DE112038C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die neue selbsttätige, auch von Hand zu bethätigende Vorrichtung soll namentlich für Kessel- und Dampfleitungsanlagen auf Dampfschiffen Verwendung finden. Das Wesen der Erfindung beruht darin, dafs an der äufseren (oberen oder seitlichen) Kesselwand ein Behälter, der als Accumulator bezeichnet werden kann, vorgesehen ist, welcher in normalem Betriebe mit Dampf von derselben Spannung wie im Kessel gefüllt ist, im Falle einer Explosion aber, wenn die Spannung in der Rohrleitung und im Kessel plötzlich nachläfst, höhere Spannung behält und diese dazu gebraucht , die Dampfleitung im Inneren des Kessels mittelst einer geeigneten Vorrichtung abzusperren.

Die neue Construction ist in Fig. 1 bis 5 veranschaulicht.

Wie aus dem Kesselquerschnitt in Fig. 1 ersichtlich, ist im Inneren des Kessels K ein doppelsitziges Absperrventil ν ν^ι angebracht, welches im geöffneten Zustande den Eintritt des Kesseldampfes durch die Oeffnung s in die Rohrleitung R zu der in die Maschinen führenden Dampfleitung 5 gestattet.

Oberhalb dieses doppelsitzigen Absperrventiles ist auf der Aufsenwand des Kessels ein Behälter (Accumulator) B angebracht bezw. mit dem Kessel vernietet. Die Ventilspindel ν'² des Absperrventiles reicht durch eine Oeffnung der Kesselwand und mittelst Stopfbüchse durch den Boden des Behälters B in das Innere desselben hinein.

An dem oberen Ende der Ventilspindel ν'² ist eine Traverse r befestigt (Fig. 2), welche mittelst Rollen r¹ in zwei schräg liegende von auf Rollen m geführten

Schlitze ^' g

Platten \ eingreift. Die beiden Platten \ sind an ihren Enden durch je eine Traverse starr verbunden; die linksseitige Traverse ist an die Kolbenstange %² angeschlossen, welche mit dem im Cylinder e gleitenden Kolben k verbunden ist, und deren Verlängerung durch den Boden des Cylinders e mittelst Stopfbüchse hindurch geführt und aufsen mit einer Handhabe ^³ versehen ist.

Die rechtsseitige Plattentraverse steht mit einer mit Handhabe ^⁵ versehenen Zugstange ^⁴ in Verbindung, welche mittelst Stopfbüchse durch die Stirnwand des Accumulators B geführt ist.

Mittelst der Handhaben ^³ und %⁵ lassen sich die zwischen Rollen m geführten Platten hin- und herbewegen, was ein Oeffnen und Schliefsen des Absperrventiles vv¹ zur Folge hat, indem mittelst des in den Platten \ befindlichen Schlitzes ^¹ die Ventilspindel ν'² gehoben und gesenkt wird.

Die Durchführung der verlängerten Kolbenstange ^² durch den Boden des Cylinders e und die Durchführung der Zugstange ^⁴ durch die gegenüberliegende Stirnwand des Accumulators (mit gleichen Durchmessern) hat aber nicht allein den Zweck, das Ventil von Hand bewegen zu können, sondern soll hauptsächlich bewirken, dafs der Gleichgewichtszustand der selbstthätigen Absperrvorrichtung bei einem bestimmten Spannungsunterschied, welcher zwischen Accumulator- und Leitungsdampf infolge eines Rohrbruches entsteht, auch dann gesichert ist, wenn ein Rohrbruch zu einer Zeit stattfindet, wo der übliche Betriebs-

druck im Kessel durch Eintreten widriger Winde oder durch Versagen der Scbornslein-Exhaustoren oder durch das periodische Schlacken der Roste u. s. w. langsam auf wenige Atmosphären zurückgegangen ist.

Zu näherer Erklärung dieser Wirkung dienen folgende Beispiele:

Der im Kessel und im Accumulator übliche Arbeitsdruck betrage ι 5 Atm., der Durchmesser der Zug- und der verlängerten Kolbenstange betrage 2 cm, der Durchmesser des Kolbens R 8 cm und der Widerstand der Absperrvorrichtung sei auf 9,425 kg festgestellt, so ergiebt sich, wenn χ die zur Herstellung des Gleichgewichtszustandes nothwendige Spannungsabnahme bei einem Rohrbruch bedeutet, der Werth χ aus der Gleichung:

15—*)
π 8²

7Γ 2'

+ 9)425 =

7Γ 2'

, oder χ = 0,20 Atm.,.

d. h. die Absperrvorrichtung befindet sich im Zustande des Gleichgewichtes, wenn der Betriebsdruck im Kessel bezw. Accumulator 15, der Druck in der Rohrleitung dagegen 1 5 — 0,20 = 14,8 Atm. beträgt.

Fällt nun der Betriebsdruck infolge widriger Winde u. s. w. beispielsweise von 15 auf 7 Atm., und erfolgt zu dieser Zeit ein Rohrbruch, so mufs die Absperrvorrichtung ebenfalls bei einer Druckabnahme von 0,20 Atm. (in der Rohrleitung) im Zustande des Gleichgewichtes sich beflnden, und aus der Gleichung:

(₇-x)

•8²

π 2'
4.

+ 9)425 =

■8²

π 2'
4

ergiebt sich auch für χ ein Werth von 0,20 Atm.

Dieses Moment ist trotz seiner Wichtigkeit für den Schiffsbetrieb noch bei keiner der selbsttätigen Absperrvorrichtungen berücksichtigt worden; vielmehr zeigen alle Constructionen, dafs zur Herstellung ihres Gleichgewichtszustandes bei hohem Betriebsdruck gröfsere Spannungsunterschiede nothwendig sind, als bei niederem Betriebsdruck.

Dieser Umstand gewinnt aber besondere Bedeutung, wenn man erwägt, dafs Spannungsunterschiede zwischen Kessel- und Leitungsdampf in einer Höhe bis zu 0,15 Atm. nicht nur bei Rohrbruch, sondern auch im Betriebe dann beobachtet werden, wenn schwere Schiffsmaschinen plötzlich mit Volldampf »rückwärts« arbeiten müssen, um drohenden Zusammenstöfsen aus dem Wege zu gehen, oder wenn Rammkreuzer kurz vor dem Eindringen des Sporns in den feindlichen Schiffsrumpf plötzlich die volle rückwärts wirkende Maschinenkraft einsetzen müssen, um rechtzeitig von dem genannten Schiffe abzukommen.

In einem derartigen Falle also, wo Dampfkessel mit selbsttätigen Absperrventilen ausgerüstet sind, deren Gleichgewichtszustand bei niedrigem Betriebsdruck früher eintritt als bei hohem, ist ein unbeabsichtigtes zu frühes Absperren der Dampfleitung die Folge; dafs aber ein zu frühes Absperren des Betriebsdampfes im Schiffsbetriebe ebenso gefahrbringend für Schiff und Mannschaft sein kann wie ein zu spätes, liegt auf der Hand und ergiebt sich aus dem zuvor Angeführten.

(Einschaltend sei hier noch bemerkt, dafs die absperrende Wirkung bei derartigen Ventilen nach geringer Ueberschreitung desjenigen Spannungsunterschiedes erfolgt, welcher zur Herstellung des Gleichgewichtszustandes erforderlich ist.)

Die neue Vorrichtung unterscheidet sich also von den vorhandenen dadurch, dafs ihre Thätigkeit stets bei einem bestimmten Spannungsunterschied erfolgt, gleichgültig, ob der Betriebsdruck hoch oder niedrig ist.

Unterhalb des Cylinders e ist ein zweiter Cylinder ρ angeordnet, welcher mit dem ersten, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, in Verbindung steht. In diesem Cylinder ρ gleitet ein Kolben k¹, welcher durch eine Zugstange mit einem Kolben a¹ verbunden ist, der in einem im Accumulator B angeordneten, beiderseits offenen Cylinder α gleitet. Die Arbeit dieses Kolbens a^l wird unten näher erläutert. Wie bereits gesagt, stehen die Cylinder e und ρ mit einander in Verbindung. Durch eine Rohrleitung q werden nun diese beiden Cylinder mit dem Dampfsammler S verbunden, wie aus Fig. 3 ersichtlich.

Tritt nun ein Rohrbruch ein, so fällt der Druck infolge der plötzlich starken Ausströmung zuerst im Dampfsammler S und dann auch im Dampfkessel, wo dann also ein geringerer Druck als im Accumulator B herrscht; denn der Dampf in letzterem kann nur langsam durch die kleine Bohrung 0 in das Innere des Kessels zurücktreten, so dafs in allen Fällen, wo der Querschnitt der plötzlich entstehenden Rohrbruchöffnung gröfser als der Querschnitt der Bohrung ο ist, die Entstehung eines entsprechenden Ueberdruckes im Accumulator B gesichert ist. Auch in der Leitung q, wie auch in den mit der Leitung q in Verbindung stehenden Cylindern e und p, herrscht nun ein Minderdruck.

Die Folge davon ist, dafs die Kolben k und k¹ durch den im Accumulator B entstandenen Ueberdruck nach links bewegt werden; durch diese Linksbewegung des Kolbens k wird die Ventilspindel ν² angehoben

Claims (5)

1. und somit ein Schliefsen des Doppelventiles vv¹ bewirkt; die gleichzeitige Linksbewegung des Kolbens k¹ hat indessen zur Folge, dafs der Kolben α¹, welcher in normalem Betriebe die Verbindung des Dampfes zwischen dem Kesselinneren und dem Accumulator B durch die Bohrung ο vermittelt, einerseits diese Verbindung aufhebt, andererseits mittelst der Aussparung a² (Fig. 5) und der Rohrleitung / die Rohrleitung q mit dem Schornstein in Verbindung setzt, so dafs der in der gebrochenen Leitung befindliche Dampf abgeführt und unschädlich gemacht wird.

   Soll nun nach erfolgter Ausbesserung der Bruchstelle wieder Betriebsdampf in das Sammelrohr geleitet werden, so läfst man den im Accumulator B eingeschlossenen Dampf durch den Hahn q¹ in das Sammelrohr treten und öffnet das Doppelsitzventil ν ν¹ durch Rechtsbewegung der Handhaben ^³ und ^⁵.

   An die Leitung q, welche mit Dampf aus dem Dampfsammler S gefüllt ist, lassen sich sämmtliche Absperrvorrichtungen der Kessel eines Schiffes anschliefsen und durch Hähne auch einzeln ausschalten. Es wird.daher durch die neue Vorrichtung erreicht, dafs bei einem Rohrbruch sämmtliche Dampfkessel eines Schiffes gleichzeitig abgesperrt werden können.

   Damit der durch die Rohrleitung q eingeführte Dampf in den Cylindern e und ρ stets die gleiche Spannung wie im Accumulator B hat, wird derselbe durch einen Heizkörper i, welcher im Inneren des Accumulators B angebracht ist, hindurchgeführt, d. h. nachgewärmt, so dafs der gleiche Druck sowohl im Accumulator B als auch in den Cylindern e und ρ herrscht.

   Die Bohrungen χ (Fig. 1, links), welche mit dem Inneren des Accumulators in Verbindung stehen, dienen zur Erwärmung der Cylinder: e und p, um auch hierdurch den Dampf in denselben auf gleicher Spannung mit demjenigen im Accumulator B zu halten. Wollte man den aus dem. Sammler 5 herrührenden Dampf ohne besondere Nachwärmung verwenden, so würde ein genaues Arbeiten der Absperrvorrichtung ausgeschlossen sein; denn die Leitung q, welche diesen Dampf aus dem Dampfsammler S nach den Cylindern e und ρ führt, ist auf ihrem Wege mehr oder weniger der Abkühlung ausgesetzt.

   Die beschriebene Vorrichtung bewirkt somit ein selbsttätiges, zuverlässiges Absperren des Kesseldampfes im Falle des Bruches, einer Rohrleitung. Es kann jedoch in diesem Falle oder in irgend einem anderen Zustand der Gefahr die Inbetriebsetzung der Vorrichtung von irgend einem Räume des Schiffes aus von Hand erfolgen, und zwar dadurch, dafs die Rohrleitung q an irgend einer geeigneten Stelle stark abgekühlt wird, so dafs ein theilweises Niederschlagen und dadurch . ein Herabgehen des Druckes in der Leitung q erreicht wird, was alsdann nach Vorstehendem ein Schliefsen des Absperrventiles ν ν¹ zur Folge hat. In der Fig. 3 ist in der Leitung q bei c eine Schleife angeordnet, welche von einem Behälter umgeben ist. In diesen Behälter wird aus irgend einem der vorhandenen Wassertanks n> (Fig. 3) durch Oeffnen eines Hahnes h Wasser eingeleitet, was alsdann eine Abkühlung der Leitung q an der betreffenden Stelle und damit eine Spannungsverminderung des Dampfes in derselben zur Folge hat. Die Wasserleitungen, die zur Abkühlungsstelle des Rohres q führen, können in den verschiedensten Theilen des Schiffes angeordnet sein, so dafs nur der an der betreffenden Stelle befindliche Hahn h geöffnet zu werden braucht, um die Schutzvorrichtung in Arbeit treten zu lassen.

   Bei Verwendung mehrerer dieser Absperrvprrichtungen für eine Kesselbatterie ist es nicht nothwendig, dafs alle diese Vorrichtungen regelmäfsig daraufhin geprüft werden, ob die Widerstände in ihren Mechanismen gröfser geworden sind; vielmehr würde dies nur. bei einer einzigen Vorrichtung geboten sein. Denn das ordnungsmäfsige Arbeiten einer Vorrichtung bewirkt die Inbetriebsetzung aller an die gemeinsame Leitung q angeschlossenen mit völliger Sicherheit dadurch, dafs der in der Leitung q enthaltene Dampf mittelst Kolbenventiles α in den Rauchfang abgeleitet wird, wodurch die linksseitigen Flächen aller Kolben k (Fig. 1) vollständig entlastet und in Bewegung gesetzt werden.

   Patent-Ανsprüche: ·

   i. Eine Vorrichtung zum selbsttätigen Absperren des Kesseldampfes bei Rohrbruch, gekennzeichnet durch einen an der äufseren Kesselwand befindlichen, mit dem Kesselinneren durch eine kleine Oeffnung (0) verbundenen Behälter (B) (Accumulator), welcher bei normalem Betriebe Dampf von der Spannung des Kesseldampfes enthält, bei Eintreten eines Rohrbruches aber höhere Spannung als in der Rohrleitung und im Kessel behält, infolge dessen das Hauptabsperrventil (v V¹J dadurch geschlossen wird, dafs die Ventilspindel (v²·) mittelst einer Traverse (r) in schräge Schlitze (\^x) von zwischen Rollen (m) geführten Platten (■{) eingreift, welche durch eine Stange (^-) mit dem Kolben (k) eines dem Accumulator (B) angebauten Cylinders (e) verbunden sind, der andererseits mit der an den Dampfsammler angeschlossenen Rohrleitung (q) in Verbindung steht, so dafs bei eintretendem Rohrbruch der Kolben (k) durch den Ueberdruck im Accumulator der-

   art verschoben wird, dafs das Hauptabsperrventil geschlossen wird.
2. 2. Bei der Vorrichtung nach Anspruch ι die Anordnung der in gleicher Achsenrichtung und mit gleichen Durchmessern durch die Stirnwände des Accumulators (B) ins Freie geführten verlängerten Kolbenstange (^²), sowie einer Zugstange (^), welche beide einerseits zur Bewegung der Platten -fc) behufs Bethätigung des Hauptventiles von Hand dienen, andererseits den Gleichgewichtszustand der Absperrvorrichtung bei einem bestimmten, zwischen Kessel und Dampfleitung eintretenden Spannungsunterschied auch dann sichern, wenn der im Kessel übliche Betriebsdruck durch irgend eine Veranlassung langsam zurückgeht.
3. 3. Bei der Vorrichtung nach Anspruch 1 die Anordnung eines einerseits mit dem Accumulator (B), andererseits mit der Leitung (q) in Verbindung stehenden Cylinders (ρ) mit Kolben (k¹) zur Bethätigung eines im Accumulator befindlichen Rundschiebers (a), welcher in der einen Stellung den Accumulator *~ mit dem Kesselinneren (durch Kanal o), in der anderen Stellang die Leitung (q) mit dem Schornstein in der Weise verbindet, dafs bei Rohrbruch die Verbindung zwischen Kessel und Accumulator selbsttätig aufgehoben und gleichzeitig die Leitung (q) mit dem Schornstein verbunden wird. .
4. 4. Bei der Vorrichtung nach Anspruch 1 die Anordnung eines Heizkörpers (i) im Accumulator (B), um die Spannung des aus dem Dampfsammler in die Leitung (q)- eingeführten Dampfes stets auf derselben Höhe wie im Accumulator zu halten, zu dem Zwecke, sämmtliche Absperrvorrichtungen an den Dampfkesseln eines Schiffes durch den Anschlufs an die gemeinsame Leitung (q) zu einer einzigen selbsttätigen Vorrichtung zu vereinigen.
5. 5. Bei der Vorrichtung nach Anspruch 1 die Anordnung eines Kühlbehälters an einer Stelle der Leitung (q), zum Zwecke, durch Zulassen von Wasser in den Behälter die Leitung abzukühlen und dadurch sämmtliche Dampfleitungen eines Schiffes gleichzeitig von Hand abzusperren. '

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.