckfeder 82, welche letzteren dauernd in seine
geschlossene Stellung gegen den Kolben drückt, unbeschadet der axialen Stellung,
welche der Kolben einnimmt. Wenn der Steuerventilkopf 81 an der Dichtungsscheibe
62 angreift, dann zwingt die Steuerventilfeder 82 auch den Kolben 56 in seine geschlossene
Stellung.
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Die hydraulische Stöße verhindernde oder dämpfende Kappe 64 (F i g.
5 bis 7) des Kolbens 56 ist mit einer Bohrung 98 versehen, die größeren Durchmesser
besitzt als der Steuerventilschaft 78 (F i g. 1). Ferner ist die Kappe 64 mit drei
Zapfkanälen 100 ausgerüstet, die mit der Bohrung 98 und dadurch mit der Regelkammer
44 kommunizieren. Jeder der Kanäle 100 mündet in eine Auskehlung 102, ,die
um den Kopf eines jeden Bolzens 66 an der Außenfläche der Kappe gebildet ist (F
i g. 1 und 5). Ferner ist die Kappe 64 mit drei in gleichen Abständen liegenden
konkaven Flächen 104 versehen zu dem Zweck der Erhaltung eines stromlinienförmigen
Weges für den Flüssigkeitsstrom von dem Durchflußkanal36 zum Austrittsende des Ventils
10 und für andere, später zu beschreibende Zwecke. Die konkaven Flächenelemente
104 liegen auf Zylindern, die den Radius R besitzen (F i g. 6). Die Achsen der Zylinder
sind Tangenten zu einem um die Achse der Kappe 64 gelegten Kreis. Die Flächen 104
können auch als Teile von konischen, nicht kreisförmigen Querschnitten gebildet
sein.
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Das Kolbenventil wird mit einem Handgriff 118 geöffnet. Zu diesem
Zweck ist auf dem Steuerventilschaft 78 ein Bund 106 (F i g. 1) mittels .eines Stiftes
108 befestigt.
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Wenn der Handgriff 118 aus der dem völligen Schließen entsprechenden
Stellung .der F i g. 1 in die Stellung der F i g. 2 (voll geöffnet) übergeführt
wird, bewegt das gekrümmte Ende 112 des Hebels 114 den Steuerventilschaft 78 stromaufwärts,
so daß der Kopf 81 des Steuerventils 80 von der Dichtungsscheibe 62 abgehoben wird
und dadurch die in der Kappe 64 vorhandene Durchbohrung öffnet. Da die Regelkammer
44, die sich hinter dem Kolbenventil befindet, Flüssigkeit enthält, deren Druck
:den Kolben 56 stromabwärts zu bewegen sucht, und da auf der stromabwärts gelegenen
Seite des Kolbens keine Flüssigkeit unter Druck vorhanden ist, wenn .das Kolbenventil
geschlossen ist, bleibt dieses anfangs in der geschlossenen Stellung. Indessen entweicht,
sobald der Steuerventilkopf 81 von seinem Sitz abgehoben ist, Flüssigkeit aus der
Regelkammer 44 durch die Öffnung 98 in die Kappe 64 sowie durch die Zapfkanäle
100, wodurch der Druck in der Kammer 44 nachläßt. Der sich hieran anschließende
Vorgang wird nun beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Ventil nutzt die Druckdifferenzen aus, die normalerweise
an dem Hauptventilsitz bestehen, wenn das Ventil offen ist und Flüssigkeit durchströmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil sind die Durchlässe so geformt, daß diese Druckdifferenz
bewußt erhöht wird, und diese erhöhte Druckdifferenz wird dazu verwendet, um das
manuelle öffnen des Ventils zu erleichtern sowie auch das Halten des Ventils in
irgendeiner Offenstellung. Überdies kann das Ventil so einjustiert werden, daß es
sehr rasch schließt, ohne zu klappern oder zu schlagen. Erreicht wird dies durch
die besondere Konstruktion der Kappe 64 und durch die Größe der 1Vleßeinlaßkanäle
40, 42 der Regelkammer 44 im Verhältnis zur Größe der Zapfkanäle 100.
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D:e Auskehlungen 102 (F i g. 5 bis 7) in der Kappe 64 liegen nahe
einer Strömungszone, wo die Flüssigkeit, wenn das Kolbenventil geöffnet ist, beschleunigt
wird infolge des Strömens von dem relativ großen Kanal 36 in einen engeren
Kanal, der gebildet ist zwischen dem Kolben und seinem Sitz 86. Infolge der bei
offenem Kolbenventil sich ergebenden Drosselwirkung hat die sich aus dem Ventil
entleerende Flüssigkeit einen leicht geringeren Druck als die in das Ventil eintretende
Flüssigkeit. Hinzu kommt, daß ein Teil der Flüssigkeit auf dem Weg zu dem Auslaß
16 längs eines Umwegs in die Auskehlungen 102 und aus denselben strömt. Die Auskehlungen
enthalten daher ständig Flüssigkeit und, wenn das Kolbenventil geöffnet ist sowie
infolge der Wirbelung an den Auskehlungen, ist diese Flüssigkeit unter kleinerem
Druck als die Flüssigkeit in dem benachbarten Teil des Auslaßkanals 120.
Der reduzierte Flüssigkeitsdruck in den Auskehlungen unterstützt die Ventilbewegung.
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Wie schon erwähnt, wird durch Verschwenken des Handgriffs
118 aus der Stellung der F i g. 1 in die Stellung der F i g. 2 zunächst der
Steuerventilkopf 81 von seinem Sitz 84 an der Dichtungsscheibe 62 angehoben. Die
Zapfkanäle 100 werden dadurch zur Regelkammer 44 geöffnet. Dadurch gelangt Druckflüssigkeit
aus der Regelkammer 44 in die Auskehlungen 102. Dieser Austritt von Flüssigkeit
aus der Regelkammer 44 findet schneller statt als der Eintritt von Flüssigkeit in
diese Kammer durch die Kanäle 40 und 42, so daß der auf den Kolben wirkende Druck
in der Regelkammer verkleinert wird. Wenn der Bund 106 des Schaftes 78 gegen die
Kappe 64 zum Anliegen kommt, läßt sich die Bewegung des Kolbenventils zum
öffnen leicht bewerkstelligen, weil der Druck in der Regelkammer 44 verringert ist
durch die Strömungsdifferenz zwischen den Eintrittskanälen 40,42 und den Zapfkanälen
100.
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Wenn das Kolbenventil geöffnet ist, hält der Flüssigkeitsstrom hinter
der Kappe 64 und in den Auskehlungen 102 niedrigen Druck an :der stromabwärts
liegenden Seite der Kappe aufrecht, so daß die Zapfkanäle 100 kontinuierlich
Flüssigkeit aus der Regelkammer abziehen.
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Es wurde gefunden, daß durch geeignete Einstellung des Durchströmungsquerschnitts
in den Kanälen 40 und 42 mittels des Nadelventils 46 das Kolbenventil in seiner
offenen Stellung bleibt, auch wenn es nicht mehr von Hand in dieser Stellung gehalten
wird. In der Tat kann dann, wenn die Feder 82 weggelassen wird, der Handgriff freigegeben
werden, und das Kolbenventil bleibt offen. In Wirklichkeit ist die Steuerventilfeder
jedoch notwendig, um das Selbstschließen herbeizuführen. Immerhin kann das hydraulische
Gleichgewicht des Kolbens in Offenstellungen nahezu vollkommen erreicht werden als
direktes Ergebnis der besonderen Formgebung der Kappe 64 in Verbindung mit den Kanalquerschnitten
und anderer gezeigter und beschriebener konstruktiver Details.
Auf
diese Weise wird die zum Abheben des Kolbens 56 von dem Ventilsitz 86 erforderliche
Kraft verringert, und das Öffnen des Ventils geht sanft vor sich, entgegen der Wirkung
der Steuerventilfeder 82 und nicht entgegen der Wirkung es Flüssigkeitsdrucks in
der Regelkammer.
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Bei Fortsetzung der Bewegung des Handgriffes 118 (F i g. 2) im Sinn
des öffnens des Ventils wird die Steuerventilfeder 82 zwischen dem Steuerventilkopf
81 und der Wandung 38 voll zusammengedrückt; der Kolben 56 wird in der Kammer 44
axial bewegt, bis das Kolbenventil voll geöffnet ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich,
wird die Öffnungsbewegung des Kolbenventils durch eine Schulter 122 begrenzt, die
sich am stromaufwärts gelegenen Ende der zylindrischen Bohrung in dem den Kolben
56 aufnehmenden Körper 32 befindet.
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Wenn das Ventil geöffnet ist, bleibt der Kolben 56 nur so lange von
seinem Sitz abgehoben, als der Bedienungshandgriff 118 gehalten wird. Gibt man den
Handgriff frei, so bewegt die Feder 82 zuerst den Steuerventilkopf 81 gegen die
Dichtungsscheibe 62 und hierauf den Kolben in die Schließstellung. Wenn der Steuerventilverschlußkörper
an seinem Sitz liegt, wird der Druck in der Regelkammer 44 dadurch aufgebaut, daß
Flüssigkeit durch die Meßkanäle in die Regelkammer strömt. Der Kolben geht automatisch
in die Schließstellung der F i g. 1 über.
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Es wird nunmehr beschrieben, warum !das Ventil beim Schließen nicht
klappert und stößt. Angenommen, das Ventil sei teilweise geöffnet und werde durch
den Handgriff in der Stellung der F i g. 3 gehalten, die .dieser in der gestrichelt
gezeichneten Stellung dieser Figur einnimmt. Das Steuerventil ist offen, und Drücke
an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbenventils 57 sind im wesentlichen ausbalanciert,
wie oben beschrieben. Ferner sei angenommen, daß der Handgriff schnell in die voll
ausgezeichnete Stellung der F i g. 3 bewegt wird, so daß weder die Steuerventil-
noch die Kolbenventildurchlässe Zeit hatten, sich merklich zu verändern. Theoretisch
ist, wenn sich der Hebel 114 in der ausgezogen gezeichneten Stellung der F i g.
3 befindet, kein Grund dafür vorhanden, zu verhindern, daß das Steuerventil unter
der Wirkung der Feder 82 schließt und das Kolbenventil mitbewegt wird. Tatsächlich
aber ist das Kolbenventil hydraulisch im wesentlichen ausbalanciert, so daß es die
Neigung hat, stehenzubleiben oder sich langsam zu bewegen, bis das Steuerventil
schließt. Die Kraft der Steuerventilfeder 82 kann nunmehr den Steuerventilkopf verschieben,
so daß er an seinem Sitz anliegt und die Durchtrittsöffnung 98 in dem Kolben schließt,
wie in F i g. 4 gezeigt. Da der Kolben in seiner Bohrung abgedichtet ist und da
die Öffnung 98 in der Kolbenventil= kappe nun geschlossen ist, wird das Kolbenventil
57 durch die Feder 82 in die Schließstellung gezwungen, kann aber nur in einem Maße
schließen, das bestimmt ist durch den Zustrom von Flüssigkeit durch die Meßkanäle
40 und 42 in die Regelkammer 44. Der Kolben bewegt sich nicht so, daß das Volumen
in der Regelkammer 44 schneller vergrößert wird als Flüssigkeit dieser Kammer zugeführt
werden kann, weil andernfalls der Kolben in der Regelkammer ein Vakuum ziehen würfle.
Somit wird, wenn das Steuerventil die Stellung der F i g. 4 eingenommen hat, das
automatische Schließen des Ventils unter der Einwirkung der Steuerventilfeder 82
verzögert, und die Schließgeschwindigkeit wird geregelt durch den Flüssigkeitsstrom
durch die Meßkanäle 40 und 42, je nach Einstellung .des Nadelventils 46. Diese Einstellung
kann auch während des Betriebes erfolgen, i um die gewünschte Schließgeschwindigkeit
zu erhalten.
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Zu bemerken ist, daß die Kappe 64 so gestaltet ist, daß auch wenn
das Nadelventil 46 auf ziemlich hohe Schließgeschwindigkeit eingestellt ist, das
Ventil nicht klappert und schlägt, was bei bekannten, schnell schließenden Ventilen
der Fall ist. Die Wirkung beruht auf dem Vorhandensein der konkaven Flächenelemente
104, welche, wenn sich die Kappe 64 in die große, durch den Ventilsitz 86 gebildete
Öffnung bewegt, den Stoß eines Stromes relativ hoher Geschwindigkeit aufnehmen,
wobei diese konkaven Flächenelemente den Strom von der im wesentlichen radialen
in die im wesentlichen axiale Richtung ändern. Die axialen Komponenten wirken .der
Schließkraft entgegen und verhindern ein Schlagen des Ventils beim übergang desselben
in die Schließstellung.
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Wenn das Kolbenventil schließt, weil der Zulauf von Flüssigkeit durch
den Meßkanal durch eine Zunahme des Volumens in der Regelkammer, hervorgerufen durch
:die Schließbewegung des Kolbenventils, erfolgt, werden die Drücke gegen jede Seite
des Kolbens 56 im wesentlichen ausbalanciert und bleiben in diesem Zustand während
der automatischen Schließung des Ventils. Auf diese Weise ist der Kolben empfindlich
gegen Rückdruckwogen, die von der stromabwärts gelegenen Seite des Ventils zurückwollen.
Indessen werden :derartige Wogen radial nach außen abgelenkt durch die konkaven
Flächenelemente 104, welche sie in Staudruck umsetzen, dessen Wirkung teilweise
in unwirksame radiale Kräfte umgesetzt wird. Das durch Rückstauimpulse eintretende
Klappern wird so im wesentlichen verringert, wenn nicht voll beseitigt. Die konkaven
Flächenelemente 104 der Kolbenventilkappe verbessern auch die Strömungscharakteristiken,
wenn das Ventil voll geöffnet ist, weil sie stromlinienförmig verlaufen und die
Wirbelung verringern, die eintreten würde, wenn die äußere Oberfläche des Kolbens
flach wäre. Die Verringerung der Wirbelung erleichtert auch das Offenhalten des
Ventils mit dem Handgriff 118, weil Niederdruckzonen stromabwärts des Kolbens verringert
werden, ausgenommen in den Auskehlungen 102. übermäßige Wirbelung an der Fläche
der Kolbenventilkappe würde Niederdruckbereiche erzeugen, die das Bestreben hätten,
das Ventil zu schließen und dabei die zum Halten in der offenen Stellung erforderliche
Kraft zu erhöhen.
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Wenn sich das Ventil 10 in der voll geöffneten Stellung (F
i g. 2) befindet und ein Notstand die augenblickliche Schließung erfordert, .dann
bewegt die Bedienungsperson den Handgriff 118 in die gegenüberliegende äußerste
Stellung. Das gekrümmte Ende 112 des Betätigungshebels 114 greift dabei an einen
Querstift 24 an, der zwischen dem offenen Endteil der beiden Schenkel 110 an dem
Steuerventilschaft vorgesehen ist. Das Steuerventil wird nun augenblicklich geschlossen,
worauf die manuelle Schließkraft an dem Kolbenventil zur Wirkung kommt. Indessen
wird der Schließbewegung des Kolbens 56 Widerstand entgegengesetzt durch die Drosselwirkung
des Nadelventils 46, so daß eine abrupte manuelle Schließung des Ventils verhindert
wird. Es
kann aber an dem Handgriff 118 und am Stift
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eine Kraft zur Wirkung gebracht werden, die genügt, in der Regelkammer
ein Vakuum zu ziehen und ein früheres Schließen als normalerweise herbeizuführen.
Nach diesem erzwungenen Schließen des Kolbenventils fährt die Flüssigkeit fort,
kontinuierlich in die Kammer 44 durch die Meßkanäle 40 und
42 einzuströmen, und der hinter dem Kolbenventil aufgebaute resultierende
Druck erlaubt der Ventilfeder 82 alsbald, das Kolbenventil geschlossen zu halten.
Bei einer gegebenen Einstellung des Nadelventils 46 wird das Kolbenventil
durch manuelle Betätigung um so rascher geschlossen, je größer die an dem Handgriff
ausgeübte Kraft ist. Nachdem das Kolbenventil geschlossen und die Regelkammer
44 mit Flüssigkeit gefüllt ist, kann der Handgriff 118 freigegeben
werden. Das Ventil bleibt in der geschlossenen Stellung, bis der Handgriff zum Öffnen
des Steuerventils und des Kolbenventils in der vorbeschriebenen Weise bewegt wird.
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Die besondere Formgebung der Kappe 64 (konkav verlaufende Strömungsflächen
104) verbessert die Strömungscharakteristiken. Es wurde gefunden, daß die Form der
Kappe insofern ein unerwartetes Ergebnis liefert, als sie die zum manuellen Halten
des Ventils in der Offenstellung erforderliche Kraft verringert. Versuche ergaben
des weiteren, daß die Auskehlungen 102 in der Ventilkappe einen merklichen Niederdruckeffekt
hervorrufen, der, bei Einwirkung auf die Kammer 44, über Kanäle, wie die Abzapfkanäle
100, eine weitere Verringerung der erwähnten Kraft zur Folge hat. Durch entsprechende
Einstellung der relativen Größen der Meßkanäle 40, 42
und der Zapfkanäle
100 ist es möglich, den Druck in der Regelkammer 44 bis zu dem Punkt
zu reduzieren, bei welchem der Druck in der Kammer 44
so niedrig gehalten
werden kann, daß der Außendruck auf das Kolbenventil ausbalanciert wird, wodurch
der größte Teil der Arbeit, die sonst zum öffnen des Ventils benötigt wird, entfällt.