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Vorrichtung zur Verhinderung von Stößen in Flüssigkeitsspeiseleitungen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Stößen in Flüssigkeitsspeiseleitungen.
Bei ausgedehnteren Flüssigkeitsspeiseleitungen sind in diesen Leitungen oder den
mit` ihnen in Zusammenhang stehenden Vorrichtungen erhebliche Drucksteigerungen
und Stöße über den Betriebsdruck, d. h. den Druck des Raumes, in den gefördert wird,
z. B. denjenigen eines Dampfkessels, unvermeidlich, wenn nicht ganz gleichmäßig
gespeist wird, was jedoch im Betrieb oft undurchführbar ist. Insbesondere die selbsttätigen
Speisewasserregler und die heute gebräuchlichen Speisepumpen sehr großer Leistung
verursachen solche unerwünschten Drucküberschreitungen. Da man z. B. in Kraftwerken
und ähnlichen Anlagen heutzutage mit dem Betriebsdruck auf 2o Atm. oder darüber
hinaus geht, werden an das Speisesystem, besonders aber an die in dieses eingebauten
Bußeisernen Economiser bei Verwendung der gebräuchlichen Sicherheitsventile außerordentlich
hohe Anforderungen gestellt, die nicht selten zum Bruch eines Gliedes führen. Eingehende
Untersuchungen (s. Z. d. V: d. I. igi6, S. 933 ü. ff.) haben gezeigt, daß
selbst bei erheblicher Überschreitung des Einstelldruckes der Sicherheitsventile
für Economiser oder anderer in das Speisesystem eingebauter Sicherheitsventile dieseVorrichtungen
bei schellen, kurzen Stößen überhaupt nicht oder ganz ungenügend ansprechen. Aber.
gerade derartig kurze Stöße wirken äußerst nachteilig auf die Anlage. Dabei bereitet
insbesondere der Schutz von Economisern insofern großeSchwierigkeiten, alseinerseits
der Diuck, auf den das Sicherheitsventil eingestellt werden muß, an sich meist ein
hoher ist und merklich über dem Dampfdruck im Kessel gewählt werden muß, anderseits
weder durch Gewicht noch durch Feder belastete Sicherheitsventile so genau eingestellt
werden können, daß sie genau bei dem erforderlichen Mindestbetrag über dem Betriebsdruck
öffnen. Der Einstellungsdruck des Sicherheitsventils muß aus dem Grunde verhältnismäßig
hoch gewählt werden, weil sönst, sobald infolge plötzlichen starken Wasserbedarfs
des Kessels der Widerstand des Economisers steigt, unter Umständen nur noch ein
Teil des gespeisten Wassers in den Kessel gelangen würde, während ein anderer Teil
durch das Ventil abfließt. Aus diesem Grunde und wegen der erwähnten Ungenauigkeit
der Einstellung wird man- das Sicherheitsorgan im Speisesystem oder im Economiser
merklich höher belasten müssen, als es mit Rücksicht auf den Widerstand im Economiser
nötig ist. Infolgedessen wird das 'Sicherheitsventil bei leichteren Stößen geschlossen
bleiben und auch bei stärkeren Stößen, wenn diese sich in sehr kurzer Zeit entwickeln,
mit Rücksicht auf die zur Überwindung der Massenwiderstände, Reibungswiderstände
usw. nötige Kraft seinen Dienst nur unvollkommen verrichten.
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Eine Überlegung hat nun gezeigt, daß diese .Nachteile vermieden werden
können, wenn an die Speiseleitung ein Sicherheitsventil angeschaltet. wird, das
bei Drucksteigerungen zunächst eine gewisse Pufferwirkung, z. B. durch Zuschalten
von Raum, zuläßt und erst als
eigentliches Sicherheitsventil bei
übermäßiger Raumvergrößerung in Wirkung tritt. Ein Sicherheitsventil mit einem an
die Speiseleitung angeschlossenen Raum veränderlichen Inhalts, dessen bewegliche
Begrenzung durch einen Kolben gebildet «,ird, der bei Drucksteigerungen in der Speiseleitung
im Sinne einer Raumvergrößerung sich verstellt und erst bei Überschreitung einer
bestimmten Lage eine Überströmleitung für die Druckflüssigkeit freigibt; ist bereits
bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist aber keine Federbelastung oder sonstige
mit zunehmender Raumvergrößerung wachsende Gegenkraft auf. Infolgedessen wird ihr
Kolben, sobald die Belastung auf der Seite der Druckflüssigkeit überwiegt, aus der
Abschlußlage sofort in die äußerste Lage bewegt, in welcher die Überströmleitung
vollkommen freigelegt ist, und die gewünschte Wirkung kann also nicht eintreten.
Kennzeichnend für den Erfindungsgegenstand gegenüber dem Sicherheitsventil bekannter
Bauart ist das Vorhandensein einer mit der Drucksteigerung und damit zunehmender
Raumvergrößerung wachsenden Gegenkraft. Selbstverständlich kann das Sicherheitsventil
gemäß der Erfindung außerdem in an sich bekannter Weise auf der Gegenseite durch
die Druckflüssigkeit belastet sein; diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Feder
entsprechend schwächer und weicher gewählt werden kann und somit bei kleinen Drucksteigerungen
bereits verhältnismäßig große Raumvergrößerungen ermöglicht.
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Das neue Sicherheitsventil bietet gegenüber dem bekannten den Vorteil,
daß die leichteren Stöße durch das Zuschalten des veränderlichen Raumes verhindert
oder zum größten Teil abgefangen werden, und daß auch die heftigeren Stöße nicht
zur vollen Entwicklung gelangen können,, weil unmittelbar, nachdem die Zulässigkeitsgrenze
für die Drucksteigerungen erreicht ist, der Abfluß für die Druckflüssigkeit voll
geöffnet wird. Diese Grenze kann dabei beliebig nahe oberhalb des Betriebsdrucks
liegen, ohne daß die obenerwähnten Mängel vorhanden sind. Dies wird dadurch ermöglicht,
daß bei jedem Druck, der unter normalen Verhältnissen in der Speiseleitung herrscht,
die Belastung des als Sicherheitsorgan dienenden beweglichen Gliedes auf beiden
Seiten ausgeglichen ist, und daß beim Öffnen der Überströmleitung zufolge der Bewegung,
in welcher sich das Glied befindet, Massen- und Reibungswiderstände nicht zu überwinden
sind.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in Fig. 2 und 2 in zwei Ausführungsbeispielen
im Höhenschnitt veranschaulicht, bei welchen, wie erwähnt, die nötige Gegenkraft
außer von einer Feder durch den Betriebsdruck des Dampfkessels o. dgl. geliefert
. wird. Diese Anordnung ist empfehlenswert, weil die Feder, wenn man nur eine solche
als Gegenbelastung benützen würde, sehr lang und stark ausfallen und dann außer
anderem den Nachteil haben würde, daß der verhältnismäßig kleine Unterschied zwischen
dem Betriebsdruck des zu speisenden Raumes und dem Öffnungsdruck der Sicherheitsvorrichtung
noch nicht genügend genau und sicher eingestellt werden könnte. Indem als Gegenbelastung
der Betriebsdruck nutzbar gemacht wird, bleibt der Unterschied zwischen den genannten
Drücken unabhängig von den Schwankungen des Betriebsdrucks praktisch gleich; außerdem
wird die Feder klein, ohne daß aber dadurch der Weg des verstellbaren Gliedes unzureichend
würde.
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Auf der Zeichnung ist mit f derjenige Raum eines Kolbenzylinders bezeichnet,
welcher durch die Zuleitung a mit dem zu speisenden Dampfkessel in Verbindung steht,
und mit g der durch die Zuleitung b mit der Speiseleitung verbundene Raum. Der Kolben
d wird bei der Ausführungsform der Fig. i neben dem Kesseldruck gemäß der Erfindung
durch die ebenfalls dem Druck der Speiseleitung entgegenwirkende Feder e belastet.
Der Kolben, der also das bewegliche Begrenzurgsglied des veränderlichen Raumes g
darstellt, dient bei der Ausführungsform nach Fig. = zugleich als Verschluß eines
Überströmkanals h, der bei Überschreitung 'einer gewissen Druckgrenze die Speiseflüssigkeit
in die Leitung c übertreten läßt.
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Bei der in Fig. z veranschaulichten Abänderung wirkt die Feder e auf
die durch den Betriebsdruck belastete Kolbenseite mittelbar unter Einschaltung eines
Hebelsystems. Hierdurch wird erreicht, daß die Feder außerhalb des Gehäuses der
Sicherheitsvorrichtung angeordnet und somit jederzeit geprüft und bequem nachgestellt
werden kann. Weiterhin unterscheidet sich diese Ausführungsform dadurch, däß ein
besonderes Überströmorgan h vorgesehen ist, das durch ein in den Kolben eingebautes
Ventil gebildet wird. Der Kolben enthält zu diesem Zweck eine Kammer, die mit der
Leitung c in Verbindung steht, während auf der vom Speiseleitungsdruck beeinflußten
Seite des Kolbens eine Unterbrechung vorgesehen ist, die durch das Ventil verschlossen
wird. Das Ventil ist an die Zugstange k angeschlossen, die ihrerseits an dem von
der Feder e belasteten zweiarmigen Hebel i befestigt ist.
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Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig: 2 ist folgende. Solange
das Ventil h an dem Kolben d anliegt, wirkt auf diesen, ebenso wie im Falle der
Fig. i, einerseits der Speiseleitungsdruck, anderseits der Betriebsdiuck des zu
speisenden Raumes, der durch die Spannung der Feder, in diesem Falle die
Zugspannung,
unterstützt wird. Die Federspannung wirkt dabei mittelbar auf den Kolben, und zwar
als Gegenbelastung des Ventildrucks. Bei steigendem Druck in der Speiseleitung wird
der Kolben d mitsamt dem Ventil angehoben bis zu dem Augenblick, in welchem der
auf dem Ventil lastende Druck nicht mehr ausreicht, um dieses in Anlage an dem Kolben
zu halten, d. h. bis zu dem Augenblick, in welchem der auf die Kolbenringfläche
wirkende Druck die Gegenbelastung durch den Betriebsdruck ausgleicht. ,Es trennt
sich dann das Ventil von seinem Sitz, und die Druckflüssigkeit kann durch den hohlen
Kolben hindurch in die Ableitung c entweichen.
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Außer der Feder e, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, kann
eine Zusatzfeder vorgesehen sein, die in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform
nach Fig. i unmittelbar auf den Kolben d einwirkt. Für die Regelung des Öffnungsdrucks
genügt es natürlich, wenn eine der beiden Federn zugänglich angeordnet ist; der
anderen fällt dabei die Aufgabe zu, eine ständige federnde Belastung für den Kolben
zu bilden.
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Das Überströmorgan h kann auch ganz von dem Kolben d getrennt sein;
in diesem Falle wird die Bewegung des Kolbens auf das Organ durch ein Zwischenglied
iibertragen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kommt hauptsächlich für den Schutz
der Speiseleitung samt Zubehör bei Kraftwerken in Betracht; sie kann aber auch überall
da angewendet werden, wo eine unzusammendrückbare Flüssigkeit in einen Raum hineingedrückt
werden muß, der unter Gas- oder unter Dampfdruck steht.