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Verfahren und Vorrichtung, um bei Ventilen mit Entlastungsvorrichtungen die Schwingungen des Hauptventils zu verhindern.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, welches zum Zwecke der leichten und schnellen Eröffnung mit Entlastungsvorriehtungen versehen ist, welche aus einer vom Ventilgehäuse und dem Hauptventil gebildeten Entlastungskammer und einem im Hauptventil angeordneten Hilfsventil bestehen.
Diese Ventile haben bekanntlich den Nachteil, dass das Druckmittel beim Öffnen des Hauptventils immer noch mit starkem Überdruck unter das Hauptventil gelangt. Infolgedessen wird das Hauptventil mit grosser Gewalt nach aufwärts gegen das Hilfsventil geschleudert und hämmert dann dauernd gegen dasselbe.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles hat man bisher zwei Wege eingeschlagen, deren gemeinsames Kennzeichen ein Entlastungskolben am Hauptventil von solcher Ausbildung ist, dass er bei den Bewegungen des Hauptventils in der Entlastungskammer Kompressionswirkungen zu erzeugen vermag. Im übrigen unterscheiden sich die beiden Wege aber dadurch voneinander, dass beim Öffnen des Hauptventils das eine Mal ein Drosselkörper am Hilfsventil die Druekmittelabflussöffnung der Entlastungskammer allmählich zunehmend drosselt, während die Druckmittelzuflussöffnung in die Entlastungskammer unverändert bleibt, und dass dann das andere Mal ein Drosselkörper am Hilfsventil die Druckmittelzuflussöffnung in die Entlastungskammer allmählich zunehmend entdrosselt,
während der Durchflussquerschnitt der Abflussöffnung der Entlastungskammer unverändert bleibt.
Das auf den beiden Wegen verfolgte Ziel ist die Erzeugung eines so starken Überdruckes in der Entlastungskammer während des Eröffnungshubes des Hauptventils, dass dadurch ein Aufprallen des aufwärts fliegenden Hauptventils auf das Hilfsventil verhindert wird. Um nun die Bedienung des Ventils aber nicht zu erschweren, darf immer nur so viel Druckmittel als Beihilfe zur Erzeugung dieses Überdruckes aus dem Druckmittelerzeugungsraum in die Entlastungskammer einströmen, dass es beim Gegenhube des Hauptventils auch durch eine verhältnismässig kleine Hilfsventilöffnung wieder in der gleichen Zeit aus der Entlastungskammer abströmen kann.
Da der von einer so geringen Druckmittelmenge erzeugte Überdruck selbstverständlich auch nur klein sein kann, so muss der weitaus grösste Teil des erforderlichen Überdruckes daher immer durch die Kompressionswirkung des Entlastungskolbens erzeugt werden. Da nun ein grosser Kompressionshub die Bedienung der Ventile ebenfalls wieder erschweren würde, so muss das Hauptventil infolgedessen stets mit einem grossen Entlastungskolben versehen werden. Dadurch werden die Ventile aber gross und schwer und erfordern deshalb auch erheblich grössere Her- qtellungskosten als Ventile mit kolb < 'nlosen Hauptventilen von der gleichen lichten Weite.
Die Erfindung bezweckt nun, bei den Ventilen mit Entlastungsvorrichtungen die Schwingungen des Hauptventils ohne die Mitwirkung eines Entlastungskolbens am Hauptventil zu verhindern, welcher bei der Bewegung Kompressionswirkungen in der Entlastungskammer erzeugt.
Der Erfindungszweck wird durch das Verfahren erreicht, das Hauptventil der Wirkung zweier Drosselvorrichtungen auszusetzen, von denen eine Vorrichtung den Druckmittelzufluss aus dem Druckmittelerzeugungsraum in die Entlastungskammer und die andere Vorrichtung den Druckmittelabfluss aus dem Druckmittelerzeugungsraum in dem Raum unter dem Hauptventil regelt.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 und 2, welche beide ein Dampfventil im senkrechten Schnitt darstellen. Die Fig. 3 zeigt den Grundriss des ; n beiden Fällen verwendeten Hauptventils.
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In den Figuren bezeichnet 1 das Ventilgehäuse, 2 den Deckel des Ventilgehäuses, 3 das Hauptventil, 4 das zwischen Rippen 8 geführte Hilfsventil und' ? die Entlastungskammer, deren Abfluss- öffnung vom Hilfsventil 4 verschlossen gehalten wird. In dem Hauptventil 3 ist der Körper, welcher die Druckmittelkammer 9 umschliesst, so angeordnet, dass er sich auf den Ring stützt, welcher an den Rippen 8 vorgesehen ist und dass er in dieser Lage durch Rohre 12 festgehalten wird,
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den Ringspalt 11 in die Eutlastungskammar 5 gelangt und sie mit Druckmittel von der gleichen Spannung wie im Druckmittelerzeugungsraum anfüllt.
Die den Ringspalt 11 umschliessende Fläche 6 des Körpers soll nun als Drosselkörper am Hauptventil dienen, welcher bei den Relativbewegungen des Hauptventils und des Hilfsventils mit einem an der Ventilspindel 7 vorgesehenen Drosselkörper zusammen den Ausfluss des Druckmittels aus der Druckmittelkammer 9 in die Entlastungskammer 5 regeln soll. Dieser Drosselkörper besteht aus einem Bunde. M an der Ventilspindel 7, dessen oberer Rand so ausgebildet ist, dass er zu dem Drosselkörper 6 passt und mit ihm zusammen den Druckmitteldurchfluss durch den Ringspalt 11 zu regeln vermag. In der Fig. 1 hat der Drosselkörper 14 einen kleineren Durchmesser als der Ringspalt 11 und in der Fig. 2 ist sein Durchmesser grösser als der Ringspaltdurchmesser.
Die Drosselvorrichtung zum Regeln des Druckmittelabflusses aus dem Druckmittelerzeugungsraum 13 in den Raum 15 unter dem Hauptventil 3 besteht in einem engen und zweckentsprechend langen Spalt zwischen der Innenwand des Ventilgehäuses 1 und der Aussenwand des Hauptventils 3. Der obere Rand des Drosselkörpers 14 ist auf der Ventilspindel 7 in solcher Entfernung von dem Drosselkörper 6 angeordnet, dass bei dem Eröffnungshube der Ventilspindel 7 die Drosselung des Druckmittelabflusses aus der Druckmittelka, mmer erst dann beginnt, wenn der Eröffnungshub des Hilfsventil schon grösser als ein Viertel des Durchmessers der Hilfsventilöffnung geworden ist.
Beim Eröffmmgshube der Ventilspindel 7 gibt das Hilfsventil4 die bis dahin verschlossen gehaltene Abflussöffnung im Hauptventil für den Druckausgleich zwischen der Entlastungskammer 5 und dem Raum. M unter dem Hauptventil 3 frei. Da die einander zugekehrten Flächen der beiden Drosselkörper 6 und 9 aber weiter als ein Viertel des Durchmessers der Hilfsventilöffnung von einander entfernt angeordnet sind, so wird das Hauptventil auch trotz der Freigabe der Abflussöffnung durch das Hilfsventil zunächst noch nicht entlastet.
Vom Beginn der Hilfsventileröffnung an strömt vielmehr der Dampf in bis zum Höchstwert zunehmender Menge. aus dem Druekmittelerzeugungsraum 13 durch die Kanäle 12 und den Ringspalt 11 in die Entlastungskammer 5 und aus dieser durch die Abflussöffnung im Hauptventil in den Raum 15. Das Hauptventil wird daher erst dann entlastet, wenn beim weiteren Eröffnungs- hube der Ventilspindel 7 der obere Rand des Drosselkörpers 14 bis an den unteren Rand des Drosselkörpers 6 gelangt ist und den Ausfluss des Druckmittels durch den Ringspalt 11 in die Entlastungskammer 5 abgedrosselt hat. Gleichzeitig hiemit legt sich bei dem Beispiel Fig. 1 die Rückseite des Hilfsventils 4 als Widerlager gegen die Unterseite der Platte 10.
Bei dem Beispiel Fig. 2 bildet der Drosselkörper 14 gleichzeitig auch das Widerlager. Bei der Fortsetzung ihres Eröffnungshubes hebt die Ventilspindel 7 dann mittels dieser Widerlager, das entlastete Hauptventil aus seiner Absehlusslage nach aufwärts. Durch den Drosselspalt zwischen dem Hauptventil und dem Ventilgehäuse strömt das Druckmittel beim Öffnen des Hauptventils zunächst nur in einer so geringen Menge aus dem Druckmittelerzeugungsraum in den Raum 15 unterhalb des Hauptventils ein, dass die Bildung eines Überdruckes hier ausgeschlossen ist. Die Eröffnung des Ventils vollzieht sich daher so ruhig, dass das Hauptventil dabei seine Rast auf dem Widerlager nicht verlässt.
Da die Entdrosselung des aus dem Druekmittel- erzeugungsraum 13 abfliessenden Druckmittels bei dem weiteren Eröffnungshube des Hauptventils immer nur langsamer zunimmt als die Erweiterung der Durchflussöffnung zwischen den Abdichtungflächen am Hauptventil und der an dem Ventilgehäuse, so verlässt das Hauptventil bei dem
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Raum 15 keine hin und herwogenden Druekmittelwellen auftreten. Solche Wellen entstehen nun aber immer, wenn die Dl1lckmittelentnahme aus dem Raum 15 ruckweise erfolgt, wie es z. B. beim Betriebe von Kolbendampfmaschinen der Fall ist.
Jede anschwellende Druckmittelwelle erzeugt aber unter dem Hauptventil einen Überdruck, welcher das Bestreben hat, das Hauptventil von seiner Rast auf dem Widerlager abzuheben, und ebenso erzeugt auch jede abebbende Welle dort wieder einen Unterdruck, welcher dann bestrebt ist, das Hauptventil auf seine Rast zurüekzureissen.
Da die Druckmittelwellen jedoch immer nur allmählich an-und abschwellen, so setzt sich das Hauptventil auch nur langsam aus seiner Rast nach aufwärts in Bewegung. Dabei entfernt sich aber der Drosselkörper 6 vom Drosselkörper M, und das Druckmittel strömt infolgedessen wieder sofort in schnell zu- nehmender Wenge durch den Ringspalt 11 in die Entlastungskammer 5. Es entsteht daher in der Kammer. 5 fast augenblicklich ein Überdruck, welcher ausreicht, um das Hauptventil schon wieder auf seine Rast zuriickzuzwingen, bevor die abebbende Druckmittelwelle noch überhaupt darauf einwirken kann.
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Infolgedessen verlaufen diese Schwingungen des Hauptventils immer so sanft, dass sie weder durch das Gefühl noch durch das Gehör wahrnehmbar sind. Sollen diese geringen Schwingungen des Haup*- ventils aber auch noch beseitigt werden, dann muss die Druckmittelkammer 9 nach dem Ausführungbeispiel der Fig. 2 gestaltet werden. Bei diesem Beispiel ist die Bodenfläche der Kammer 9 nämlich um die Ringspaltfläche grösser als die Deckenfläche 6. Infolgedessen wird das Hauptventil vom Augenblick seiner Eröffnung an immer durch den nach abwärts gerichteten Flächendruck belastet, welchen der in der Druckmittelkammer 9 vorhandene Druckmittelüberdruck auf die überschiessende Fläche des Kammerbodens 10 ausübt.
Durch diese Belastung wird das Hauptventil. 3 aber so stark gegen den Drosselkörper 14 gepresst, dass selbst stärkere Überdruckbelastungen seiner Unterseite es nicht mehr von ihm zu trennen vermögen.
Zum Zwecke einer noch leichteren Eröffnung kann man das Hauptventil nach dem Beispiel Fig. 2 auch noch mit einem kleinen Differentialentlastungskolben versehen. Das Verhalten des geöffneten Hauptventils bleibt aber genau so, wie es vorstehend erläutert wurde.
Beim Senken der Ventilspindel bewegt sich auch das Hauptventil wenigstens in Fig. 1 unter dem Einfluss seines Eigengewichtes sofort nach abwärts. Sollte seine Geschwindigkeit aber hiebei aus irgendeinem Grunde einmal hinter der Senkgeschwindigkeit der Ventilspindel zurückbleiben, dann strömt natürlich sofort wieder Frischdampf in zunehmender Menge in die Entlastungskammer ein, welcher die Geschwindigkeit beider Körper wieder augenblicklich ausgleicht.
Bei dem Beispiel Fig. 2 ist das Hauptventil 3 durch den Flächenüberdruck in der Druckmittelkammer 9 mit der Ventilspindel 7 gekuppelt und da diese Kraft bei der Abschlussbewegung der Ventilspindel auch noch durch das Eigengewicht des Hauptventils verstärkt wird, so bewegt sich das Haupt-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Verfahren, um bei Ventilen mit Entlastungsvorrichtungen die Schwingungen des Hauptventils zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil (3) der Wirkung zweier Drosselvorrichtungen ausgesetzt wird, von welchen eine Vorrichtung den Druckmittelzufluss aus dem Druckmittelerzeugungs- raum (13) in die Entlastungskammer (5) und die andere Vorrichtung den Druckmittelabfluss aus dem
Druckmittelerzeugungsraum (13) in den Raum (15) unter dem Hauptventil regelt.
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Method and device to prevent the main valve from vibrating in valves with relief devices.
The invention relates to a valve which, for the purpose of easy and quick opening, is provided with relief devices which consist of a relief chamber formed by the valve housing and the main valve and an auxiliary valve arranged in the main valve.
As is known, these valves have the disadvantage that when the main valve is opened, the pressure medium still comes under the main valve with a high excess pressure. As a result, the main valve is thrown upward against the auxiliary valve with great force and then continuously pounds on the same.
To eliminate this disadvantage, two approaches have been taken so far, the common characteristic of which is a relief piston on the main valve of such a design that it is able to generate compression effects during the movements of the main valve in the relief chamber. Otherwise, the two paths differ from one another in that when the main valve is opened, one time a throttle body on the auxiliary valve gradually throttles the pressure medium outflow opening of the relief chamber, while the pressure medium inflow opening into the relief chamber remains unchanged, and then the other time a throttle body on the auxiliary valve the pressure medium inlet opening into the relief chamber gradually and increasingly dethrottled,
while the flow cross-section of the discharge opening of the relief chamber remains unchanged.
The goal pursued in both ways is to generate such a strong overpressure in the relief chamber during the opening stroke of the main valve that this prevents the main valve flying upwards from hitting the auxiliary valve. In order not to complicate the operation of the valve, only so much pressure medium is allowed to flow into the relief chamber as an aid to the generation of this overpressure from the pressure medium generation space that it can also flow out of the pressure chamber through a relatively small auxiliary valve opening at the same time during the counter stroke of the main valve Relief chamber can flow out.
Since the overpressure generated by such a small amount of pressure medium can of course only be small, the greater part of the required overpressure must therefore always be generated by the compression effect of the relief piston. Since a large compression stroke would also make it more difficult to operate the valves, the main valve must consequently always be provided with a large relief piston. As a result, however, the valves become large and heavy and therefore also require considerably higher production costs than valves with piston-less main valves of the same clearance.
The aim of the invention is to prevent the valves with relief devices from vibrating in the main valve without the involvement of a relief piston on the main valve which, when moving, produces compression effects in the relief chamber.
The purpose of the invention is achieved by the method of exposing the main valve to the action of two throttle devices, one of which regulates the pressure medium inflow from the pressure medium generating space into the relief chamber and the other device regulates the pressure medium outflow from the pressure medium generating space in the space below the main valve.
The exemplary embodiments in FIGS. 1 and 2 serve to explain the invention, both of which show a steam valve in vertical section. Fig. 3 shows the plan of the; Main valve used in both cases.
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In the figures, 1 denotes the valve housing, 2 the cover of the valve housing, 3 the main valve, 4 the auxiliary valve guided between ribs 8 and '? the relief chamber, the outlet opening of which is kept closed by the auxiliary valve 4. In the main valve 3, the body which surrounds the pressure medium chamber 9 is arranged in such a way that it rests on the ring which is provided on the ribs 8 and that it is held in this position by tubes 12,
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the annular gap 11 passes into the discharge chamber 5 and fills it with pressure medium of the same tension as in the pressure medium generating space.
The surface 6 of the body surrounding the annular gap 11 is now intended to serve as a throttle body on the main valve, which together with a throttle body provided on the valve spindle 7 is intended to regulate the outflow of the pressure medium from the pressure medium chamber 9 into the relief chamber 5 during the relative movements of the main valve and the auxiliary valve. This throttle body consists of a collar. M on the valve spindle 7, the upper edge of which is designed so that it fits the throttle body 6 and, together with it, is able to regulate the pressure medium flow through the annular gap 11. In FIG. 1 the throttle body 14 has a smaller diameter than the annular gap 11 and in FIG. 2 its diameter is larger than the annular gap diameter.
The throttle device for regulating the pressure medium outflow from the pressure medium generating space 13 into the space 15 under the main valve 3 consists of a narrow and appropriately long gap between the inner wall of the valve housing 1 and the outer wall of the main valve 3. The upper edge of the throttle body 14 is on the valve spindle 7 Arranged at such a distance from the throttle body 6 that at the opening stroke of the valve spindle 7 the throttling of the pressure medium outflow from the pressure medium chamber only begins when the opening stroke of the auxiliary valve has already become greater than a quarter of the diameter of the auxiliary valve opening.
At the opening of the valve spindle 7, the auxiliary valve 4 opens the drain opening in the main valve, which has been kept closed until then, for pressure equalization between the relief chamber 5 and the space. M under the main valve 3 free. Since the mutually facing surfaces of the two throttle bodies 6 and 9 are more than a quarter of the diameter of the auxiliary valve opening apart, the main valve is initially not relieved despite the opening of the drain opening by the auxiliary valve.
Rather, from the beginning of the auxiliary valve opening, the steam flows in increasing amounts up to the maximum value. from the pressure medium generation chamber 13 through the channels 12 and the annular gap 11 into the relief chamber 5 and from this through the drain opening in the main valve into the chamber 15. The main valve is therefore only relieved when the upper edge of the valve spindle 7 during the further opening stroke Throttle body 14 has reached the lower edge of the throttle body 6 and has throttled the outflow of the pressure medium through the annular gap 11 into the relief chamber 5. At the same time, in the example in FIG. 1, the rear side of the auxiliary valve 4 rests against the underside of the plate 10 as an abutment.
In the example of FIG. 2, the throttle body 14 also forms the abutment at the same time. With the continuation of its opening stroke, the valve spindle 7 then lifts the relieved main valve upwards from its closed position by means of these abutments. When the main valve is opened, the pressure medium initially flows through the throttle gap between the main valve and the valve housing in such a small amount from the pressure medium generating space into the space 15 below the main valve that the formation of an overpressure is excluded here. The opening of the valve therefore takes place so smoothly that the main valve does not leave its rest on the abutment.
Since the de-throttling of the pressure medium flowing out of the pressure medium generating space 13 in the further opening stroke of the main valve only increases more slowly than the expansion of the flow opening between the sealing surfaces on the main valve and that on the valve housing, the main valve leaves at the
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Room 15 no pressure waves swaying back and forth. Such waves now always arise when the lubricant is withdrawn from space 15 in jerks, as is the case e.g. B. is the case when operating piston steam engines.
However, each swelling pressure medium wave generates an overpressure under the main valve, which tends to lift the main valve from its detent on the abutment, and every ebbing wave also generates a low pressure there again, which then tries to pull the main valve back to its detent.
However, since the pressure medium waves only gradually swell up and down, the main valve also starts moving upwards only slowly from its rest. In the process, however, the throttle body 6 moves away from the throttle body M, and the pressure medium consequently flows again immediately in a rapidly increasing amount through the annular gap 11 into the relief chamber 5. It therefore arises in the chamber. 5 almost instantly an overpressure which is sufficient to force the main valve back to its detent before the ebbing pressure medium wave can even act on it.
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As a result, these vibrations of the main valve are always so gentle that they cannot be perceived by either feeling or hearing. However, if these small vibrations of the main valve are also to be eliminated, then the pressure medium chamber 9 must be designed according to the exemplary embodiment in FIG. 2. In this example, the bottom surface of the chamber 9 is larger than the top surface 6 by the annular gap surface. As a result, from the moment it is opened, the main valve is always loaded by the downward surface pressure which the pressure medium overpressure in the pressure medium chamber 9 exerts on the excess surface of the Chamber bottom 10 exercises.
This load becomes the main valve. 3 but so strongly pressed against the throttle body 14 that even greater overpressure loads on its underside are no longer able to separate it from it.
For the purpose of an even easier opening, the main valve according to the example in FIG. 2 can also be provided with a small differential relief piston. The behavior of the opened main valve remains exactly as it was explained above.
When the valve spindle is lowered, the main valve, at least in FIG. 1, also moves immediately downwards under the influence of its own weight. However, if for any reason its speed should fall short of the lowering speed of the valve spindle, then of course live steam immediately flows into the relief chamber again in increasing quantities, which immediately equalizes the speed of both bodies.
In the example of FIG. 2, the main valve 3 is coupled to the valve spindle 7 due to the excess surface pressure in the pressure medium chamber 9 and since this force is also increased by the weight of the main valve during the final movement of the valve spindle, the main valve moves.
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PATENT CLAIMS:
1.
Method for preventing the main valve from vibrating in valves with relief devices, characterized in that the main valve (3) is exposed to the action of two throttle devices, one of which controls the flow of pressure medium from the pressure medium generating space (13) into the relief chamber (5) and the other device the pressure medium outflow from the
Regulates pressure medium generating space (13) in the space (15) under the main valve.