DE109087C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47: Maschinenelemente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. April 1899 ab.

Es giebt bekanntlich eine grofse Anzahl verschiedener Rohrbruchventile, welche alle dem gleichen Zwecke dienen, die Dampfzuleitung im Momente eines Rohrbruches selbstthätig zu schliefsen. Fast alle diese Ventile besitzen einen in die Dampfleitung eingeschalteten Ventilschlufskörper, welcher im normalen Betriebszustande sich bei eröffnetem Durchgange in Ruhe befindet, im Momente jedoch, wo durch einen Rohrbruch oder einen sonst unregelmäfsigen Vorgang eine abnorm rasche Dämpfströmung eintritt, durch die Wirkung des hierbei auftretenden Druckabfalles selbstthätig geschlossen wird.

Man unterscheidet hierbei im Wesentlichen zweierlei Anordnungen, und zwar liegt der Schlufskörper selbst entweder direct im Dampfstrom oder aufserhalb desselben. Im ersten Falle wird derselbe durch den bei eintretendem Rohrbruch plötzlich nachströmenden Dampf in Verbindung mit dem hinter dem Ventil auftretenden Druckabfalle zugestofsen,- im zweiten Falle, d. i. wenn aufserhalb des Dampfstromes gelegen, wird er durch den zufolge des schnell strömenden Dampfes hinter dem Ventile entstehenden Druckabfall, unterstützt von dem unter dem Schlufskörper des Ventils herrschenden Ueberdruck, gewissermafsen auf seinen Sitz gezogen und gleichzeitig darauf niedergedrückt.

Nun erscheint es in Rücksicht auf die Praxis des Betriebes von grofser Wichtigkeit, dafs der Selbstschlufs eines Rohrbruch - Sicherheitsventils nicht zu früh erfolge, es kann derselbe sonst sehr leicht bei einer momentan etwas verstärkten Dampfabfuhr, wie sie ja im Betriebe doch häufig vorkommt, unerwünscht eintreten, was sehr unangenehme Folgen haben kann.

Es erscheint angemessen, dafs der Selbstschlufs erst dann eintritt, wenn der durch die plötzliche Dampfabfuhr hinter dem Ventil entstehende Druckabfall die Höhe von' ca. 20 pCt. der Dampfspannung vor dem Ventil erreicht. Dieser Druckabfall tritt im regulären Betriebe nie, bei Rohrbruch aber sicher ein, und wenn der Selbstschlufs des Rohrbruchventils zuverlässig an dieser Grenze eintritt, dann ist man vor unerwünschten Abschlüssen des Ventils gesichert.

Die bisher bekannt gewordenen Ventilconstructionen können diese Bedingung nicht erfüllen; um ein allzu frühes Abschliefsen zu verhindern, mufs man bei zunehmenden Dampfspannungen und Rohrdurchmessern die Ventilkörper immer zunehmend schwerer machen oder deren Hubhöhe ganz bedeutend vergröfsern. Die Vergröfserung des Hubes macht jedoch die Ventile bei ungleichen Dampfspannungen sehr ungleich empfindlich, und wählt man, um diesen Uebelstand zu vermeiden, kleinere Hübe, dann kommt man auf sehr bedeutende Gewichte der Selbstschlufsventilkörper. Das hat aber wieder andere Uebelstände im Gefolge. Die grofsen Gewichte brauchen so viel Platz, dafs sich die Ventile nicht mehr in normalen Baudimensionen herstellen lassen; überdies treten bei der Schlufswirkung bedeutende Stöfse auf, und können endlich solche Ventile in gröfseren Dimensionen nur derart montirt werden, dafs die Ventilkörper in lothrechter Richtung angeordnet sind, was manchmal die Anwendung unmög-

lieh macht. Die geringste Abweichung von der lothrechten Anordnung der schweren Ventilkörper bewirkt sofort ein Ecken und sohin Versagen des Selbstschlusses. Bei gröfseren Ventilen werden übrigens die Gewichte der Selbstschlufskörper bei mäfsigen Hüben, die für die präcise Function erwünscht sind, so unpraktisch grofs und schwer, dafs man sich bisher immer zu den mit grofsen Hüben eingebauten kleineren Gewichten entschlofs, welche Anordnung aber, wie beschrieben, mit dem grofsen Mangel der sehr ungleichen Empfindlichkeit behaftet ist.

Man hat vielfach versucht, die nothwendigen bedeutenden Gewichte der Selbstschlufsventilkörper durch Anordnung von Bremskolben oder im Sinne der Schwerkraft bezw. der Schlufsrichtung entgegenwirkende Federn und dergleichen zu ersetzen.

Alle diese Constructionen haben sich als unzuverlässig erwiesen und leiden an dem grundlegenden Fehler, dafs solche Ventile dann höchstens für einen gewissen Dampfdruck den Selbstschlufs im geeigneten Momente, also etwa bei 20 pCt. Druckverminderung, bewirken, jedoch sofort über- oder zu unempfindlich werden, wenn der Dampfdruck, für den sie justirt sind, im Betriebe nicht eingehalten und gröfser oder kleiner wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Rohrbruchventil, welches von diesen Fehlern befreit ist, und in einer gewählten Ausführung mit ganz bedeutend verringertem Gewichte des Selbstschlufsventilkörpers unter allen vorkommenden Dampfspannungen den Selbstschlufs vollführt, wenn der Druckabfall einen gewissen gewählten Bruch theil des jeweilig herrschenden Dampfdruckes erreicht.

Dies wird durch eine von dem durchströmenden Dampfe geleistete Saugwirkung erreicht, welche bestrebt ist, den Ventilkörper von der Schlufsstellung entfernt zu halten, sohin gewissermafsen das Eigengewicht des Ventilkörpers erhöht. Diese Saugwirkung ist weiter, proportional dem herrschenden Dampfdrucke und schafft daher für alle Betriebsverhältnisse das ideell richtige Gewicht des Schlufskörpers; sie wird im Momente, wo der Druckabfall ein gewisses Mafs erreicht, von jener anderen den Selbstschlufs bewirkenden Saug- bezw. Druckwirkung des rasch strömenden Dampfes überwunden, und in diesem Momente erfolgt dann sicher und stofsfrei der Selbstschlufs des Ventils.

In der beiliegenden Zeichnung sind einige der Erfindung gemäfs ausgeführte Rohrbruch-Sicherheitsventile beispielsweise dargestellt.

Es zeigt Fig. 1 ein derartiges Ventil im Querschnitt, als Durchgangsventil ausgebildet, mit Ventilschlufskörper aufserhalb des Dampfstromes gelegen; Fig. 2 zeigt ein solches Ventil im Querschnitt, als Eckventil ausgebildet, mit Ventilschlufskörper im Dampfstrom gelegen; Fig. 3 zeigt ein ähnliches Eckventil im Querschnitt mit Einrichtung zum Anheben des Ventilkörpers, Fig. 4 das gleiche Ventil mit etwas angehobenem Ventilkörper; Fig. 5 zeigt dieses Ventil in Ansicht; Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt desselben nach der Linie X-X der Fig. 3.

Sämmtliche Ventile sind mit frei fallenden Rückschlagabsperrventilen combinirt, welche jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind und selbstredend auch wegbleiben können.

Wie aus der Zeichnung Fig. 1 ersichtlich, befindet sich innerhalb. des Ventilgehäuses der bei dieser Anordnung aufserhalb des Dampfstromes liegende Selbstschlufsventilkörper A₁ welcher central durchbohrt ist und mit seiner unteren ebenen Fläche B auf einem Zapfen C aufsitzt, der die Spindel!) trägt, welche in die cylindrische Bohrung des Körpers A einragt. Oberhalb der Spindel D ist der Körper A kegelförmig gestaltet und mit einer oder mehreren Oeffnungen E versehen.

Diese charakteristische Ausbildung ist allen gezeichneten Varianten gemeinsam. ■ Der in der Pfeilrichtung strömende Dampf erzeugt in bekannter Weise oberhalb bezw. hinter dem kegelförmigem Obertheile des Schlufskörpers A durch seine ejectorartige Wirkung eine örtliche Druckverminderung, welche eine Anhebewirkung auf den Schlufskörper ausübt, und zwar um so bedeutender, je höher der Dampfdruck und dessen Geschwindigkeit ist und je näher sich der Schlufskörper A an seinem Sitze F befindet.

Wie eingangs erklärt, mufs dem Schlufskörper ein um so gröfseres Gewicht ertheilt werden, je gröfser der Ventildurchmesser und der Dampfdruck werden und je kleiner der Hub bis zur Schlufsstellung gewählt ist.

Bei der vorliegenden Anordnung nun bewirkt die Druckverminderung oberhalb der kegelförmigen Spitze des Körpers A eine Saugwirkung durch die Oeffnungen E und somit eine Druckverminderung, welche sich durch den rohrförmigen Spalt G zwischen Spindel D und Bohrung des Körpers A nach der ringförmigen Sitzfläche B und J zwischen A und C fortpflanzt.

Durch diese Saugwirkung wird nun der Körper A kräftig auf die Sitzfläche J des Zapfens C niedergezogen, und zwar um so kräftiger, je gröfser der Dampfdruck und dessen Stromgeschwindigkeit werden, gerade in dem Verhältnisse kräftiger, wie es die ideell nothwendige Gewichtsvermehrung des Schlufskörpers A erfordert, damit kein vorzeitiger Selbstschlufs eintrete.

Wenn nun aber der Druckabfall oberhalb des Ventils A ein bestimmtes Mafs übersteigt, und zwar jenes Mafs,, bei welchem bei entsprechend gewählten Dimensionen der Selbstschlufs eintreten soll, dann überwiegt auch gerade schon die stetig wachsende Saugwirkung des rasch strömenden Dampfes auf die kegelförmige Gesammtoberfläche des Körpers A und, unterstützt durch den Ueberdruck des in der Kammer K eingeschlossenen Dampfes, tritt dann genau, aber doch verhältnifsmäfsig langsam und stofslos der Selbstschlufs ein.

Wie man also erkennt, wird durch die zwischen Körpersitzfläche B und Zapfenoberfläche J erzielte Saugwirkung der gleiche Zweck erreicht wie durch die Anwendung entsprechend grofser Gewichte des Körpers A, indem diese Saugwirkung gewissermafsen einer Gewichtsvermehrung von A gleichkommt, die gleichen Vortheile wie diese, nämlich genügend spaten Abschlufs bei verhältnifsmäfsig kleinem Hub erzielt, ohne jedoch mit den Nachtheilen behaftet zu sein, welche die Anwendung grofser Gewichte mit sich bringt.

In der Fig. 2 ist an einem Eckventile die Ausbildung des Ventilkörpers A gezeigt, wenn derselbe im Dampfstrom liegend angeordnet ist. Auch hier sitzt der Körper A auf der Sitzfläche J des Zapfens C und besitzt die Saugöffnung E. In dieser Figur ist blos eine solche centrale Oeffnung E in der Gröfse des Spindeldurchmessers vorhanden, und es ist leicht einzusehen, dafs auch die Zahl und Gröfse der Oeffnungen E mitbestimmend auf das Mafs der Saugwirkung zwischen den Sitzflächen B und J ist und eine Variation in dem Eintrittsmomente des Selbstschlusses ermöglicht.

Bei dieser Anordnung sind überdies der Zapfen C, und auch der untere Theil des Ventilkörpers A gegen den anströmenden Dampf hin kegelförmig zugespitzt, theils um den Widerstand beim Anströmen zu verringern, besonders aber behufs Unterstützung der zwischen den Sitzflächen B und J zu erzielenden Saugwirkung. Wie man sieht, ist der Durchmesser der Oberfläche des Zapfens C etwas grofser als der Durchmesser der unteren Sitzfläche des Ventilkörpers A. Hierdurch wird durch den rings um den kegelförmigen Zapfen C längs der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeillinie aufströmenden Dampf ejectorartig eine. Druckverminderung in dem ringförmigen Hohlräume L erzeugt, welche sich, wie man erkennt, sofort nach dem Zwischenraum H zwischen den Sitzflächen B und J fortpflanzt und hierdurch die von den oberen Oeffnungen E' längs der Spindel D eingeleitete, bereits beschriebene Saugwirkung kräftig unterstützt.

Diese Anordnung mit Ventilkörper im strömenden Dampf arbeitet im Wesen in gleicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mittelst der Saugwirkung im Zwischenraum H.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Anordnung an einem Eckventil ist ähnlich der Fig. 2 und unterscheidet sich blos durch die Lage der Anschlüsse. Ueberdies ist hier der Ventilkörper A mittelst eines in denselben einragenden Hebels M zum Anheben eingerichtet. Der Hebel M sitzt an der nach aufserhalb des Gehäuses ragenden Spindel N. Diese trägt ein Griffrad O mit Aufschrift »zu«, »offen« und überdies einen Einstellknaggen P beliebiger Bauart. Hierdurch ist es in bekannter Weise möglich, den Ventilkörper A von aufsen zu schliefsen und zu öffnen, dessen Stellung von aufsen zu controliren und endlich ihn in allen Lagen festzulegen.

Zur Erzielung einer manchmal gewünschten Erhöhung der Empfindlichkeit kann man bei dieser Anordnung mittelst Andrehung des Drehhebels M (s. Fig. 4) den Ventilkörper A um ein gewisses Stück heben. Um nun hierbei in jeder Stellung die beschriebene Saugwirkung am Zwischenräume H zu sichern, übergreift bei dieser Anordnung der untere Theil des Körpers A die Sitzplatte C derart, dafs bei allen Stellungen die zur charakteristischen Function nöthige Saugwirkung im Zwischenraum H gesichert ist. Es ist somit diese Anordnung dann in ihrer Wirkung völlig gleich der zu Fig. 2 beschriebenen.

Wie man übrigens sofort erkennt, ermöglicht das der Erfindung gemäfs ausgeführte Rohrbruch-Sicherheitsventil ein sicheres Arbeiten in allen Lagen und Stellungen, da ein Ecken des trotz kurzen Hubes sehr leichten Gewichtes nicht eintritt und die kennzeichnende, die eigenthümliche Function dieses Ventils herbeiführende Saugwirkung im Sitzzwischenraum selbstredend von der Schwerkraft ganz unabhängig ist.

Ueberdies ist für den Erfindungsgedanken die Form und Gröfse der Sitzflächen B und J, sowie der Querschnitt der Spindel D und endlich die specielle Form des Körpers A gänzlich belanglos; auch können die Oeffnungen E durch gesonderte Bohrungen mit dem Sitzzwischenraum H verbunden sein, durch welche sich die bei E eingeleitete Druckverminderung nach diesem fortpflanzen kann.

Claims (1)

1. Pa tent-Ansp rüche:

   i. Bei Rohrbruch selbstthätig sich schliefsendes Ventil, dadurch gekennzeichnet, dafs ein Ventilkörper A an einem Zapfen C liegt und eine oder mehrere der Dampfströmung zugewendete Oeffnungen E hat, an denen durch die ejectorartige Wirkung des strömenden Dampfes eine sich bis zum Sitzspalte H fortpflanzende Druckverminderung eingeleitet wird, die ein der Schlufsbewe-

   gung entgegengesetzt wirkendes kräftiges Ansaugen des Ventilkörpers A an den Zapfen C verursacht.

   Ein Ventil nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, dafs der Durchmesser des kegelförmigen Zapfens C am Sitzspalte H gröfser ist als der anliegende Durchmesser des Ventilkörpers A, so dafs der strömende Dampf im Hohlräume L eine sich zum Sitzspalte H fortpflanzende Druckverminderung verursacht, die die von den Oeffnungen E her eingeleitete Ansaugung des Körpers A am Sitzspalte H unterstützt. 3. Ein Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dafs der Ventilkörper A eine centrale Bohrung hat, in welche eine auf dem Zapfen C sitzende Spindel D derart hineinragt, dafs ein rohrförmiger Hohlraum G verbleibt, durch den sich die bei den Oeffnungen E auftretende Druckverminderung zur Sitzfläche zwischen A und C fortpflanzt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.