DE487476C - Nozzle valve for deflagration turbines - Google Patents

Description

Düsenventil für Verpuffungsbrennkraftturbinen Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Düsenventil für Verpuffungsbrennkraftturbinen, bei denen das Düsenventil als entlastetes Kolbenventil mit Ölsteuerung ausgeführt ist. Die Erfindung bezweckt die Kühlung eines derartigen Ventils, das bekanntlich unmittelbar den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt ist. Die Erfindung besteht darin, daß ein Teil des Steueröles zur Kühlung durch das Ventilinnere geleitet wird. Bekanntlich erfolgt die Ölsteuerung derartiger Ventile, indem das abwechselnd unter Druck gesetzte und entlastete Steueröl auf eine Kolbenfläche wirkt, wobei ein gleichbleibender Gegendruck auf eine Gegenkolbenfläche ausgeübt wird; je nachdem, ob der Druck des Steueröles oder der Gegendruck überwiegt, erfolgt die Ventilbewegung. Vorteilhaft wird der Gegendruck durch eine unter gleichbleibendem Druck stehende Ölsäule ausgeübt. Es kann daher das Kühlöl entweder dem unter wechselndem oder dem unter gleichbleibendem Druck stehenden Steueröl entnommen werden. Durch die Erfindung wird eine einfache Kühleinrichtung geschaffen und die Aufnahme einer größeren Wärmemenge als bisher durch das Kühlöl ermöglicht, weil dasselbe unter Druck steht.Nozzle valve for deflagration internal combustion turbines of the present invention refers to a nozzle valve for deflagration internal combustion turbines where the The nozzle valve is designed as a balanced piston valve with oil control. The invention The purpose of this is to cool such a valve, which is known to be directly called the Is exposed to combustion gases. The invention consists in that part of the Control oil is passed through the inside of the valve for cooling. As is well known, it happened the oil control of such valves by alternately pressurizing and Relieved control oil acts on a piston surface, with a constant back pressure is exerted on an opposed piston surface; depending on whether the pressure of the control oil or the counterpressure predominates, the valve moves. The Counterpressure exerted by a column of oil under constant pressure. It therefore, the cooling oil can either change with or with constant Control oil under pressure can be taken. The invention makes a simple one Cooling device created and the absorption of a greater amount of heat than before made possible by the cooling oil because it is under pressure.

In weiterer Durchführung der Erfindung wird in das Innere des zweckmäßig zylinderkolbenartig ausgestalteten Ventils ein Einsatzkörper eingebracht, der zwischen seiner Außenwand und der vorteilhaft mit einer Spiralnut versehenen Innenwand des Ventils einen von Kühlöl durchflossenen Mantelraum oder spiralförmige Mantelkanäle frei läßt, durch den oder durch die das Kühlöl insbesondere in der Nähe der den Verbrennungsgasen unmittelbar ausgesetzten Ventilteile, z. B. Ventilteller oder Ventilboden, in dünner Schicht hindurchströmt. Es sind schon ölgekühlte Ventile für Brennkraftmaschinen bekannt geworden. Bei diesen Ventilen aber bildet der Kühlölraum einen Flüssigkeitssack, so daß die Nachteile einer großen Schwere des Ventils und einer hierdurch bedingten Erhöhung der Massenkräfte, ferner der Stauung des Kühlmittels und der dadurch verursachten schlechteren Kühlung der Ventilaußenwand, der Bildung von Ölgasen, die in das Innere der Umwälzpumpe gelangen und dort Betriebsschwierigkeiten hervorrufen können, und schließlich der Bildung eines Ölsumpfes und hierdurch eintretender Ausfällung von Ölkohle sowie Verstopfungen und Behinderung des Kühlmittelumlaufes entstehen. Dadurch, daß gemäß der Erfindung in das Innere des Ventilkörpers ein Einsatzkörper eingebracht ist, entsteht zwischen der Außenwand dieses Körpers und dem Ventilkolben ein Raum, durch den das Kühlöl in dünner Schicht strömt; durch diese dünne Schicht werden die Nachteile der bekannten Einrichtung beseitigt.In further implementation of the invention, the interior is expedient A cylinder piston-like valve designed an insert body introduced between its outer wall and the inner wall of the advantageously provided with a spiral groove Valve a jacket space through which cooling oil flows or spiral jacket channels leaves free through or through which the cooling oil, in particular in the vicinity of the Valve parts directly exposed to combustion gases, e.g. B. valve plate or Valve bottom, flows through in a thin layer. They are already oil-cooled valves became known for internal combustion engines. With these valves, however, the cooling oil space forms a liquid bag, so that the disadvantages of a great weight of the valve and a resulting increase in the inertia forces, as well as the stagnation of the coolant and the resulting poorer cooling of the valve outer wall, the formation of oil gases that get inside the circulation pump and there operating difficulties can cause, and finally the formation of an oil sump and thereby occurring Precipitation of carbon as well as blockages and obstruction of the coolant circulation develop. Characterized in that according to the invention in the interior of the valve body Insert body is introduced, arises between the outer wall of this body and the valve piston a space through which the cooling oil flows in a thin layer; by this thin layer eliminates the disadvantages of the known device.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsformen des Erfindungsgedankens am Beispiel des Längsschnittes durch Düsenkolbenventile dar.The drawing represents two embodiments of the idea of the invention using the example of the longitudinal section through nozzle piston valves.

Irr- Abb. z bezeichnet e einen Ventileinsatz, der in das wassergekühlte Turbinengehäuse a eingesetzt ist. In diesem Ventileinsatz ist das Düsenventil f geführt, das das Innere der Brennkammer b vom Düsenkanal c abschließt. Der Ventileinsatz enthält eine stufenweise zylindrische Ausdrehung, in welche der stufenförmig ausgeführte Kolbenkörper des Ventils eingesetzt ist; an seinem oberen Ende ist der Ventileinsatz durch einen Deckel m abgeschlossen. Bei k ist der ruhende Öldruck (beispielsweise von 7 Atm. Überdruck) angeschlossen, bei L die Ölsteuerung, welche abwechselnd mit einer Ölquelle von hohem Öldruck (beispielsweise auch 7 Atm. Überdruck) oder mit einer Ölabflußöffnung (also von o Atm.) verbunden wird. Die Bohrung o dient zur Abführung von Lecköl und ist ebenfalls mit dem Ölablauf verbunden. Solange über dem Ventil der hohe Öldruck von 7 Atm. herrscht, ist das Ventil geschlossen und auf seinen Sitz gedrückt. Sobald aber die Leitung l entlastet wird, drückt der überwiegende Öldruck der Leitung k, welcher auf die Ringfläche zwischen den beiden Kolbenflächen f' und f" wirkt, den Kolben hoch. Der Innenraum P des Ventilkörpers f, f' ist durch eine Bohrung i mit dem Ringraum zwischen f' und f", also auch mit der Leitung k in Verbindung gesetzt. Ein in. diesen Raum p hineinragendes Rohr y steht in Verbindung mit einer Bohrung r' im Deckel, und an diese Bohrung schließt sich eine durch ein Drosselorgan einstellbare Öffnung y" an. Auf diese Weise fließt ständig ein Teil des unter ruhendem Druck stehenden Öles aus der Leitung k durch p, y und y' über die Drosselöffnung y" aus und bewirkt die Kühlung des Ventils.Irr- Fig. Z denotes a valve insert which is inserted into the water-cooled turbine housing a. The nozzle valve f, which closes the interior of the combustion chamber b from the nozzle channel c, is guided in this valve insert. The valve insert contains a stepped cylindrical recess into which the stepped piston body of the valve is inserted; the valve insert is closed off by a cover m at its upper end. At k, the static oil pressure (for example 7 atm. Overpressure) is connected, at L the oil control, which is alternately connected to an oil source with high oil pressure (for example also 7 atm. Overpressure) or to an oil drain opening (i.e. from 0 atm.) . The hole o serves to discharge leakage oil and is also connected to the oil drain. As long as the high oil pressure of 7 atm across the valve. prevails, the valve is closed and pressed onto its seat. As soon as the line l is relieved, however, the predominant oil pressure in the line k, which acts on the annular surface between the two piston surfaces f ' and f " , pushes the piston upwards. The interior P of the valve body f, f' is joined by a bore i the annulus between f ' and f ", thus also connected to the line k . A tube y projecting into this space p is connected to a bore r 'in the cover, and this bore is adjoined by an opening y ″ which can be adjusted by a throttle element. In this way, part of the oil under static pressure flows out continuously the line k through p, y and y 'via the throttle opening y "and causes the cooling of the valve.

Abb. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, die zugleich eine eigenartige Steuerung des Düsenventils darstellt. Hier stellt auch wiederum f, f' den Kolbenkörper dar, der an seinem unteren Ende das Ventil bildet; c ist wiederum der Ventileinsatz, der durch die Öffnung k mit der Ölquelle, welche unter ruhendem Öldruck (z. B. von 2 Atm.) steht, verbunden ist und durch die Öffnung l an die Ölsteuerungseinrichtung angeschlossen ist, welche abwechselnd Öl von höherem Öldruck (z. B. 7 Atm.) zuführt und abwechselnd mit dem Ölabfluß verbunden wird. Der Deckel m enthält in diesem Fall eine Bohrung d, die mit einer Ölquelle von noch höherem ruhenden Öldruck (etwa 3o Atm.) in ständiger Verbindung steht. Es ist ein Ringschieber a vorgesehen, welcher die Steuerbewegungen des Kolbenventils derart einleitet, daß sie mit geringem Ölverbrauch bei großer Hubgeschwindigkeit ausgeführt werden können. In der gezeichneten Stellung ist angenommen, daß die Leitung 1 keinen Öldruck enthält. Es überwiegt daher der Öldruck aus der Leitung d, der den Kolbenkörper auf seinen Sitz drückt. Wird Öldruck von 7 Atm. durch die Leitung 1 zugeführt, so wird zunächst der Ringschieber a hochgedrückt. Er schließt dadurch die Verbindung zwischen Hochdruckölleitung d mit dem Raum unter dem Deckel und setzt diesen mit dem an die Leitung k angeschlossenen niederen Öldruck von 2 Atm. in Verbindung. Der Überdruck im Ringraum zwischen den Kolbenflächen f' und f hebt dadurch den Kolbenkörper und öffnet das Ventil. Sobald der Öldruck in der Leitung l entlastet wird, senkt sich der Schieber durch den auf ihm lastenden überwiegenden Öldruck von 2 Atm. und stellt dadurch wieder die Verbindung zwischen dem Hochdrucköl von 3o Atm. und dem Raum unter dem Deckel her, wodurch sich alsdann das Ventil schließt.Fig. 2 shows a second embodiment, which at the same time represents a peculiar control of the nozzle valve. Here again f, f 'represents the piston body, which forms the valve at its lower end; c is in turn the valve insert, which is connected through the opening k to the oil source, which is under static oil pressure (e.g. of 2 atm.), and is connected through the opening l to the oil control device, which alternates oil with a higher oil pressure (z. B. 7 atm.) and is alternately connected to the oil drain. In this case, the cover m contains a bore d which is in constant communication with an oil source with an even higher static oil pressure (about 30 atm.). A ring slide a is provided which initiates the control movements of the piston valve in such a way that they can be carried out with low oil consumption at a high stroke speed. In the position shown it is assumed that the line 1 contains no oil pressure. The oil pressure from line d, which presses the piston body onto its seat, therefore predominates. If an oil pressure of 7 atm. fed through the line 1, the ring slide a is first pushed up. It thereby closes the connection between the high pressure oil line d and the space under the cover and sets it to the low oil pressure of 2 atm, which is connected to the line k. in connection. The overpressure in the annular space between the piston surfaces f ' and f thereby lifts the piston body and opens the valve. As soon as the oil pressure in the line 1 is relieved, the slide is lowered by the predominant oil pressure of 2 atm. and thereby re-establishes the connection between the high pressure oil of 3o Atm. and the space under the lid, which then closes the valve.

Diese eigenartige Steuerung des Kolbenventils durch Vermittlung eines Steuerschiebers und drei verschiedener Drücke, nämlich des Niederdruckes von 2 Atm., des Höchstdruckes von 3o Atm. und des Druckes der Ölsteuerung, der zwischen 7 und o Atm. wechselt, ermöglicht ein schnelles und mit großem Druck erfolgendes Öffnen und Schließen des Ventils mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand von Steueröl, da dieses nur die Belastung der Ringfläche des Kolbenkörpers zum Zwecke des Offnens bewirkt, wobei in diesem Fall der Steueröldruck trotz der kleinen wirksamen Fläche ausreicht, weil die Öffnung durch den Verbrennungsdruck mit unterstützt wird.This peculiar control of the piston valve through the intermediary of a Control slide and three different pressures, namely the low pressure of 2 atm., of the maximum pressure of 3o atm. and the pressure of the oil control, which is between 7 and o Atm. changes, enables quick opening that takes place with great pressure and closing the valve with a relatively low expenditure of control oil, since this only loads the annular surface of the piston body for the purpose of opening causes, in this case the control oil pressure despite the small effective area sufficient because the opening is supported by the combustion pressure.

Es ist nun zum Zweck der Kühlung der Kolbenkörper f mit einem hohlzylindrischen Einsatzkörper g versehen, der zwischen seiner Außenwand und -der einen Wand des Kolbenkörpers einen engen Ringraum, vorzugsweise in Form eines spiralförmigen Kanals p, bestehen läßt. Dieser Kanal ist einerseits an die Öffnung y, den Kanal y' und die regelbare Drosselöffnung y" angeschlossen, andererseits mit einem Innenrohr s' verbunden, das in den Kanals mündet. Auf diese Weise kann wiederum von dem unter ruhendem Druck von etwa 2 Atm. stehenden Öl aus dem Kanal s eine regelbare Menge ständig durch s' und den spiralförmigen Kanal fließen und den Ventilkolben kühlen.It is now for the purpose of cooling the piston body f with a hollow cylindrical Insert body g provided between its outer wall and one wall of the Piston body has a narrow annular space, preferably in the form of a spiral channel p, can exist. This channel is on the one hand to the opening y, the channel y 'and the adjustable throttle opening y "connected, on the other hand with an inner tube s' connected, which empties into the canal. This way you can turn from the below resting pressure of about 2 atm. standing oil from the channel s an adjustable amount flow continuously through s' and the spiral channel and cool the valve piston.

Man erkennt leicht, daß durch diese Anordnung die Masse des mit dem Ventilkolben hin und her bewegten Öles auf ein Mindestmaß herabgedrückt ist und dadurch dieMassenwirkungen des Öles unschädlich gemacht sind.It is easy to see that the mass of the with the Valve piston is pushed back and forth moving oil to a minimum and thereby the mass effects of the oil are rendered harmless.

Das Kühlöl kann statt der ruhenden Ölleitung s auch der Leitung 1, in welcher das unter wechselndem Druck stehende Öl sich bewegt, entnommen werden.Instead of the idle oil line s, the cooling oil can also be fed to line 1, in which the oil, which is under changing pressure, moves, can be removed.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: _. Düsenventil für Verpuffungsbrennkraftturbinen, bei welchen das mit einem teilweise oder ganz entlasteten Kolben verbundene Ventil durch Öl gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Steueröles zur Kühlung durch das Ventilinnere geleitet wird. z. Düsenventil nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des zweckmäßig zylinderkolbenartig ausgestalteten Ventils ein Einsatzkörper eingebracht ist, der zwischen seiner Außenwand und der vorteilhaft mit einer Spiralnut versehenen Innenwand des Ventils einen von Kühlöl durchflossenen Mantelraum oder spiralförmige Mantelkanäle frei läßt, durch den oder durch die das Kühlöl, insbesondere in der Nähe der den Verbrennungsgasen unmittelbar ausgesetzten Ventilteile, z. B. Ventilteller oder Ventilboden, in dünner Schicht hindurchströmt.PATENT CLAIMS: _. Nozzle valve for deflagration combustion turbines, in which the valve connected to a partially or fully relieved piston is controlled by oil, characterized in that part of the control oil for Cooling is passed through the valve interior. z. Nozzle valve after Claim r, characterized in that in the interior of the expediently cylinder-piston-like configured valve, an insert body is introduced between its outer wall and the inner wall of the valve, which is advantageously provided with a spiral groove, has one of Cooling oil traversed jacket space or spiral jacket channels free through by or by the cooling oil, especially in the vicinity of the combustion gases directly exposed valve parts, e.g. B. valve plate or valve base, in thinner Layer flows through it.