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Band XXIX. No. 28.
11. Juli 1885.
Riedler, Ueber die Constructions-Grundlagen der Pumpen- und Gebläse-Ventile.
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den normalen grossen Hub eines Ventiles durch eine Kraft unmittelbar vor dem Hubwechsel zu verkleinern, so wird ein solches Ventil eben so sicheren und noch sichereren Schluss gewähren als ein gewöhnliches selbstthätiges, weil es dann möglich sein wird, durch die Steuerung den freien Ventilhub auf ein ganz geringes Mass zu beschränken oder auch ganz aufzuheben.
5) Die Ventile können selbstthätig und selbstdichtend bleiben. Die Ventile öffnen sich selbstthätig und bleiben während des ganzen Hubes offen; die Steuerung hat nur die Aufgabe, den Ventilhub zu verkleinern. Der wirkliche Schluss und die Dichtung des geschlossenen Ventiles muss nicht durch die Steuerung, sondern kann selbstthätig durch den Flüssigkeitsdruck erfolgen. Das Ventil kann sich also trotz der Steuerung veränderlichen Verhältnissen durchaus anpassen.
Vergleicht man die eben
die eben erwähnten Grundlagen der neuen Ventilart mit den allgemeinen Anforderungen, welche an Ventile gestellt werden müssen, so ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:
Die Ventile mit Zwangschluss besitzen die geringste zulässige Grösse. Der Querschnitt derselben ist nie grösser als der Saug- oder Druckquerschnitt, oder ist nur ein Bruchteil desselben. Bei Durchgangsgeschwindigkeiten von 3m, welche gegenwärtig im Pumpenbetriebe thatsächlich (wenn auch oft unbewusst und unbeabsichtigt) bäufig vorkommen, erhalten solche gesteuerte Ventile derart geringe Abmessungen, wie sie für Pumpen im Maschinenbau bisher überhaupt nicht verwendet wurden, und wie sie gegenüber den Grundlagen der gegenwärtig üblichen Ventile auch nicht möglich waren, z. B. ein gesteuertes Ventil von 70mm Dmr. statt zahlreichen Ventilcombinationen von zusammen 400mm Dmr. für normale Pumpen, welche 11/2cbm in 1 Minute heben, oder ein gesteuertes Ventil von 160mm Dmr. statt Ventilcombinationen mit 30 bis 40 Ventilen von zusammen 700mm Dmr., für Pumpen von 5cbm Wasserlieferung usw.
Die Ventile mit Zwangschluss besitzen wegen ibrer zulässigen geringen Grösse auch naturgemäss die geringsten Dichtungsflächen (Sitzflächen); der Unterschied in dieser Hinsicht gegenüber den gegenwärtig üblichen Ventilen ist ganz ausserordentlich. Ich greife auf die früheren Beispiele zurück und erwähne, dass die früher angeführte Wasserhaltungsmaschine No. 6 (Tabelle I, S. 507), welche 264 Ventile mit zusammen 39609cm Sitzflächen besitzt, unter ganz gleichen Geschwindigkeitsverhältnissen nur 4 gesteuerte Ventile mit zusammen 300qcm Sitzflächen notwendig hätte, wenn diese Ventile nach den vorerwähnten Grundsätzen mit Zwangschluss ausgeführt wären. Die Pumpe No. 14 mit 40 Etagenringen bätte nur 8 gesteuerte Ventile mit 11289cm Sitzfläche (statt 88004cm) erforderlich, ebenfalls gleiche Geschwindigkeiten vorausgesetzt. Die Wasserwerkspumpe No. 22 (Tabelle II, S. 508), welche mit 820 Ventilen arbeitet (5740gem Dichtungsfläche), hätte nur 8 gesteuerte Ventile mit zusammen 320gem Dichtungsfläche notwendig. Das Gebläse No. 33 (Tabelle III, s. 510) mit 296 Ventilen (230004cm Sitzfläche) würde nur 8 gesteuerte Ventile mit 17124cm Sitzfläche erfordern, das Gebläse No. 36 mit 88 Ventilen nur 4 gesteuerte Ventile mit 13329cm Sitzfläche statt 158404cm. Der ZwillingsCompressor No. 42 hätte statt 460 Ventilen mit 13 800qcm Sitzflächen nur 8 gesteuerte Ventile mit 13524cm Sitzflächen notwendig asw.
450
14
610
8800
299
1128
440
Nebenstehende Tabellen V u. VI zeigen den übersichtlichen Vergleich der erforderlichen Ventilgrössen und Sitzflächen für Pumpen mit gewöhnlichen Ventilen und solchen mit Zwangschluss, und zwar beziehen sich die Angaben unter ganz gleichen Verhältnissen auf dieselben Maschinen, welche in den Tabellen I bis IV mit gleichen Nummern versehen sind, und die Ventilgrössen auf die thatsächlichen Geschwindigkeitsverhältnisse, unter denen die Maschinen in Wirklichkeit arbeiten, wie sie aus Tabelle I bis IV genauer ersichtlich sind. Die Zusammenstellung umfasst wieder nur Constructionen, wie solche häufig zu finden sind, zum grössten Teile ganz normale Ausführungen.
8 Ringventile
820 Kegelventile
144 Ringventile
144 Ringventile
20 Ringventile
360 Plattenventile
24
25
26
1
Der Vergleich zeigt die grossen Vorteile zu Gunsten der Ventile mit Zwangschluss.
Bei doppeltwirkenden Hochdruckpumpen (Tabelle V) sind unter sonst gleich bleibenden Verhältnissen stets nur 4 gesteuerte Ventile erforderlich, mit Sitzflächen, welche nur 1/7 bis 1/10 derjenigen betragen, welche die gewöhnlich üblichen Ventilsysteme notwendig machen (vergl. Tabelle I bis II).
Zwillings-Hochdruckpumpen (Maschinen No.7 bis 14, Tabelle V) ergeben die gleich günstigen Verhältnisse; sie erfordern nur 8 gesteuerte Ventile statt der zahlreichen Combinationen, und Sitzflächen von 1/8 bis 1/10 derjenigen, welche die gegenwärtig üblichen Ventile erfordern, und dem entsprechend kleine Ventilkasten.
Ebenso erfordern grössere Wasserwerkspumpen (Tabelle VI) in den verschiedenartigsten Ausführungen mit gesteuerten Ventilen nur 1/8 bis 1/10 der sonst notwendigen Sitzflächen, so dass statt mehrerer Quadratmeter Sitzflächen, welche mit aller Sorgfalt herzustellen und dauernd in Stand zu halten sind, selbst bei grossen Pumpenanlagen mit gesteuerten Ventilen stets nur die geringstmöglichen Sitzflächen auszuführen sind.
In gleicher Weise zeigen sich die Vorteile der Ventile mit Zwangschluss gegenüber den gewöhnlichen selbstthätigen Ventilen bei Gebläsemaschinen und Compressoren (Tabelle VII u. VIII). Statt der bei grossen Gebläsen erforderlichen 100 bis 200 Ventile und darüber sind bei Zwillingsgebläsen nur 8 gesteuerte Ventile erforderlich, mit Sitzflächen, welche meist nur 1/7 bis 1/12 derjenigen Sitzflächen betragen, wie solche gegenwärtig bei allen Gebläsen mit gewöhnlichen selbstthätigen Ventilen ausgeführt werden.
Wie schon aus den früher erörterten Grundsätzen hervorgeht, sind bei Verwendung von Ventilen mit Zwangschluss stets nur 2 Ventile für jede Pumpen- oder Gebläseseite erforderlich, also für jede doppelt wirkende Pumpe deren 4, und dieselben erhalten stets die geringsten überhaupt möglichen Abmessungen. Die grossen Vorteile der einfachen Herstellung solcher kleinen Ventile und der Instandhaltung bei den geringsten Dichtungsflächen ergeben sich von selbst, und vergleichsweise mit den hunderten von Ventilen, wie sie die gegenwärtig herrschenden Ventilsysteme bei grösseren Maschinen notwendig machen, zeigen sich diese Vorteile überzeugend aus den Zahlen der vorangestellten Tabellen.
Weiter gestatten die Ventile mit Zwangschluss, da sie auf beliebig kleinen Hub eingestellt werden können, thatsächlich vollkommen ruhigen Gang, so dass das Dichtungsmaterial nur durch den Auflagedruck allein, niemals durch Stösse beansprucht wird, also auch von viel grösserer Dauer sein muss:
Endlich ist noch besonders hervorzuheben, dass durch das vollständig zuverlässige Spiel der Ventile mit Zwangschluss unter gleichen Verhältnissen viel rascherer Gang der Pumpen erreichbar ist.
Die einzigen Vorteile der erreichbaren geringsten Dichtungsflächen und Ventilgrössen sichern den gesteuerten Ventilen in Hinsicht praktischer Verhältnisse, wie Ausführungsund Instandhaltungskosten, schon einen grossen Wert gegenüber den üblichen Constructionen, und diese Vorteile allein lohnen es, die Sache näher zu verfolgen und zu erproben, selbst wenn zu erwartende Mängel zu Bedenken Anlass geben sollten.
Die nähere Erwägung ergiebt aber noch weitere wesentliche Vorteile der gesteuerten Ventile. Zunächst sind alle rein praktischen Anforderungen an Ventile vorteilhafter durchführbar, als dies bei den üblichen selbstthätigen Ventilen möglich ist. Die Führung der gesteuerten Ventile kann bei der Kleinheit derselben u. a. durch Spindeln bewirkt werden, welche vollkommen genau wirken und Schwanken und Klemmen der Ventile überhaupt nicht zulassen. Die Abnutzung der Ventile ist ebenfalls eine viel geringere und auch weniger empfindliche, einerseits wegen der geringen Grösse der Ventile, andererseits, weil mit denselben thatsächlich auch bei wenig sorgfältiger Ausführung vollkommen stofsfreies Spiel erreichbar ist. Die Zugänglichkeit giebt bei entsprechender Anordnung der Steuerung ebenfalls zu keinen Bedenken Anlass, da die gesteuerten Ventile bei ihrer Kleinheit und dem geringen Gewichte der Ventilkasten bequem zu handhaben sind. Ausserdem ist an Ventilen mit Führungsspindeln jederzeit von aussen das Ventilspiel zu sehen, und im Falle irgend welcher Störungen auch sofort zu erkennen, wo Abhilfe zu schaffen ist.
Inwieweit die äussere Steuerung auf den Betrieb möglicherweise ungünstig einwirken könnte, wird später noch ausführlich erörtert werden.
In gleicher Weise, wie hinsichtlich der rein praktischen Bedingungen, stellt sich die Verwendung gesteuerter Ventile günstig, wenn die weiteren Anforderungen in Betracht gezogen werden, welche auf theoretischer Grundlage an Ventile gestellt werden müssen.
Das Ventilgewicht spielt bei den gesteuerten Ventilen selbstverständlich gar keine Rolle. Ein wirksames Gewicht ist für das Spiel der Ventile nicht erforderlich; für die Ventileröffnung und für die Durchströmung überhaupt nicht, und für den Schluss nicht, weil die Steuerung ohne Mitwirkung des Ventilgewichtes denselben besorgt, und die letzte selbstthätige Bewegung für die Dichtung kann bei dem äusserst geringen freien Spiel solcher Ventile durch den Flüssigkeitsdruck bewirkt werden, falls das Ventil durch die Steuerung nicht ganz geschlossen wird. Nachdem also ein wirksames Ventilgewicht in keiner Weise erforderlich ist, erscheint es am zweckmässigsten, bei diesen gesteuerten Ventilen das Gewicht von vornherein nur so gross auszuführen, als die Festigkeit der Construction es erforderlich macht, und dann das gesammte unvermeidliche Gewicht vollständig auszugleichen, etwa durch Entlastungsfedern, für deren Anbringung die Steuerung in einfacher Weise Gelegenheit giebt.
Diese Entlastung der Ventile kann unter Umständen noch weiter getrieben und durch die Federspannung beliebig geregelt werden, so dass sich die Ventile stets mit überschüssiger Kraft zu öffnen trachten und sich dann unmittelbar beim Hubwechsel, ohne Mitwirkung eines Ueberdruckes in der Pumpe, sofort und vollkommen öffnen können. Letzteres ist insbesondere von grossem Werte für Saugventile von Gebläsemaschinen, für Niederdruckpumpen und für Saugventile überhaupt; für diese ermöglichen gesteuerte Ventile die vollständige Eröffnung ohne Widerstand. In der stellbaren Entlastung der gesteuerten Ventile ist auch das Mittel gegeben, den etwaigen veränderlichen Widerständen in der äusseren Steuerung und namentlich in Stopfbüchsen usw. zu begegnen. Diese Widerstände haben sich jedoch, wie
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voraus bemerkt werden mag, im Betriebe als wenig einflussnehmend herausgestellt.
Die hydraulischen Widerstände mögen auch hier wieder ganz ausser Betracht bleiben, weil deren Berücksichtigung, wenn genauere Kenntnis derselben vorliegt, auch bei gesteuerten Ventilen ohne weiteres möglich und der Zwangschluss mit jeder Ventilform ausführbar ist.
Die Frage des Ventil-Durchgangsquerschnittes ist nach dem vorigen selbstverständlich. Der grosse Ventilhub gestattet die volle freie Durchströmung.
Was weiter die Frage des Ventilhubes bei gesteuerten Ventilen betrifft, so ergiebt sich alles wesentliche schon aus dem vorangegangenen. Der volle grosse Ventilhub während des ganzen Pumpenhubes ermöglicht alle bereits erwähnten Vorteile; am Ende des Hubes besorgt die Steuerung die erforderliche Verkleinerung des Ventilhubes. Hier mag nur noch bemerkt werden, dass die Steuerung stets so eingestellt werden kann, dass der zuletzt verbleibende freie Ventilhub nur Bruchteile von Millimetern beträgt oder unter Umständen sogar gleich Null ist. Nachdem aber der Schluss der Ventile um so sicherer und ruhiger erfolgt, je kleiner der freie Ventilhub ist, so ist klar, dass mit gesteuerten Ventilen unbedingt verlässlicheres Spiel der Ventile möglich ist, als mit den üblichen selbstthätigen Ventilen, dass der vorhin erwähnte thatsächlich stofsfreie geräuschlose Ventils chluss stets erzielt werden muss, wenn die Steuerung auf möglichst geringen freien Hub eingestellt wird. Ein Versagen der Ventile ist unmöglich, so lange die Steuerung richtig arbeitet, und zur Sicherung der letzteren stehen alle constructiven Mittel zur Verfügung, welche die Sicherung auch vollkommen bewirken können, da die Steuerung nur sehr geringe Widerstände zu überwinden hat.
Die gesteuerten Ventile müssen auch stets genau auf den Ventilsitz treffen. Durch die gesteuerten Ventile können weiters die stets gefährlichen Stösse und Unfälle, die im Pumpenbetrieb aus unrichtigem Spiele der Ventile, namentlich der Saugventile, sich ergeben, vermieden werden. Ein freier Ventilhub von nur 3 bis 4mm führt bei den üblichen selbstthätigen Ventilen schon auf sehr weitläufige Constructionen, und
trotzdem erfolgen gelegentlich Stofswirkungen, weil Klemmungen und Störungen der selbstthätigen Ventile vorkommen können. Bei gesteuerten Ventilen aber kann der freie Ventilhub auf das geringste Mass beschränkt werden, das Spiel muss deshalb auch zuverlässig und vollkommen erfolgen.
Die geringe Grösse der gesteuerten Ventile hat für Hochdruckpumpen weiter die unmittelbare Folge, dass auch die Ventilkasten die geringsten Abmessungen und die geringsten Wandstärken erhalten. Für Hochdruckpumpen mit 5cbm Wasserlieferung können mit gesteuerten Ventilen beispielsweise Ventilkasten mit nur 25min Wandstärke ausgeführt werden (gegen etwa 70 bis 80mm bei gewöhnlichen Ventilen), und diese kleinen Ventilkasten und Ventile können stets durch einen einzigen Arbeiter, ohne besondere Hilfs- oder Hebevorrichtungen, bedient werden. Dem entgegen ist hervorzuheben, dass die gegenwärtig üblichen Ventile, namentlich die Etagenventile, Abmessungen und Gewichte unbedingt notwendig machen, welche für Herstellung, Aufstellung und Instandhaltung der Maschinen grosse Schwierigkeiten bereiten und für die Bedienung stets mehrere Arbeiter und besondere Hilfsvorrichtungen und für geringfügige Reparaturen tagelange mühevolle Arbeit erfordern.
Ich erwähne einige ausgeführte Constructionen, welche die sehr grosse Ersparnis an Gewichten bei Verwendung gesteuerter Ventile auffällig erkennen lassen. Die eingeklammerten Zahlen geben die betreffenden Abmessungen und Gewichte für Pumpen mit gesteuerten Ventilen bei gleicher Leistung und Geschwindigkeit. Bei einer unterirdischen Wasserhaltung für 3ebm Wasserlieferung und 25 Atm. Druckhöhe beträgt das Gewicht der zusammengegossenen Saug- und Druckventilkasten 3100K% (150kg), die Wandstärke 90mm (25mm), das Ventilgewicht 600kg (15kg); bei einer anderen Maschine für Sebm bei 30 Atm. Pressung beträgt das Gewicht eines Ventilkastens 3100kg (170ks), die Wandstärke 100mm (30m), das Ventilgewicht 500kø (19ks); dabei ist die Tiefe jedes Ventilkastens 1,2m, die Höhe der Flansche des Druckventilkastens 2,5 m über dem Fussboden!
Die vorstehende Uebersicht enthält nur normale Hochdruckpumpen, wie solche gegenwärtig allgemein ausgeführt werden, und der Vergleich zeigt, dass die Gewichte der Ventilkasten für gesteuerte Ventile nur 1/8 bis 1/10, und selbst noch weniger, desjenigen Gewichtes betragen, welches gegenwärtig für die Kasten der jetzt üblichen Ventile ausgeführt werden muss.
Der Vorteil zu Gunsten der Ventile mit Zwangschluss ist ein so bedeutender, dass es sich lohnt, den gewaltigen Unterschied gegen die herrschenden Ventilsysteme noch besonders anschaulich zu machen. Zu diesem Zwecke sind nebenstehend, und zwar in gleichem Mafsstabe, dargestellt:
Der Ventilkasten einer ausgeführten unterirdischen Wasserhaltungsmaschine (Fig. 10) für 6cbm in 1 Min., 25 Umdr. in 1 Min. und 36 Atm. Wasserpressung, und zum Vergleiche hiermit in
Druckventil. Massstab 1: 30.
Gesteuert.
Fig. 11.
100
Fig. 12.
des
Ingenieure
In den vorstehenden Uebersichten, welche die Vorzüge der gesteuerten Ventile hinsichtlich ihrer geringen Zahl, geringen Grösse und kleinsten Dichtungsfläche zeigen und die grossen Ersparnisse an Gewichten und Ventilkasten anschaulich machen, sind die Verhältnisse für die gesteuerten Ventile vollkommen gleichartig mit den wirklichen Ausführungen der gewöhnlichen Ventile genommen.
Es wurde nicht darauf Rücksicht genommen, dass mit den gesteuerten Ventilen vor allem auch rascheres Spiel der Ventile und rascherer Gang der Pumpen erreichbar ist. Dieser rasche Gang ist mit gesteuerten Ventilen, unter Einhaltung der sonstigen Anforderungen, welche grosse Geschwindigkeiten an den Pumpenbetrieb stellen, unter allen Umständen sicherer erreichbar als mit gewöhnlichen Ventilen.
Unter Annahme gröfserer Geschwindigkeiten würden sich mehrere der vorerwähnten, aus den Tabellen ersichtlichen Vorteile noch mehr zu Gunsten der Ventile mit Zwangschluss gestalten.
Die vorteilhaften Folgen der grösseren Betriebssicherheit gesteuerter Ventile ergeben sich von selbst; ebenso in Hinsicht ihrer Zugänglichkeit und einfachen Instandhaltung. Durch übermässige Wandstärken, wie sie bei den üblichen Ventilen unvermeidlich sind, kommt in die Construction eine bedeutende Unsicherheit bei der Herstellung des dickwandigen Gusses, und je grösser diese erforderlichen Wandstärken, desto geringer ist erfahrungsgemäss die Betriebssicherheit, welche gegenwärtig bei Hochdruckpumpen ohnedies im allgemeinen sehr viel zu wünschen übrig lässt und ein Haupthemmnis gegen weiteren Fortschritt bildet.
Alle bisher erwähnten Vorteile der gesteuerten Ventile ergeben sich unmittelbar aus den Grundlagen der Construction, und zwar zum grossen Teile so überzeugend, dass die aufgestellten Behauptungen kaum einer weiteren Klarlegung bedürfen. Einige Einzelheiten und rein praktische Fragen sind hingegen noch nachzuweisen, und zwar auf Grund von Erfahrungen und Betriebsergebnissen, welche bei den bisherigen Ausführungen dieser gesteuerten Ventile gewonnen wurden. Vorher ist jedoch noch die für die Ventile erforderliche äussere Steuerung näher zu erörtern.
Fig.15.
- 160
Desgleichen zeigt Fig. 16 den Ventilkasten einer unterirdischen Wasserhaltung und Pumpe und Fig. 17 die entsprechenden Ventilkasten für Ventile mit Zwangschluss. Gewöhnliche Ventile,
Gesteuerte Ventile.
Steuerung für Zwangschluss der Ventile.
Zunächst sind zwei Hauptfragen zu beantworten: Wie ist die Steuerung auszuführen, um den Zweck derselben am sichersten und einfachsten zu erreichen? und welches sind die praktischen Folgen und Mängel, die sich aus der Benutzung der Steuerung ergeben? Erstere ist eine rein constructive Frage; letztere muss auf Grund thatsächlicher Betriebsresultate entschieden werden. Die vorerwähnten grossen Vorteile der gesteuerten Ventile werden durch den Steuerungsapparat erkauft.
Der praktische Betrieb muss zeigen, ob dieser Apparat Nachteile mit sich bringt, welche geeignet wären, die errungenen unzweifelhaften Vorteile aufzuheben oder zu beeinträchtigen.
Die Steuerung muss folgenden Bedingungen entsprechen: Das Ventil muss sich frei auf den vollen Hub bei Beginn des Maschinenhubes öffnen können; die Eröffnung kann durch die Entlastung unterstützt und soll durch die Steuerung nicht beeinträchtigt werden; wohl aber könnte die Steuerung in gewissen Fällen zur beliebigen Regelung der Eröffnung benutzt werden. Das Ventil muss während des Pumpenhubes geöffnet bleiben, und vor Ende des Hubes muss die Steuerung das Ventil zuerst langsam und stofsfrei erfassen und unmittelbar vor dem Hubwechsel möglichst rasch dem Sitze nähern. Die Steuerung muss so stellbar sein, dass der noch beim Hubwechsel verbleibende freie Ventilhub beliebig klein eingestellt oder auch ganz aufgehoben werden kann. Von nun an darf die Steuerung eine volle Wiedereröffnung des Ventiles nicht sofort zulassen, auch nicht
der Einwirkung der Entlastung oder zufällig auftretender Kräfte; nur gegenüber aussergewöhnlichen, durch Nachlässigkeit veranlassten Störungen soll die Steuerung nachgiebig sein. Die Steuerung soll das selbstthätige, wenn auch beschränkte Spiel des Ventiles und ebenso seine selbstthätige Dichtung ermöglichen, so dass sich das Ventil den unvermeid
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lichen Unregelmässigkeiten des Betriebes selbstthätig jederzeit anpassen kann.
Diese Forderungen sind unbedingt an die Steuerung zu stellen; hieran reihen sich die rein praktischen Anforderungen; die Steuerung muss möglichst einfach und zugänglich und wenig reparaturbedürftig sein. Als ganz unerlässliche Bedingung wäre noch hinzuzufügen: Die Steuerung muss gegenüber unvermeidlichen Ungenauigkeiten, Abnutzungen usw. unempfindlich sein.
Allen diesen Bedingungen kann durch sehr verschiedenartige Ausführungen entsprochen werden. Hauptsache ist die vorhin erörterte Einwirkung auf das Ventil, die Hubverkleinerung. Diese Wirkung kann durch die verschiedenartigsten constructiven Mittel hervorgerufen werden, welche an und für sich wenig Neues bieten und in gleichartiger Form, jedoch anderer Verwendung, bei Steuerungen für Dampfmaschinen, Wassersäulenmaschinen usw. seit langer Zeit benutzt werden.
Nachdem es sich zunächst nur darum handelt, den grossen Ventilhub rechtzeitig zu verkleinern und das Ventil dem Sitze zu nähern, so wäre die einfachste Lösung der Aufgabe, die Wirkung von Schlusskräften im Innern der Ventilkasten zu veranlassen, so dass der Ventilschluss ohne äussere Steuerungsteile erfolgt. Solche innere Steuerung ist möglich durch Elasticitäts- oder Federkräfte, welche nur gegen Ende jedes Pumpenhubes auf das Ventil wirken und deren Einfluss während und nach der Ventileröffnung aufgehoben wird. Weiters ist innere Steuerung durchführbar durch inneren Flüssigkeitsdruck, wenn durch denselben das Ventil bei der Oeffnung nicht belastet, aber zur richtigen Zeit geschlossen wird. Der Zwangsschluss durch Flüssigkeitsdruck würde allerdings auch eine Art innerer Steuerung erfordern, deren constructive Ausführung jedoch einfach möglich wäre; die Vorbilder hierfür sind in den Steuerungen der Dampfmaschinen ohne Schwungrad und einzelner Wassersäulenmaschinen gegeben. Selbst die Anordnung einer äusseren Steuerung für die Verteilung des Flüssigkeitsdruckes zum Zwecke des Zwangschlusses würde sich einfach gestalten. Aber alle diese inneren Steuerungen oder solche mit hydraulischer Transmission würden wichtigen praktischen Anforderungen, namentlich in Hinsicht der völligen Zuverlässigkeit, der richtigen Stellbarkeit und des einfachen Betriebes, nur in unvollkommener Weise entsprechen.
Zuverlässig lässt sich der Zwangschluss durch Kräfte bewirken, welche von aussen auf die Ventile einwirken, wobei allerdings nicht vermieden werden kann, die Schlusskraft vermittels hin- und hergehender Stangen oder rotirender oder schwingender Wellen durch Stopfbüchsen in das Innere des Ventilkastens zu leiten und dort unmittelbar oder durch Hebelwirkung auf das Ventil zu übertragen.
Die äussere Steuerung selbst ist, abgesehen von einigen praktischen Anforderungen und innerhalb der im vorangegangenen festgestellten allgemeinen Grenzen und Bedingungen, beliebig. Alle Excentersteuerungen und alle bei Dampfmaschinensteuerungen überhaupt üblichen Steuerungsteile können zu einer Ventilschlusssteuerung combinirt werden, wenn nur durch dieselben die Ventileröffnung frei oder regulirbar erfolgen kann und der Ventilhub rechtzeitig verkleinert wird; hierbei kann das Ventil durch die Steuerung unmittelbar geschlossen werden, oder durch Gewichte oder Federkräfte, in welchem Falle die Steuerung die Aufgabe hätte, die Belastung des Ventiles bei der Eröffnung aufzuheben, beim Ventilschlusse hingegen die Wirkung der Belastung und damit den Ventilschluss zu ermöglichen.
Am besten und einfachsten kann der Zwangschluss für Ventile von rotirenden Wellen abgeleitet werden. Die Welle kann entweder unmittelbar in den Ventilkasten geleitet oder die Schlussbewegung ausserhalb durch einen Daumen oder dgl. auf eine Ventilspindel (Fig. 18) oder mittelbar durch Hebel (Fig. 19) oder durch drehbare Zwischenwellen (Fig. 20) auf das Ventil übertragen werden. Die Führung des Ventiles durch eine Spindel, auf welche die Steuerung unmittelbar wirkt, dürfte für die meisten Fälle, insbesondere für alle Ventile von mässiger Grösse, am zweckentsprechendsten sein. Im Ventilkasten oder ausserhalb desselben kann ein Puffer gegen zu hohe Eröffnung und die früher erwähnte Federentlastung angebracht sein. Die concentrische Fortsetzung
Die Form der Ventile, welche durch Zwangschluss gesteuert werden, ist im allgemeinen ganz beliebig und ändert nichts an den früher aufgestellten Grundsätzen. Für kleine Ventile ist es stets unzweckmässig, von der einfachen Plattenform wesentlich abzuweichen, und für diese Form ist wieder die erwähnte Spindelführung die einfachste und allen praktischen Forderungen entsprechendste. Für grosse Pumpen und hohe Pressungen hingegen können unter Umständen bei dieser einfachen Ventilgattung die Auflagedrücke in den Sitzflächen unzulässig gross werden, obschon sonst die Grenze hierfür bei gesteuerten Ventilen wegen ihrer Kleinheit ziemlich hoch liegt. Nur in besonderen Fällen erscheint es gerechtfertigt, andere Ventilarten mit Zwangschluss auszuführen, mehrsitzige Ventile oder sonstige Ventilformen, welche eine Verteilung des Auflagedruckes oder aber eine günstigere Wasserführung und geringere hydraulische Widerstände bewirken.
Bei grossen Pumpen unter mässigen Pressungen ist auch die Verwendung von Klappen mit Zwangschluss zweckmässig, während gewöhnliche Klappen gegenüber höheren Anforderungen bekanntlich ungeeignet sind; ihre Mängel werden durch den Zwangschluss bis auf die Nachteile der Gelenkbewegung beseitigt. Gesteuerte Klappen gewähren ebenfalls durchaus vollkommenes Spiel und in gewissen Fällen grosse
Fig. 21. Einfachheit und vor allem vor- Klappe mit Zwangschluss. zügliche Wasserführung. Die Uebertragung der Schlussbewegung auf Klappen kann durch eine Spindel (z. B. Fig. 21) oder durch schwingende oder drehbare Wellen und dgl. bewirkt werden; letztere können im Inneren des Ventilkastens mit der Klappe unmittelbar verbunden werden oder durch Hebel oder Daumen den Schluss besorgen. In einfacher Weise könnte auch die Klappe Druckventil mit Zwangschluss. Massstab 1: 15.
Fig. 22.
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