DE1451432C3 - Regelventil für die Zufuhr eines flüssigen Brennstoffes zu einer Brennerdüse - Google Patents

Description

der den Abgang von Entlastungsdurchgängen bildenden Ringnut mit der Rückführseite und damit sicher eine ständige Druckgleichheit zwischen dieser Ringnut und der Rückführseite.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Strangschema einer mit dem erfindungsgemäßen Regelventil arbeitenden Zuführanlage für flüssige Brennstoffe zu einer Düse und

F i g. 2 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Regelventil.

Brennstoff wird von einem Vorratstank über eine Bohrung 35 und eine Leitung 29 zum Filter 28 geführt, das in dem Gehäuse 11 untergebracht ist, in dem alle dargestellten Leitungen und Bauteile untergebracht sind. Von der Filterkammer geht es über die Leitung 50 zur Pumpe 21 und von dort über die Hochdruckleitung 46 zum Regelventil nach der vorliegenden Erfindung. Im Regelventil anfallender überschüssiger Brennstoff wird über die Rückführleitung 44 auf der Niederdruckseite über die Leitung 38 entweder über die Bohrung 40 dem Vorratstank wieder zugeführt oder bei verschlossener Bohrung 40 und entferntem Verschlußstopfen 36 in der Bohrung 37 wieder in den Kreislauf eingeführt, d. h. in die Leitung 29. Es kann eine weitere Brennstoffzuführöffnung 41 vorgesehen sein, durch die Brennstoff durch Eigengewicht dem Filter zugeführt werden kann. In der Hochdruckleitung 46 kann ein Anschluß 48 für ein Druckmanometer vorgesehen sein.

Alle in F i g. 1 schematisch dargestellten Bauteile liegen bei der dargestellten Ausführungsform innerhalb des Gehäuses 11. Beim Drehen der Welle 12 saugt die Zahnradpumpe 21 aus dem Vorratstank über das Filter 28 Brennstoff an und drückt ihn in die Hochdruckleitung 46.

Die Hochdruckleitung 46 endet in die Bohrung 47, die tangential in der Ventilbohrung 52 mündet. In der Ventilbohrung 52 ist eine Hülse 54 unverschieblich eingesetzt, die eine ringförmige Ventileinlaßkammer 53 zwischen sich und der Ventilbohrung 52 ausbildet. Der durch die Bohrung 47 einströmende Brennstoff gelangt in diese Ventileinlaßkammer 53 und folgt in dieser Ventileinlaßkammer 53 einer Kreisbahn, wobei der luftfreie dichtere Brennstoff nahe der Bohrungswand bleibt, während der weniger dichte Brennstoff sich zur Mitte der Bohrung bewegt. Der dichtere Brennstoff durchströmt die in Axialrichtung des Regelventils verlaufenden Durchlässe 55, dann die in der Hülse 54 vorhandenen Radialdurchlässe 55a und drückt den hohlen, zylindrischen Ventilkolben 57 nach oben gegen den nach unten gerichteten Druck einer Feder 58, um die kreisförmige Ventilverschlußscheibe 56 von dem ringförmigen, die Auslaßöffnung 59 umgebenden Ventilsitz 59a abzuheben. Die in dem Brennstoff vorhandenen Luftbläschen steigen in den Axialdurchlässen 55 nach oben. Sobald der Druck des Brennstoffs gegen die Verschlußscheibe 56 groß genug ist, um den Ventilkolben zu heben, wird der Brennstoff über die Auslaßöffnung 59 den mit dem Stutzen 68 in Verbindung stehenden Brennerdüsen zugeführt.

Brennstoff wird ständig aus der Ventileinlaßkammer 53 über die Hülsenöffnung 73, ferner über die in den Ventilkolben 57 vorhandenen Drosseldurchlässe 60 und ferner über die radiale Ventilkolbenbohrung 61 in die in der Ventilbohrung 52 vorhandene Federkammer geleitet, die mit der Rückführleitung 44 für den Brennstoff niederen Drucks in Verbindung steht. Ein Teil des dem Ventil zugeführten Brennstoffs wird nach dem öffnen des Ventils über die in der Hülse 54 befindlichen Radialbohrungen 62 in ein im Ventilkolben 57 vorhandene Ringnut 63 geleitet und dann über die im Ventilkolben 57 befindliche Bohrung 61 und von dort über den Innenraum der Ventilbohrung 52 zu der Rückführleitung 44 bzw. der Niederdruckleitung 38. Die über den Bedarf an der Brennerdüse hinausgehende, überschüssige Brennstoffmenge ist wichtig, um luftfreies Brennstofföl an der Brennerdüse zu erhalten und einen schnellen Ventilschluß beim Stillsetzen der Anlage zu erzielen.

Der Ventilkolben 57 wird gegen den Ventilsitz 59a von der Feder 58 gedrückt, die an einen Federsitz anliegt, der durch die in den die Feder 70 haltenden Stopfen eingeschraubte Stellschraube eingestellt werden kann.

Die in der feststehenden Hülse 54 vorhandenen Radialöffnungen 73 (F i g. 2) verbinden die ringförmige Ventileinlaßkammer 53 mit der Innenseite dieser Hülse 54 und stehen mit einer auf dem zylindrischen Ventilkolben 57 vorhandenen Umfangsnut 75 in Verbindung. Die Umfangsnut 75 ist so lang, daß die Öffnung 73 auch dann mit der Umfangsnut 75 in Verbindung steht, wenn der Ventilkolben 57 von dem Ventilsitz 65 durch den Druck des Brennstoffs abgehoben ist, der gegen die Ventilverschlußfläche 56a der Ventilscheibe 56 drückt. Die axialen Drosseldurchlässe 60 verbinden die Umfangsnut 75 mit der Umfangsnut 63, so daß eine begrenzte Brennstoffmenge aus der Ventileinlaßkammer 53 zu der zusätzlichen radialen Auslaßöffnung 61 fließen kann. Die Umfangsnut 63 hat einen größeren Abstand von der Fläche 56a der Ventilscheibe 56 als die Umfangsnut 75.

Beim Einströmen von Brennstoff in die tangentiale Zuführöffnung 47 wirbelt der Brennstoff in der ringförmigen Ventileinlaßkammer 53 herum. Unmittelbar nach dem Zuführen des Brennstoffs zur Ventileinlaßkammer 53 sickert auch bei geschlossenem Ventil eine kleine Brennstoffmenge über die Drosseldurchlässe 60 und über die Radialöffnung 61 zur Rückführleitung 44 und damit zur Niederdruckleitung 38. Ein Zweck der Drosseldurchlässe 60 besteht darin, daß mit Sicherheit erreicht werden soll, daß eingeschlossene Luft enthaltender Brennstoff aus der Anlage auch dann ausgestoßen wird, wenn das Ventil nicht so weit offen ist, daß ein Entleeren des Brennstoffs über die Radialbohrungen 62 erfolgen kann. Steigt der Brennstoffdruck genügend hoch, dann öffnet der auf die Ventilverschlußfläche 56a der Ventilscheibe 56 des Ventilkolbens 57 wirkende Druck das Ventil gegen den Druck der Feder 58, so daß Flüssigkeit zu der Brennerdüse über die Bohrung 59 strömen kann. Beim öffnen des Ventilkolbens 57 wird die Bohrung 61 mit der Bohrung 62 verbunden, so daß der Hauptanteil des Brennstoffs in der Einlaßkammer 53 über die Bohrung 61 zur Niederdruckleitung 38 strömt. Steigt der Brennstoffdruck in der Ventileinlaßkammer 53, so bewegt sich der Ventilkolben 57 weiter nach rechts, gesehen in Fig.2, wodurch die Öffnung zur Umfangsnut 63 über die Radialbohrung 62 vergrößert wird und auch der Strom des überschüssigen Brennstoffs über die Bohrung 62 und die Umfangsnut 63 zur Niederdruckleitung 38 erhöht wird. Hierdurch wird der Druck auf die Fläche 56a verringert und das Ventil wird in einer bestimmten Stellung im Gleichgewicht gehalten, so daß die Brennstoffzufuhr bei dem erforderlichen Druck erfolgt.

Die gegen die Ventilverschlußfläche 56a wirkende Flüssigkeit hat nicht das Bestreben, längs der Anlage-

fläche 80 zwischen dem Ventilkolben 57 und der feststehenden Hülse 54 in die Umfangsnut 75 zu sickern, da der Druck an der Umfangsnut 75 und an der Fläche 56a gleich hoch ist. Der Brennstoff neigt auch nicht dazu, entlang der Fläche 81 aus der Umfangsnut 63 zum rechten Ende des Ventilkolbens zu sickern, da beide Bereiche mit der Niederdruckseite verbunden sind. Das einzige bedeutende Druckgefälle tritt an der zwischen den Umfangsnuten 75 und 63 vorhandenen Fläche auf. Da sich über diese Fläche die Drosseldurchlässe 60 erstrecken, ist jedes Sickern über diese Fläche für die Druckregelung oder in bezug auf diese Druckregelung unbedeutend. Da das Sickern in dem Ventil auf ein kontrolliertes Minimum verringert ist, kann der Brennstoffstrom über das Ventil genauer geregelt werden. Da ferner das Sickern auf eine bestimmte Fläche am Ventilkolben beschränkt ist, erfolgt eine Verminderung der Schmutzansammlung am Umfang des Ventilkolbens. Da ferner ein Hauptteil der dem Ventil zugeführten Brennstoffmenge nicht der Brennerdüse zugeführt wird, hat jede Veränderung des Brennstoffdrucks in der Ventileinlaßkammer 53 ein sofortiges Schließen des Ventils zur Folge. Da für gewöhnlich die Pumpe und das Brennergebläse von einem einzigen Motor angetrieben werden, verhütet das sofortige Schließen des Ventilverschlusses nach dem Abschalten des Gebläses beim Stillsetzen des Brenners eine weitere Förderung des Brennstoffs zum Brenner, so daß demzufolge im Brenner kein Rauch entstehen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Regelventil mit tangentialer Zufuhr eines flüssigen Brennstoffs in die Einlaßkammer, mit einem in einer Bohrung verschiebbaren Ventilkolben, welcher eine über dessen Innenraum mit einer Rückführleitung in Verbindung stehende sowie eine ständig mit der Zuführöffnung des Ventils in Verbindung stehende Umfangsnut aufweist, wobei der Ventilkolben durch eine Feder gegen einen Ventilsitz in der Stirnwand der Bohrung vorgespannt und in Öffnungsrichtung gegen die Kraft der Feder durch den Zuführdruck beaufschlagt ist, und wobei die mit der Zuführöffnung in Verbindung stehende Umfangsnut über einen Drosseldurchgang mit der Rücklaufleitung und die als Beaufschlagungsraum für den Ventilkolben dienende Ventilkammer in Öffnungsstellung des Ventils direkt mit der Rückführleitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Zuführöffnung (47) in Verbindung stehende Umfangsnut (75) näher an der beaufschlagten Stirnseite (56) des Ventilkolbens (57) als die mit der Rückführleitung (38) in Verbindung stehende Umfangsnut (63) liegt und daß der Drosseldurchgang (60) die beiden Umfangsnuten (75 bzw. 63) unmittelbar miteinander verbindet.

   3°

   Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit tangentialer Zufuhr eines flüssigen Brennstoffs in die Einlaßkammer, mit einem in einer Bohrung verschiebbaren Ventilkolben, welcher eine über dessen Innenraum mit einer Rückführleitung in Verbindung stehende sowie eine ständig mit der Zuführöffnung des Ventils in Verbindung stehende Umfangsnut aufweist, wobei der Ventilkolben durch eine Feder gegen einen Ventilsitz in der Stirnwand der Bohrung vorgespannt und in Öffnungsrichlung gegen die Kraft der Feder durch den Zuführdruck beaufschlagt ist, und wobei die mit der Zuführöffnung in Verbindung stehende Umfangsnut über einen Drosseldurchgang mit der Rücklaufleitung und die als Beaufschlagungsraum für den Ventilkolben dienende Ventilkammer in Öffnungsstellung des Ventils direkt mit der Rückführleitung in Verbindung steht.

   Bei Brenneranlagen, die mit flüssigem Brennstoff arbeiten, soll den Brennerdüsen möglichst blasenfreier Brennstoff zugeführt werden. Da bei üblichen Pumpen immer die Möglichkeit einer Luftbeimischung besteht, ist es bekannt, das Regelventil mit einer Abscheidekammer auszubilden, aus welcher der Düse der luftfreie Anteil des Brennstoffs über die Ventilöffnung zugeführt wird, während der noch mit Luft vermischte übrige Anteil des Brennstoffs zur Pumpe oder in den Vorratsbehälter zurückgeleitet wird.

   So ist ein derartiges Ventil bekannt (DT-Gbm 1 777 938), welches einen als Schieberkolben arbeitenden Ventilkörper aufweist, der auf einer Stirnseite mit der Zuführleitung von der Pumpe in Verbindung steht und in Öffnungsstellung mit der Rückführleitung in Verbindung steht, wobei ein Drosselkanal vorgesehen ist, der die beaufschlagte Stirnseite des Schieberkolbens mit der Rückführleitung verbindet, so daß in Schließstellung des Ventils mit Luft durchsetztes Öl abgeführt wird und die Ventilkammer im Bereich der Austrittsöffnung mit luftfreiem Öl gefüllt ist. Bei einer anderen bekannten Anordnung (US-PS 2 763 336 ist der gleichzeitig die Ventilkammer bildende Beaufschlagungsraum mit einer Ringnut in Schließstellung des Ventils des als Hülse ausgebildeten Schieberkolbens verbunden, die über axiale Schlitze in der Außenwand des als Hülse ausgebildeten Ventilkolbens mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht, während in Öffnungsstellung des Ventils die Ventilkammer durch die Verschiebung-des :Ventilkolbens direkt mit der Rückführleitung'über Durchgänge.in dem Ventilkolben in Verbindung steht.

   Bei beiden bekannten Ausführungsformen herrscht zwischen der Ventilkammer und der Rückführleitung entlang dem zwischen der Bohrung und der Außenseite des Schieberkolbens gebildeten Spalt das volle Druckgefälle zwischen Zuführ- und Rückführdruck, so daß eine erhebliche Leckströmung entlang diesem Spalt erfolgen kann, welche die Regelwirkung stark beeinträchtigt.

   Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges Regelventil so auszubilden, daß diese Leckverluste erheblich vermindert werden und eine bessere Druckregelung ermöglicht wird. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Regelventil der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die mit der Zuführöffnung in Verbindung stehende Umfangsnut näher an der beaufschlagten Stirnseite des Ventilkolbens als die mit der Rückführleitung in Verbindung stehende Umfangsnut liegt und daß der Drosseldurchgang die beiden Umfangsnuten unmittelbar miteinander verbindet.

   Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß über die wesentliche Länge des zwischen Ventilkolben und Bohrung gebildeten Spaltes kein Druckgefälle besteht, daß die am nächsten an der Ventilkammer liegende Umfangsnut in jeder Ventilstellung mit der Zuführöffnung in Verbindung steht und daher der gleiche Druck wie in der Venlilkammer herrscht, während die am nächsten an der Rückführleitung liegende Ringnut in jeder Ventilstellung mit der Rückführleitung in Verbindung steht. Der einzige Umfangsabschnitt des hülsenartig ausgebildeten Ventilkolbens, an welchem ein Druckgefälle herrscht, ist durch die Drosseldurchgänge überbrückt, d. h. die an sich vorgesehene Drosselverbindung ist an der Stelle mit den einzig möglichen Leckverlusten vorgesehen. Sonstige zwischen z. B. in Schließstellung des Ventils durch den Ventilkolben abgesperrte, mit der Zuführöffnung in Verbindung stehende Durchgänge haben so geringe Abmessungen im Verhältnis zum Umfang des Kolbens, daß die dabei möglicherweise auftretenden Leckverluste vernachlässigbar klein sind.

   Durch die ständige Verbindung der den Zugang zu den Drosseldurchgängen bildenden Ringnut in jeder Kolbenstellung mit der Zuführöffnung und der Ventilkammer wird außerdem erreicht, daß bei Abfall des Förderdrucks das Ventil auch im letzten Bereich, in dem die direkte Überbrückungsleitung bereits abgesperrt ist, schnell schließt und dadurch fehlerhafte Brennstoffzuführungen zur Düse vermieden werden. Diese Wirkung wird auch dadurch unterstützt, daß vorzugsweise die mit der Rückführleitung in Verbindung stehende Umfangsnut über Durchgänge in dem Ventilkolben direkt mit dem mit der Rückführleitung in Verbindung stehenden, die Ventilfeder enthaltenden Abschnitt der Ventilbohrung in Verbindung steht. Diese Maßnahme bewirkt außerdem im Gegensatz zu dem zuletzt genannten Ventil eine drosselfreie Verbindung