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Explosions-Sicherheitsventil, insbesondere für Schiffsmaschinen
Die Ausrüstung von Dieselmotoren erfordert, zumal bei den grossen, nach dem Zweitaktverfahren arbeitenden Einheiten insbesondere im Schiffbau, den Einbau besonderer Explosions-Sicherheitsventile am Kurbelkasten.
Derartige in Öffnungen der Kurbelkastenwand eingesetzte Ventile müssen bei Ölnebelexplosionen ein plötzliches Abblasen grosser Gasmengen aus dem Kurbelkasten erlauben. Sie müssen demnach grosse Querschnitte rasch freigeben, aber auch rasch wieder schliessen, um das Ansaugen von frischluft und damit das Entstehen von Sekundärexplosionen zu verhindern.'Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, alle bewegten Ventilteile, also auch die Federn, möglichst massearm auszubilden, eine reibungsfreie Führung des Abschlussorganes anzustreben, sowie bei unverengtem Durchgangsquerschnitt im Sitz eine freie radiale Abströmung zwischen Sitz und Fänger zu gewährleisten. Schliesslich darf das Öftnen des Ventiles nicht durch zu starke Federwirkung behindert werden.
Die Kombination mit einem wirksamen Flammschutz ist dabei ebenso von Bedeutung wie die Ermöglichung der Rückleitung von austretendem Lecköl. Auch sollen schlagartig bewegte Ventilteile nicht ohne Abdeckung arbeiten.
Bauelemente, welche einzelnen der angeführten Forderungen Genüge leisten, sind bei verschiedenen bekannten Ventilbauarten zwar schon angewandt worden, doch konnte damit loch keine Eignung dieser Ventile für den Explosionsschutz erzielt werden. Bei einem bereits bekanntgewordenen Pumpenventil ist ein Ventilring mit einem kegelförmigen, zugleich als Fänger wirkenden Federwiderlager durch einige schmale Stützen verbunden. Innerhalb dieser Stützen ist eine dicke mit Bohrungen versehene, federbelastete Ventilplatte geführt. Eine zweite kleinere und schwächer federbelastete Ventilplatte überdeckt diese Bohrungen. Mit ihrem hohlen Schaft gleitet die letztgenannte Ventilplatte an einem zentralen Bolzen der grösseren Ventilplatte und ist zugleich in der Nabe des Fängers verschiebbar geführt.
Obzwar der Sitz dieses Ventiles einen freien Durchgangsquerschnitt hat und die radiale Abströmung kaum ein Hindernis findet, erweist sich auch dieses Ventil für den Erfindungszweck als unbrauchbar, weil die zweifache spielfreie Führung der beweglichen Ventilteile die Reibung zu sehr erhöht und die grosse Gefahr von Verklemmungen bei exzentrischen Druckstössen in sich birgt. Durch die massive Gestaltung seiner Verschlussteile ist das Ventil dem Durchgang einer Flüssigkeit angepasst, nicht aber dem'raschen Austritt grosser hochgespannter Gasmengen.
Andere bekannte Ventile sind mit einer dünnen, leicht profilierten Ventilplatte ausgestattet, deren Führung hauptsächlich durch eine hinreichend seitensteife Schliessfeder bewirkt ist. Diese gleichfalls für andere Zwecke bestimmten Ventile ermöglichen aber keinen radialen Austritt des durchströmenden Gases und sind daher für den Explosionsschutz ebensowenig geeignet.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Explosions-Sicherheitsventil besteht im wesentlichen aus einem Ventilsitz, einem mit dem Sitzkörper durch mehrere Stützen verbundenen Fänger und einer zwischen diesen Teilen angeordneten, ebenen oder leicht profilierten Ventilplatte, die durch wenigstens eine Schraubenfeder belastet ist und in der Offenstellung den Durchgangsquerschnitt im Sitz unverengt freigibt.
Die wesentlichen Erfindungsmerkmale beziehen sich nun darauf, dass der als Abdeckblech aus-
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gebildete Fänger ausschliesslich durch Stehbolzen, die ausserhalb des Ventilplattenrandes angeordnet sind, im Abstand vom Ventilsitz gehalten ist und die massearm gestaltete Ventilplatte in an sich bekannter Weise lediglich durch die Schraubenfeder gegen Seitenbewegungen vom Fänger aus gehalten ist, wobei die an der Ventilplatte anliegende letzte Federwindung vorzugsweise durch einen flachen abgesetzten Plattenteil gegen radiale Verschiebungen an der Platte gesichert ist.
Dieser Aufbau des Ventiles ermöglicht den Durchgang grosser Gasmengen durch die völlig freie Öffnung des Sitzes sowie einen praktisch unbehinderten radialen Austritt, wobei die Masse der bewegten Ventilteile auf ein Minimum herabgesetzt ist und die Führung der Ventilplatte keinerlei Reibung verursacht.
Für Ventile mit grossem Durchgangsquerschnitt ist es zweckmässig, einen zusätzlichen, stark wärmeableitenden Flammschutz vorzusehen, der entweder im Kurbelgehäuse oder aussen zwischen Ventilsitz und Abdeckblech eingebaut sein kann. Als Flammschutz wird ein Draht-oder Blechstreifengeflecht verwendet und als Ölfang werden eingedrehte Rillen am Sitzring oder angeschweisste Bleche bzw. Profile verwendet.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Vendes beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 die erste Ausbildungsform im Schnitt bei angehobener Ventilplatte, Fig. 2 eine andere Ausführungsform im Schnitt in den beiden zur Hälfte dargestellten Endlagen der Ventilplatte und Fig. 3 eine Ausführung mit aussen angebrachtem Flammschutz, z. B. Gittern oder Drahtnetzen.
Bei allen Ausführungsformen ist die Ventilplatte 1 durch eine Spiralfeder 2 belastet, die sich mit dem andern Ende am Abdeckblech 3 abstützt. Auf der Kurbelkastenwand sitzt der Ventilsitzring 4 auf, der gegebenenfalls mit einem im Kurbelgehäuse befindlichen Gegenring 4a verschraubt oder vernietet sein kann. Weichdichtungen, z. B. in Form von Dichtringen 5, dichten die Ventilplatte in der Verschlusslage gegen das Kurbelgehäuse ab. Zur Ableitung von austretendem Öl sind entweder eine Ausdrehung 6 des Ventilsitzringes 4 oder besondere Leitbleche 7 bzw. -profile 9 vorgesehen. Die Stehbolzen 8 halten das Abdeckblech 3 im Abstand vom Ventilsitz und bilden gleichzeitig einen Käfig für die Ventilplatte, der allzu starke Seitenbewegungen der Platte verhindert (Fig. 1 und 2).
Die Ausführung nach Fig. 3 sicht zwei Ringe 12 und 16 vor, die durch radial gerichtete Bleche (Rippen) 13 verbunden sind und durch Schrauben 10 und 11 mit dem Ventilsitz 4 bzw. mit einem auf dem Abdeckblech 3 aufliegenden Ring 14 verschraubt sind. Ein als Flammschutz dienendes Gitter 15 ist aussen zwischen Sitzring und Abdeckblech um das ganze Ventil gelegt.
Alle Bauteile für die Führung der Ventilplatte 1 und Halterung des Abdeckbleches 3, die Spiralfeder 2 und die Stehbolzen 8 bzw. Rippen 13 sind ausserhalb des Durchströmquerschnittes des Ventilsitzes angeordnet und verengen diesen daher nicht. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber andern Konstruktionen.
Die Ventilplatte ist profiliert, um die Steifigkeit zu erhöhen. Der z. B. konisch ausgebildete Rand stellt schon einen gewissen Flammschutz dar, da er gegebenenfalls auftretende Flammen gegen das Kurbelgehäuse ablenkt. Die Belastungsfeder für die Ventilplatte ist eine Spiralfeder 2, die sich wegen der hohen spezifischen Ausnutzbarkeit dieser Federart und ihr geringes eigenes Gewicht besonders für die vorliegende Aufgabe eignet. Die Feder stützt sich ohne weitere Zwischenglieder einerseits gegen das, die bewegten Teile schützende Abdeckblech 3, anderseits gegen eine zentrale flache Ausnehmung der Ventilplatte, in welche der letzte Gang der Spiralfeder passt. Wegen ihrer hinreichend grossen Steifheit gegen seitliche Bewegungen eignet sich die Feder zugleich auch zur Führung der Ventilplatte.
Durch die gegen den Ventilsitz zu etwas heruntergezogene Ablenkkante, welche den Explosionsstrahl zum Teil abschneidet bzw. kontrahiert, wird dieser an den Kurbelkastenblechen für das Bedienungspersonal völlig gefahrlos abgeleitet. Durch Anordnung und Wahl des geeigneten Querschnittes kann dabei eine erhebliche Expansion und Abkühlung des ausströmenden erwärmten Gases erfolgen, was insbesondere bei Anordnung nach Fig. 3, bei welcher auch durch zusätzlichen Flammschutz intensivere Wirkung erzielt wird, für sehr grosse Einheiten von Bedeutung ist.
Der Ventilsitz 4 besteht in allen Fällen aus einem einfachen Stahlring, der entweder mittels der Stehbolzen 8 mit einem Gegenring 4a im Kurbelkasten verschraubt wird (Fig. 1) oder noch einfacher und für die Dichtheit zweckmässiger und leichter, unmittelbar mit den Kurbelkasten-Abdeckungsblechen verschweisst wird (Fig. 2). Im letzteren Falle ist allerdings eine völlige Demontage des Ventiles nicht mehr möglich. In diesem Ring befindet sich eingelassen der eigentliche Dichtring 5. Für die Verbindung ist wesentlich, dass die z. B. eingeschraubten oder-genieteten Bolzen zugleich zur Begrenzung der seitlichen Bewegung der im übrigen frei aufliegenden Ventilplatte dienen, wodurch einerseits Bewegungswiderstand vermieden, anderseits aber auch Klemmen oder schräges Aufsetzen sicher verhindert wird.
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