DE484967C - Piston valve inlet control for piston engine operated by an elastic propellant at high pressure - Google Patents

Description

Kolbenschiebereinlaßsteuerung für durch ein elastisches Treibmittel von hohem Druck betriebene Kolbenkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Einlaßsteuerung für Kolbenkraftmaschinen, die durch Druckluft oder ein anderes elastisches Treibmittel, wie Flüssigkeitsdampf, oder durch ein Gemisch solcher Treibmittel betrieben werden, deren Eintrittsdruck in die Maschine ein sehr hoher ist und in dem Druckgebiet von 3o bis 15o kg/qcm und darüber liegt. Die Steuerung ist eine Einlaßsteuerung mit Kolbenschiebern derjenigen Art, für welche sich unbeschadet des Umstandes, daß die Steuerorgane Kolbenschieber sind, in der Fachliteratur und Praxis die Bezeichnung Kolbenventilsteuerung eingeführt hat, weil zum Unterschied von den eigentlichen Kolbenschiebersteuerungen die an jedem Zylinderende getrennt angeordneten Kolbenschieber durch die Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen nicht gemeinsam nach beiden Richtungen, sondern wie bei den eigentlichen Ventilsteuerungen jeder Kolbenschieber für sich nur in der einen Richtung durch ein Huborgan von der Steuervorrichtung verschoben werden, in der anderen in der Regel unter Ausklinkung kraftschlüssig, sei es, daß der Kolbenschieber bei senkrechter Anordnung durch sein Gewicht herabfällt, sei es, daß er bei senkrechter oder wagerechter Anordnung durch eine Feder in die Öffnungs- oder in die Schließlage bewegt wird. Hierbei wirkt entweder die Feder allein, wenn beispielsweise die Schieberkolbenspindel zwecks Entlastung beiderseits durch Stopfbüchsen hindurchgeht, oder der Druck des Druckmittels unterstützt bei nicht durchgehender Spindel auf deren Querschnitt in öffnendem oder schließendem Sinne die Wirkung der Feder bis zu einem gewissen Grade, so daß diese schwächer sein kann als beim entlasteten Kolbenventil mit durchgehender Spindel. Derartige Kolbenschiebersteuerungen sind als Ausklinksteuerungen beispielsweise für Dampfmaschinen mit den üblichen Dampfspannungen von 1o bis 15 kg/qcm Eintrittsdruck in Anwendung. Ebenso sind für solche Maschinen Einlaßventilsteuerungen mit einfachen oder Doppelsitzventilen mit und ohne Schließfeder bekannt, bei denen der Dampfdruck das Schließen bewirkt oder beim Schließen die Wirkung der Schließfeder unterstützt, so daß diese schwächer sein kann, als wenn die Feder allein das Schließen bewirken müßte. Zum Unterschied vom Kolbenschieber einer Kolbenschieber- oder Kolbenventilsteuerung wirkt aber beim Aufsitzventil nach dessen Schluß hier der Dampfdruck nicht nur auf den Spindelqüerschnitt, sondern auch auf den um ein Mehrfaches (in der Regel 4-bis 6fach) so großen Querschnitt der einen oder der beiden Ringsitzflächen, so daß der Eröffnungsdruck, d. h. der Druck, der nötig ist, das geschlossene Ventil zu öffnen, um ein Vielfaches größer ist als -beim Kolbenschieber. Während dies bei Dampfmaschinen mit den erwähnten Eintrittsdrücken ohne Bedeutung ist, stellt es für die Anwendung einer solchen Steuerung für eine Kolbenkraftmaschine, die mit einem Treibmittel von einem Eintrittsdruck aus dem eingangs erwähnten hohen Druckgebiet, also Druckluft oder Dampf von 3o bis iooAtm.und darüber, betriebenwird, ein grundsätzliches Hindernis dar. Es ist ferner bekannt eine Ausklinksteuerung mit den Dampfein- und -auslaß steuerndem Rohrschieber, bei welcher dieser beim Ausklinken durch den Dampfüberdruck im Ringraum dadurch in die Mittellage, dieSchließlage, bewegtwird, daß die eine Ringfläche gegenüber der anderen vergrößert ist. Die Stirnflächen des Rohrschiebers befinden sich hierbei im Auspuffraum, sind also nicht dem Frischdampfdruck ausgesetzt. Demgegenüber wird bei der Einlaßsteuerung gemäß der Erfindung eine Kolbenschiebersteuerung verwendet, die sich aber von den vorerwähnten Dampfmaschinen-Kolbenschiebersteuerungen dadurch unterscheidet, daß die Steuerbewegung des Kolbenschiebers zum Schließen und das Festhalten auf seinem Sitz während des Betriebes weder ganz noch teilweise durch eine Schließfeder, sondern durch den hohen Druck des Treibmittels auf den Ouerschnitt der Ventilspindel erfolgt, während das Öffnen des Ventils gegen den verhältnismäßig hohen Druck durch einen Steuerdaumen mittels eines nur auf Zug beanspruchten Gestänges erfolgt. Da bei der vorliegenden Steuerung eine Schließfeder für den Kolbenschieber fortfällt, so muß ferner eine Einrichtung getroffen sein, um beim Anlassen der Maschine, wenn zunächst der hohe Druck des Druckmittels stark, z. B. auf 8 bis 12 kg/qcm, abgedrosselt wird, die Schließstellung des Kolbenschiebers zu sichern. Entweder ist zu diesem Zweck am Führungsteil der Kolbenspindel eine Rille und am Gehäusedeckel ein Widerlager ausgebildet, um in an sich bekannter Weise mittels einer Gabelstange o. dgl. den Kolbenschieber von Hand in die Schließstellung zu bringen, ehe das Absperrventil zum Einlassen des Treibmittels geöffnet wird, oder es ist ein kleiner Hilfskolben vorgesehen, hinter den das Treibmittel aus der Zuleitung vor dem Absperrventil eingelassen wird. Ist die Maschine angelaufen, so sperrt der Regler das Treibmittel vom Zylinder des Hilfskolbens selbsttätig ab und läßt das vorher eingelassene heraus. Oder es kann statt dessen auch eine ganz schwache Ausgleichfeder vorgesehen sein, die lediglich die Kolbenreibung ausgleicht bzw. bei senkrechter Anordnung diese Reibung und das Eigengewicht, so daß schon der herabgedrosselte Druck des zunächst eingelassenen Treibmittels ausreicht, durch seinen Druck auf den Kolbenspindelquerschnitt den Steuerkolben ohne Mitwirkung einer Schließfeder in die Schließlage zu schieben. Der Kolbenschieber ist vorteilhaft in bekannter Weise in einer mit Wandschlitzen versehenen, am Boden geschlossenen Laufbüchse geführt; zum Unterschied von den bekannten Ausführungen für Dampfmaschinen mit dem bisher üblichen Dampfdruck ist die Bewegung aber so, daß sich der Kolbenschieber in öffnendem Sinne gegen den Boden der Laufbüchse hin bewegt. Hierdurch wird erreicht, daß ein Teil des hochgespannten Treibmittels beim Einströmen nicht durch das Innere des ringförmigen Kolbenschiebers hindurchzutreten-braucht, so daß der Durchmesser und damit das Gewicht und die bewegliche Dichtungsfläche besonders klein sein können, was wiederum mit Rücksicht auf den hohen Druck von -besonderer Bedeutung ist.Piston valve inlet control for by a resilient propellant Piston Engine Operated by High Pressure The invention relates to intake control for piston engines that are driven by compressed air or another elastic propellant, such as liquid vapor, or operated by a mixture of such propellants, whose entry pressure into the machine is very high and in the pressure area of 3o to 15o kg / sqcm and above. The control is an inlet control with Piston valves of the type for which, without prejudice to the fact that the Control organs Piston valves are the designation in technical literature and in practice Piston valve control has been introduced because different from the actual ones Piston valve controls the piston valves, which are arranged separately at each end of the cylinder by the control device for opening and closing not jointly after both Directions, but as with the actual valve controls of each piston slide for itself only in one direction by a lifting element from the control device can be moved, in the other, as a rule, frictionally with a notch, be it that the piston valve falls down due to its weight when arranged vertically, be it that he is in the vertical or horizontal arrangement by a spring in the Open or closed position is moved. Either the spring acts here alone if, for example, the spool spindle for the purpose of relieving pressure on both sides passes through stuffing boxes, or the pressure of the pressure medium assists in non-continuous spindle on its cross-section in opening or closing Sense the action of the feather to a certain extent, making it weaker than with the unloaded piston valve with a continuous spindle. Such Piston valve controls are used as release controls, for example for steam engines with the usual steam tensions of 10 to 15 kg / qcm inlet pressure in use. Inlet valve controls with single or double seat valves are also available for such machines known with and without closing spring, in which the steam pressure causes the closing or when closing the action of the closing spring is supported, so that it is weaker can be as if the spring alone had to cause the closing. The difference from the piston valve of a piston valve or piston valve control acts on the Aufsitzventil after its conclusion here the Steam pressure not only on the spindle cross section, but also to the multiple (usually 4-to 6 times) so large cross-section of one or the two ring seat surfaces, so that the Opening pressure, d. H. the pressure required to open the closed valve, is many times larger than -with the piston valve. While this is the case with steam engines with the inlet pressures mentioned is of no importance, it represents the application such a control for a reciprocating engine that uses a propellant from an inlet pressure from the high pressure area mentioned at the beginning, i.e. compressed air or steam is operated from 3o to 100Atm. and above, a fundamental obstacle It is also known a release control with the steam inlet and outlet controlling pipe valve, in which this is caused by the excess steam pressure when notching in the annular space is thereby moved into the central position, the closed position, that one Ring area is enlarged compared to the other. The end faces of the pipe valve are located in the exhaust chamber, so they are not exposed to the live steam pressure. On the other hand, in the intake control according to the invention, a piston valve control is used used, but different from the aforementioned steam engine piston valve controls differs in that the control movement of the piston valve to close and holding on to his seat during operation, neither in whole nor in part by a closing spring, but by the high pressure of the propellant on the Ouschnitt of the valve spindle takes place while the opening of the valve against the relatively high pressure by a control thumb by means of a stressed only on train Linkage takes place. As in the present control a closing spring for the piston valve If this is not the case, a device must also be made to ensure that when the machine is started, if initially the high pressure of the pressure medium is strong, e.g. B. to 8 to 12 kg / sqcm, is throttled to secure the closed position of the piston valve. Either For this purpose, there is a groove on the guide part of the piston spindle and on the housing cover an abutment designed in a manner known per se by means of a fork rod o. The like. To bring the piston valve into the closed position by hand before the shut-off valve is opened to let in the propellant, or it is a small auxiliary piston provided, behind which the propellant let in from the supply line in front of the shut-off valve will. Once the engine has started, the regulator blocks the propellant from the cylinder of the auxiliary piston and lets out the previously let out. Or it instead, a very weak compensating spring can be provided that only the piston friction compensates or, in the case of a vertical arrangement, this friction and the Dead weight, so that the reduced pressure of the initially admitted Propellant is sufficient through its pressure on the piston spindle cross-section To push the control piston into the closed position without the involvement of a closing spring. The piston valve is advantageously in a known manner in one with wall slots provided liner closed at the bottom; in contrast to the known Versions for steam engines with the previously usual steam pressure is the movement but so that the piston slide is in the opening sense against the bottom of the liner moved towards. This ensures that part of the highly stressed propellant does not need to pass through the inside of the ring-shaped piston valve when flowing in, so that the diameter and thus the weight and the movable sealing surface can be particularly small, which in turn takes into account the high pressure of - is of particular importance.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungsformen der Kolbenschiebersteuerung gemäß der Erfindung mit senkrecht angeordnetem Kolbenschieber, doch kann die Anordnung auch wagerecht oder geneigt sein.The drawing shows, for example, embodiments of the piston valve control according to the invention with vertically arranged piston valve, but the arrangement can also be horizontal or inclined.

Bei der Ausführungsform der Abb. i, welche einen Längsschnitt darstellt, ist i der Arbeitszylinder, 2 eine in den Ventilstutzen eingesetzte, an einem Ende geschlossene Lauffläche für den Kolbenschieber 3, welcher in seinem ringförmigen Querschnitt einen Kranz von Einströmungsöffnungen bzw. Einströmungsschlitzen q. hat. Die Laufbüchse 2 hat in diesemFalle eine Gruppe von zwei Einströmungsschlitzen 5. Die Kolbenspindel 6 ist an ihrer Führung mit einer Rolle 7 versehen, welche stets während der Steuerbewegung unter dem Druck des hochgespannten Treibmittels auf den Kolbenspindelquerschnitt an dem Steuerdaumen 8 anliegt. ZumÖffnen des Kolbenschiebers wird der Steuerdaumen 8 durch die auf Zug beanspruchte Stange g vom Steuerteil der Maschine aus bewegt und drückt mittels der Rolle 7 den Kolbenschieber 3 nach abwärts in die Öffnungslage. Hierbei werden gleichzeitig die beiden Einströmungsschlitze 5 der Laufbüchse 2 durch den Einströmungsschlitz q. und die bei der senkrechten Anordnung obenliegende Kante io des Kolbenschiebers freigelegt. Wie ersichtlich, ist an dem nach oben in der Schließstellung vortretendem Kopf der Führung ii der Kolbenspindel eine Rille 12 angedreht, unter welche man mit einer auf einer Nase 22 als Rast ihre Auflage findenden Gabelstange fassen kann, um beim Anlassen der Maschine mit stark gedrosseltem Treibmittel den Steuerkolben in die Schließstellung zu heben, ehe das nicht dargestellte Absperrventil zum Einlassen des Treibmittels geöffnet wird. Sobald die Maschine in Gang gekommen ist und entsprechend der Treibmitteldruck angestiegen ist, erfolgt das Schließen und das Festhalten in der Schließlage durch diesen Druck auf den Ventilspindelquersclulitt.In the embodiment of Fig. I, which is a longitudinal section, i is the working cylinder, 2 is one inserted into the valve connector at one end closed running surface for the piston valve 3, which in its annular Cross section of a ring of inflow openings or inflow slots q. Has. The liner 2 in this case has a group of two inflow slots 5. The piston spindle 6 is provided on its guide with a roller 7, which is always during the control movement under the pressure of the high tension propellant on the Piston spindle cross-section rests against the control thumb 8. To open the piston valve is the control thumb 8 by the train stressed rod g from the control part of the Machine moves out and pushes the piston valve 3 downwards by means of the roller 7 in the open position. Here, the two inflow slots are simultaneously 5 of the liner 2 through the inflow slot q. and the one at the vertical Arrangement of the overhead edge io of the piston valve exposed. As can be seen is on the head of the guide ii protruding upward in the closed position Piston spindle turned a groove 12, under which one with a nose 22 can grasp as a rest their support finding fork rod to when starting the Machine with strongly throttled propellant the control piston in the closed position to lift before the shut-off valve, not shown, for admitting the propellant is opened. Once the machine got going is and accordingly the propellant pressure has risen, the closing and holding takes place in the closed position due to this pressure on the valve spindle cross-section.

Bei Abb. 2 ist die Ausbildung der Steuerung die gleiche wie bei der Abb. i, nur daß bei diesem Beispiel die Laufbüchse 2 drei Einströmungsschlitze 5 und entsprechend der Kolbenschieber zwei Einströmungsschlitze 4 hat. Ferner ist die Kolbenspindel oberhalb ihrer Führung ii verlängert und mit einem kleinen Hilfskolben 13 versehen, der sich in einem Hilfszylinder 14 bewegt. Vor dem Absperrventil 15 ist eine Uberströmleitung 16 abgezweigt, welche über einen Dreiweghahn 17 in den Hilfszylinder 14 führt. Der Hebel des Dreiweghahnes 17 ist an eine Stange i3 angelenkt, die zum Regler führt. Bei Stillstand der Maschine befindet sich der Dreiweghahn in derOfnungsstellung, so daß dasTreibmittel von hohem Druck unter dem Kolben 13 steht und der Kolbenschieber 3 in der Schließstellung hält. Ist nach Öffnen des Absperrventils 15 die Maschine mit stark gedrosseltem Treibmittel in Gang gekommen, so sperrt der Regler mittels des Dreiweghahns 17 den Hilfszylinder 14 gegen die hberströmleitung 16 ab und stellt die Verbindung des Zylinders 14 mit einer Auspuffleitung i9 her, so daß das hochgespannte Treibmittel unter dem Kolben 13 an die Außenluft entweichen kann.In Fig. 2, the design of the control is the same as in the Fig. I, except that in this example the liner 2 has three inflow slots 5 and correspondingly the piston valve has two inflow slots 4. Furthermore is the piston spindle is extended above its guide ii and with a small auxiliary piston 13, which moves in an auxiliary cylinder 14. Before the shut-off valve 15 is an overflow line 16 branches off, which via a three-way valve 17 in the Auxiliary cylinder 14 leads. The lever of the three-way cock 17 is hinged to a rod i3, which leads to the controller. The three-way valve is located when the machine is at a standstill in the open position so that the propellant is of high pressure under the piston 13 and the piston valve 3 holds in the closed position. After opening the Shut-off valve 15 the machine started with strongly reduced propellant, so locks the controller by means of the three-way valve 17, the auxiliary cylinder 14 against the Overflow line 16 and provides the connection of the cylinder 14 with an exhaust line i9 so that the high-tension propellant under the piston 13 to the outside air can escape.

Bei Abb.3 ist die Ausbildung des Kolbenschiebers und der Laufbüchse die gleiche wie bei Abb. i oder Abb. 2, aber an Stelle des Hilfszylinders 14 ist ein Federgehäuse 2o vorgesehen, welches eine schwache Ausgleichsfeder 2i aufnimmt, die nur so stark zu sein braucht, daß sie die geringe Kolbenreibung und das geringe Eigengewicht des Kolbenschiebers ausgleicht. Als steuerndes Mittel beim Anlassen und während des Ganges der Maschine, um den Kolbenschieber in die Schließstellung zu schieben, wirkt also auch hier nur der Druck des Treibmittels auf den Ventilspindelquerschnitt.In Fig.3 is the design of the piston valve and the liner the same as in Fig. i or Fig. 2, but in place of the auxiliary cylinder 14 a spring housing 2o is provided, which accommodates a weak compensating spring 2i, which only needs to be so strong that it has the low piston friction and the low Balances the weight of the piston valve. As a controlling means when starting and while the machine is in motion, to move the piston valve into the closed position to push, so only the pressure of the propellant acts on the valve spindle cross-section.

Die Bewegung des Kolbenschiebers in die Schließstellung erfolgt wegen des hohen Treibmitteldruckes auch bei geringem Kolbenspindelquerschnitt rasch und sicher; es besteht ferner Sicherheit, daß die Kolbenspindelrolle während der Steuerbewegung stets mit genügendem Druck am Steuerdaumen anliegt, und das Steuergestänge fällt, weil es nur auf Zug beansprucht wird, entsprechend leicht aus. Dementsprechend eignet sich diese Kolbenschiebersteuerung insbesondere auch für mit hochgespanntem Treibmittel betriebene Kolbenkraftmaschinen von hoher Umdrehungszahl.The piston slide is moved into the closed position because of the high propellant pressure quickly and even with a small piston spindle cross-section for sure; there is also security that the piston spindle roller during the control movement is always applied with sufficient pressure on the control thumb, and the control linkage falls, because it is only used in tension, it is correspondingly easy. Accordingly suitable This piston valve control is particularly suitable for high-tension propellants operated piston engines of high speed.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Kölbenschiebereinlaßsteuerungfür durch ein elastisches Treibmittel von hohem Druck betriebene Kolbenkraftmaschinen, bei welcher das Öffnen gegen die Wirkung des hohen Druckes durch einen Steuerungsdaumen mittels eines auf Zug beanspruchten Gestänges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Schließen als auch das Festhalten des Kolbenschiebers (3) in seiner Schließlage während des Betriebes durch den auf die Querschnittsfläche der Kolbenspindel (6) wirkenden hohen Druck des Treibmittels bewirkt wird, und daß zur Sicherung des Anlassens der Maschine bei stark gedrosseltem Treibmittel eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Kolbenschieber vor dem Steigen des Treibmitteldruckes in die Schließstellung gebracht wird. PATENT CLAIMS: i. Piston valve inlet control for through an elastic Propellant piston engines operated at high pressure, in which the opening against the effect of the high pressure by a control thumb by means of a Train stressed linkage takes place, characterized in that both the closing as well as holding the piston valve (3) in its closed position during the Operation due to the high pressure acting on the cross-sectional area of the piston spindle (6) Pressure of the propellant is effected, and that to ensure the starting of the machine if the propellant is greatly reduced, a device is provided with the aid of which the piston slide into the closed position before the propellant pressure rises is brought. 2. Kolbenschiebereinlaßsteuerung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung eines kleinen Hilfszylinders (14) mit Hilfskolben (13) an der Kolbenspindel (6), hinter den beim Änlassen mit stark gedrosseltem Treibmittel ungedrosseltes Treibmittel treten kann, während nach dem Anlaufen vom Regler aus der Hilfszylinder (14) vom Treibmittel abgesperrt und das vorher eingelassene herausgelassen wird. 2. Piston valve inlet control according to claim i, characterized by arranging a small auxiliary cylinder (14) with auxiliary piston (13) on the Piston spindle (6), behind the unrestricted when starting with strongly throttled propellant Propellant can occur while after starting the regulator from the auxiliary cylinder (14) shut off from the propellant and let out the previously admitted. 3. Kolbenschiebereinlaßsteuerung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung einer schwachen Ausgleichsfeder (2o) für die Kolbenreibung und gegebenenfalls für diese - und das Eigengewicht des Kolbenschiebers (3), um beim Anlassen auch das gedrosselte Treibmittel zu befähigen, den Kolbenschieber durch seinen Druck auf die Spindelquerschnittsfläche in die Schließstellung zu schieben. 3. Piston valve inlet control according to claim i, characterized by the arrangement a weak compensating spring (2o) for the piston friction and possibly for this - and the weight of the piston valve (3), so that the throttled propellant to enable the piston valve through its pressure to slide the spindle cross-sectional area into the closed position. 4. Kolbenschiebereinlaßsteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Führungskopf (ii) der Kolbenspindel (6) eine Rille (i2) und am Gehäusedeckel ein Widerlager (22) vorgesehen sind, um mit Hilfe eines gabelförmigen Werkzeuges den Kolbenschieber (3) von Hand in die Schließlage zu bringen.4. Piston valve inlet control according to claim i, characterized in that on the guide head (ii) the piston spindle (6) a groove (i2) and an abutment (22) are provided on the housing cover to Using a fork-shaped tool, insert the piston valve (3) by hand into the Bring closed position.