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Hochhub-Sicherheitsventil für Dampfkessel.
Die Erfindung bezieht sich auf die als Hochhub-Sicherheitsventile bekannten Sicherheitsventile für Dampfkessel, bei denen eine Gegendruckkammer Anwendung findet, in die beim Öffnen des Ventils
Dampf eintritt, der im Verein mit der mit zunehmendem Öffnungshub zunehmenden Spannung der
Belastungsfeder des Ventils dem in einer Staudruckkammer wirksamen, auf Offenhalten des Ventils hinwirkenden, entsprechend der Federspannungszunahme zunehmenden Staudruck entgegenarbeitet.
Zur Steuerung des in die Gegendruckkammer eintretenden Dampfes hat man bereits Steuer- vorrichtungen vorgesehen, die das Zuströmen des Dampfes zur Gegendruckkammer erst dann herbei- führen, wenn der Druck im Dampfkessel auf den gewünschten Wert gesunken ist.
Bei einer bekannten Ausführung eines solchen Ventils besteht eine von einem besonderen
Ventil überwachte Verbindung zwischen einem ständig unter Kesseldruck stehenden Raum des Ventil- gehäuses und der über dem eigentlichen Sicherheitsventil angeordneten Gegendruckkammer. Das
Ventil, das die erwähnte Sonderverbindung überwacht, wird durch Kesseldampf auf seinem Sitz gehalten und steht unter dem Einfluss einer Offnungsfeder. Diese überwindet den Kesseldruck erst dann, wenn er durch Abblasen des Sicherheitsventils auf einen bestimmten Betrag gesunken ist. Ist dies eingetreten, so öffnet sich jenes Ventil und die über dem Körper des Sicherheitsventils befindliche
Gegendruckkammer füllt sich mit Kesseldampf, der im Verein mit der Ventilfeder das Sicherheitsventil schliesst.
Bei der bekannten Anordnung ist der Raum, in dem sich das die Verbindung zwischen dem ständig unter Kesseldruck stehenden Raum des Ventilgehäuses und der Gegendruckkammer beherr- schende Ventil befindet, ständig mit Kesseldampf gefüllt. Die Ventilspindel ist durch eine Wandung dieses Raumes nach aussen geführt. Infolgedessen wirken sich gelegentlich eintretende Undichtigkeiten der Ventilspindel oder ihrer Führung in einem Verlust von Kesseldampf aus.
Die Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Einrichtung dadurch, dass die Steuervorrichtung, die nach erfolgter Abspannung des Kesseldruckes auf das beabsichtigte Mass die Gegendruckkammer mit Dampf füllt, nicht an den Dampfkessel oder einen mit diesem ständig in offener Verbindung stehenden Raum des Gehäuses des Sicherheitsventils angeschlossen ist, sondern nur mit der Staudruckkammer des Ventils verbunden ist, so dass die Steuervorrichtung immer erst dann unter Dampf gesetzt wird, wenn das Sicherheitsventil abbläst.
Mit welchen Mitteln der angegebene Zweck erreicht wird, ergibt sich aus den Darstellungen der Zeichnung, auf der verschiedene Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen schematisch wiedergegeben sind, die dem angegebenen Zwecke dienen.
Fig. 1 zeigt im senkrechten Längsschnitt einen Teil des Hochhub-Sicherheitsventils und der gemäss der Erfindung zur Anwendung gelangenden Steuervorrichtung, die die Bildung des Gegendruckes in der Gegendruckkammer des Sicherheitsventils überwacht. Fig. 2 zeigt eine auf eine Vereinfachung hinauslaufende Abänderung. Fig. 3 zeigt im senkrechten Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Steuerung des Druckes in der Gegendruckkammer, dem gewisse, tieferstehend erläuterte Vorteile gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 anhaften. Fig. 4 zeigt im senkrechten Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung zur Überwachung der Gegendruckkammer des Sicherheitsventils.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 steht die Staudruckkammer a des Hochhub-Sicher- heitsventils durch eine Leitung b mit dem Gehäuse c einer Steuereinrichtung in Verbindung, die die Füllung der Gegendruckkammer d des Hochhub-Sicherheitsventils überwacht. Im Gehäuse c der Steuervorrichtung ist ein Ventil e angeordnet, das eine Verbindung zwischen der Leitung b und einer zur Gegendruckkammer führenden Leitung t überwacht. Das Ventil e steht einerseits unter der Wirkung einer Schliessfeder g und anderseits einer federbelasteten Wellmembran h, deren Belastungsfeder i auf Öffnen des Ventils e wirkt und stärker ist als die Schliessfeder g.
Die Wellmembran h kann-wie
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Kammer k, in die die Wellmembran h hineinragt oder die gemäss Fig. 2 durch die ebene Membran h' nach oben abgeschlossen ist. Der Innenraum der Wellmembran h oder der Raum oberhalb der ebenen Biegeplatte h'in Fig. 2 kann durch eine Leitung ! : die in Fig. l strichpunktiert wiedergegeben ist, mit der zur Gegendruckkammer il führenden Leitung in Verbindung stehen.
Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung nach den Fig. 1 und 2 ist folgende : Wenn der Ventilkörper des Hochhub-Sicherheitsventils durch den den normalen Druck überschreitenden Kesseldruck angehoben wird, so wird in der Staudruckkammer a derjenige Druck erzeugt, der die Spannung der Ventilfeder m des Hochhub-Sicherheitsventils überwindet und das Ventil bis zum Höchstwert seines Öffnungshubes nach oben bewegt. Der in der Staudruckkammer a herrschende Druck teilt sich auch dem Raum der Steuervorrichtung c mit, in dem sich das Ventil e mit der Schliessfeder g befindet.
Gleich- zeitig gelangt auch der Raum tu hunter den in der Staudruckkammer a herrschenden Druck, wodurch das Zusammendrücken der Wellmembran A oder die Durchbiegung der ebenen Wellplatte h'noch oben herbeigeführt wird. Infolgedessen wird die Feder i zusammengedrückt. Die Feder g schliesst das Ventil und verhütet auf diese Weise, dass Dampf aus der Leitung b über die Leitung f in die Gegendruckkammer il eindringt.
Wenn nun infolge hinreichenden Abblasens von Dampf aus dem Dampfkessel über das geöffnete Hochhub-Sicherheitsventil der Druck im Dampfkessel soweit gesunken ist, dass die Spannung der zusammengedrückten Feder i den auf die Wellmembran h oder auf die Unterseite der ebenen Biegeplatte h ausgeübten Druck überwindet, so wird das Ventil e geöffnet und die Gegendruckkammer il mit Dampf gefüllt, der die Spannung hat, die in der Staudruckkammer a herrscht.
Hiedurch wird das Hochhub-Sicherheitsventil geschlossen.
Zur Beschleunigung des Herbeiführens des vollen Öffnens des Ventils e kann die Leitung l vorgesehen sein, durch die der Innenraum der Wellmembran h ebenfalls mit Dampf vom Staudruckkammerdruck gefüllt wird, sobald sich das Ventil e geöffnet hat. Um die Wellmembran h vor der zu starken Wirkung hochgespannten Dampfes zu bewahren, kann man den Kanal n vorsehen, durch den der Dampf aus dem Raum k abströmt. Da die Steuervorrichtung c nur dann in Wirksamkeit tritt, wenn das Hoohhub-Sicherheitsventil abbläst, so braucht auf Dichtigkeit der Teile kein besonderer Wert gelegt zu werden, da es gleichgültig ist, ob der Kesseldampf durch das geöffnete HochhubSicherheitsventil oder auch auf andern, letzten Endes von diesem Ventil überwachten Wegen entweicht.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bauart der Steuervorrichtung hat nun bei praktischen Versuchen gezeigt, dass sie nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit arbeitet, was darauf zurückzuführen ist, dass der Dampf, der beim Anheben des Sicherheitsventils die Staudruckkammer a erfüllt, zunächst über das Ventil e einen offenen Weg zur Leitung t, also zur Gegendruckkammer d, vorfindet, der erst geschlossen wird, wenn die Feder i der Wirkung des Dampfes in der Kammer k erliegt.
Diese Unzulänglichkeit der Steuervorrichtung nach den Fig. 1 und 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 beseitigt, indem bei diesem Ausführungsbeispiel die Feder g, die das Ventil e beherrscht, so kräftig ausgeführt ist, dass sie den Gegendruck der auf Öffnen dieses Ventils wirkenden, die Steuermembran belastenden Feder i mit Sicherheit überwindet, und dass ihre eigene Wirkung durch den in der Staudruckkammer beim Öffnen des Sicherheitsventils sich bildenden Druck erst nach einer gewissen Zeitspanne überwunden wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist daher die zur Gegendruckkammer d des HochhubSicherheitsventils führende Leitung f so an das Gehäuse der Steuervorrichtung c herangeführt, dass sie oberhalb des in der Kammer k befindlichen, als Plattenventil ausgeführten Ventils e mündet. Infolge der Ausführung des Ventils e als Platte übernimmt diese auch die Aufgabe der Membran h'gemäss Fig. 2 der Zeichnung. Die das Ventil e schliessende Feder g ist erheblich stärker als die auf Öffnung des Ventils wirkende Feder i und ist in einem faltenbalgartigen Federungskorper p untergebracht.
Der Raum, in dem sich die Feder g und der Federungskörper p befinden, steht mit der Kammer k durch
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bleibt das bei druckfreier Kammer k geschlossene Ventil e auch so lange geschlossen, bis sich in dem den Federungskörper p enthaltenden Raum ein Druck gebildet hat, der die Spannung der Feder g überwindet. Erst dann gelangt über die Leitung t Dampf in die Gegendruckkammer des HochhubSicherheitsventils, wo er in bekannter Weise wirkt.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele von Steuervorrichtungen, insbesondere jene nach Fig. 3, sind für die derzeitigen Dampfkesseldrücke, wie sie bei Lokomotiven zur Anwendung gelangen und etwa bis zu 20 (zig als normal bezeichnet werden können, durchaus hinreichend. Bei den hohen
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Kesseldrücken, wie sie bei Hochdruckdampfkesseln auftreten, die unter Umständen 80 ? ? und mehr betragen, erweisen sich die die Federn g und i einschliessenden Federungskörper als unzulänglich ; sie sind diesem hohen Druck gegenüber zu wenig widerstandsfähig und büssen nach kurzer Betriebsdauer ihre Elastizität ein.
Für derartig hohen Betriebsdruck ist die Steuervorrichtung nach Fig. 4 der Zeichnung besser geeignet. Bei dieser Vorrichtung ist das Ventil, das die Verbindung zwischen der Staudruckkammer a und der Gegendruckkammer d des Sicherheitsventils beherrscht, als gewöhnliches Konusventil (e) ausgebildet und steht unter dem Einfluss einer Öffnungsfeder i. Der als Faltenbalg ausgebildete Kolben der Vorrichtung nach Fig. 3 ist in Fortfall gekommen, statt dessen ist ein zweites, mit dem Ventil e gleichachsig angeordnetes Konusventil I vorgesehen, das nach der entgegengesetzten Richtung hin sich schliesst und unter dem Einfluss der Öffnungsfeder g steht, die stärker ist als die Öffnungsfeder i des Ventils e und diesem gegenüber die Rolle der Schliessfeder spielt.
Das Ventil I beherrscht die Verbindung zwischen demjenigen Raum k des Ventilgehäuses c, der mit der Staudruckkammer a des Sicherheitsventils durch die Leitung b verbunden ist, und einem Raum, der durch die Öffnung m mit der freien Luft verbunden ist. Das Ventil l ist im Durchmesser etwas grösser gehalten als das Ventil e.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende : Wenn das Hochhub-Sicherheitsventil abbläst, so entwickelt sich in der Staudruckkammer a ein allmählich seinen Höchstwert erreichender Druck. Der Dampf der Staudruckkammer a fliesst zwar über b, die Kammer k, das geöffnete Ventil und die Öffnung m ins Freie ab, jedoch in einem geringeren Masse, als der Druckzunahme in der Staudruckkammer a entspricht. Hat der Druck in der Staudruckkammer a den Höchstwert erreicht, so ist die Strömungsenergie des Dampfes innerhalb des Ventilgehäuses c in der Lage, das Ventil I gegen die Wirkung der Feder g zu schliessen, so dass das Ventil e sich unter der Einwirkung seiner Öffnungfeder i zu öffnen vermag, wodurch die Füllung der Gegendruckkammer d im Sicherheitsventil beginnt, die endlich das Schliessen des Sicherheitsventils herbeiführt.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Hochhub-Sicherheitsventil für Dampfkessel, das mit einer das Öffnen des Ventils beeinflussenden Staudruckkammer und einer das Schliessen beeinflussenden Gegendruckkammer und für diese mit einer Steuervorrichtung versehen ist, die das Zuströmen des Dampfes zur Gegendruckkammer erst dann herbeiführt, wenn der Druckabfall im Dampfkessel den gewünschten Wert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung nur an die Staudruckkammer (a) des Ventils angeschlossen ist.